BIM技術(shù)在高樁碼頭樁基施工中的應(yīng)用研究

宋凱

摘 要 隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，我國的現(xiàn)代化建設(shè)的發(fā)展也有了很大的提高。BIM（BuildingInformationModeling）中文一般翻譯為建筑信息模型，它是一個(gè)建設(shè)項(xiàng)目物理和功能特性的數(shù)字化表達(dá)，是為其從策劃、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)維直至拆除的全生命期內(nèi)所有決策提供科學(xué)依據(jù)的數(shù)據(jù)庫，是項(xiàng)目各參與方進(jìn)行協(xié)同、交互、共享的信息資源平臺(tái)。BIM技術(shù)的研究與應(yīng)用，將加快實(shí)現(xiàn)工程建設(shè)項(xiàng)目全生命周期的數(shù)字化、智能化，提高工程建設(shè)質(zhì)量和安全，促進(jìn)建管養(yǎng)的協(xié)調(diào)發(fā)展，它是工程建設(shè)向數(shù)字化、智能化、信息化發(fā)展的重要技術(shù)手段，是工程行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。

關(guān)鍵詞 BIM技術(shù);高樁碼頭樁基施工;應(yīng)用

1BIM技術(shù)在港口碼頭施工中的應(yīng)用

1.1 編碼標(biāo)準(zhǔn)

在進(jìn)行編碼時(shí)，要嚴(yán)格按照規(guī)范性、一致性和完整性的基本原則，要求所有的工種都按照相同的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建模，構(gòu)件的名稱、屬性、定義要標(biāo)準(zhǔn)，信息要完整，要含有下游應(yīng)用需要的信息。建設(shè)完善的類術(shù)語庫，并對(duì)建筑信息模型和構(gòu)件、建模工序定義等進(jìn)行規(guī)范，并根據(jù)工藝要求和方案要求對(duì)BIM應(yīng)用的適用等級(jí)進(jìn)行規(guī)范。

在進(jìn)行編碼時(shí)，軟件選用Revit2014為建模軟件，遇到地形、水域、施工機(jī)械等無法使用Revit2014建模軟件進(jìn)行建模的異型構(gòu)件，可以使用其他類型的輔助軟件進(jìn)行模型的搭建。選擇出運(yùn)碼頭定位點(diǎn)A為項(xiàng)目基點(diǎn)，所對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)分別為166500.63，638303.6，其余的項(xiàng)目均按照基點(diǎn)坐標(biāo)來進(jìn)行計(jì)算，確保可以在模型中查詢到各點(diǎn)的坐標(biāo)[1]。

1.2 劃分模型

此項(xiàng)目可以根據(jù)區(qū)域情況分成四個(gè)工作集，并根據(jù)項(xiàng)目名稱對(duì)工作區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)一命名，命名內(nèi)容主要包括碼頭等內(nèi)容，并按照主要構(gòu)件、項(xiàng)目名稱、模型屬性、構(gòu)件命名、建模等級(jí)次序建立模型代碼集。

1.3 沉樁方案

PHC管樁沉樁總體順序：安排三條打樁船同時(shí)打樁，按梯階式打樁。其中兩條打樁船沉設(shè)#1～#3泊位碼頭樁，另外一條沉設(shè)#6～#8泊位碼頭樁。#1打樁船先打引橋樁，再施打碼頭平臺(tái)樁，由下游往上游沉樁施工（共422根），#2打樁船以碼頭中部排架為界，由下游往上游沉樁施工（共491根）。#3打樁船沉設(shè)#6～#8泊位碼頭樁，由上游往下游打，最后沉設(shè)鋼管防護(hù)樁（共264根）。

2樁基碰撞檢驗(yàn)

根據(jù)《港口工程樁基規(guī)范》和《高樁碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》，應(yīng)在施工前檢驗(yàn)樁基是否存在碰撞。樁基碰撞驗(yàn)算通常采用公式法，計(jì)算兩根樁正位時(shí)的最小凈距，但公式法驗(yàn)算工作量大，且樁的位置和碰樁情況并不直觀。利用CAD三維建模可以直觀地觀察和反應(yīng)碰樁現(xiàn)象，但需要多次利用交集命令檢查相鄰兩根樁的碰撞情況，較為煩瑣，且無法快速、簡單求得相鄰樁基間的最小凈距。通過運(yùn)行碰撞檢查命令，檢測出兩對(duì)樁基（C16/C17、E16/E17）之間發(fā)生了碰撞。隨后，通過調(diào)整樁身斜度，消除了兩對(duì)樁基間的碰撞問題[2]。

3打樁過程模擬

3.1 模擬目的

科學(xué)合理地安排打樁順序，避免打樁過程中出現(xiàn)“交叉”和“碰撞”等問題至關(guān)重要。工程應(yīng)用的Navisworks軟件，對(duì)樁基施工順序安排進(jìn)行了前期模擬，并結(jié)合模擬結(jié)果對(duì)打樁順序安排進(jìn)行優(yōu)化，避免打樁過程中出現(xiàn)“碰樁”和“碰船”，保證了樁基施工的順利完成。

3.2 軟件工具簡介

Navisworks軟件是一款用于分析、虛擬漫游及仿真和數(shù)據(jù)整合的全面校審和三維數(shù)據(jù)協(xié)同BIM解決方案的軟件。它的主要功能有模型整合、虛擬漫游、碰撞檢測、沖突檢測、4D/5D施工模擬、渲染、動(dòng)畫制作和數(shù)據(jù)發(fā)布等。TimeLiner工具是Navisworks軟件的一個(gè)功能模塊，它可以從外部導(dǎo)入施工進(jìn)度計(jì)劃，并將進(jìn)度計(jì)劃與模型構(gòu)件關(guān)聯(lián)，以進(jìn)行4D模擬，并將模擬結(jié)果導(dǎo)出為圖像和動(dòng)畫。

3.3 打樁模擬流程

（1）進(jìn)度文件導(dǎo)入

首先將樁基的施打時(shí)間安排錄入到Project軟件，然后通過Navisworks的TimeLiner工具中的“數(shù)據(jù)源”選項(xiàng)卡將Project文件導(dǎo)入，并自動(dòng)生成任務(wù)。隨后通過設(shè)置TimeLiner規(guī)則編輯器，利用“樁號(hào)”屬性將進(jìn)度安排自動(dòng)賦予每根樁基并綁定。若后續(xù)更改Project文件，只需點(diǎn)擊同步即可完成Navisworks中的全部更新。

（2）打樁模擬

通過“配置”選項(xiàng)卡對(duì)模擬進(jìn)行配置后，即可利用“模擬”選項(xiàng)卡對(duì)打樁過程進(jìn)行模擬。利用模擬結(jié)果，直觀地展示和驗(yàn)證打樁安排的合理性，對(duì)打樁順序安排進(jìn)行優(yōu)化，并再次進(jìn)行模擬。

3.4 樁身強(qiáng)度復(fù)核

按照J(rèn)TS167《港口工程樁基規(guī)范》第5.1.1條規(guī)定，在計(jì)算樁使用期內(nèi)力時(shí)，應(yīng)考慮施工期產(chǎn)生的且仍然存在的內(nèi)力。設(shè)計(jì)者應(yīng)重視并加強(qiáng)對(duì)樁基選型起決定性控制作用的樁身強(qiáng)度復(fù)核：①施工期樁身強(qiáng)度復(fù)核，除常規(guī)的吊運(yùn)核算外，還應(yīng)對(duì)沉樁后樁基不同的受力狀態(tài)進(jìn)行復(fù)核。在上部結(jié)構(gòu)未實(shí)施之前，樁基基本呈懸臂構(gòu)件的受力狀態(tài)，在水流力、波浪力、冰荷載和斜樁自重偏心荷載的作用下產(chǎn)生相關(guān)內(nèi)力。②使用期強(qiáng)度核算時(shí)，樁身內(nèi)力除按樁基與上部結(jié)構(gòu)整體計(jì)算外，還應(yīng)疊加施工期樁基自身懸臂狀態(tài)下受水流力和斜樁自重偏心荷載作用產(chǎn)生的而使用期仍然存在的相關(guān)內(nèi)力。當(dāng)碼頭靠泊噸級(jí)和樁身自由長度均較大時(shí)，該項(xiàng)強(qiáng)度復(fù)核對(duì)樁基的品類或規(guī)格起決定性作用，尤其是斜樁。③當(dāng)泥面以上樁自由長度較大時(shí)，應(yīng)按JTS167《港口工程樁基規(guī)范》第5.1.4條、5.1.5條和附錄E驗(yàn)算樁的壓屈穩(wěn)定，該內(nèi)容在JTS141—2011《水運(yùn)工程設(shè)計(jì)通則》中被列為強(qiáng)制性條款，而在多數(shù)設(shè)計(jì)文件中看不到該項(xiàng)驗(yàn)算內(nèi)容[3]。

4結(jié)束語

①利用BIM技術(shù)，可快速、直觀地校驗(yàn)樁基碰撞情況，測量相鄰兩根樁基間的最小凈距，保證安全間距;②利用Navisworks的TimeLiner模塊，對(duì)打樁過程進(jìn)行事前模擬，有助于科學(xué)合理地安排打樁順序，避免打樁過程中出現(xiàn)“交叉”和“碰撞”等問題。③BIM技術(shù)在水運(yùn)工程中的應(yīng)用尚屬于起步階段，應(yīng)用案例主要集中在設(shè)計(jì)階段和施工階段的單項(xiàng)或某幾項(xiàng)應(yīng)用上，實(shí)現(xiàn)全生命期的協(xié)同應(yīng)用將是下一步的工作重點(diǎn)之一。

參考文獻(xiàn)

[1] 何關(guān)培.BIM總論[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011：107.

[2] 劉松.水運(yùn)基礎(chǔ)設(shè)施BIM協(xié)同設(shè)計(jì)云平臺(tái)及其應(yīng)用實(shí)踐[J].中國港灣建設(shè)，2017，37（10）：74-77.

[3] 倪寅.BIM技術(shù)在水運(yùn)工程中的應(yīng)用[J].水運(yùn)工程，2018，（4）：128-133.