多層內支撐深基坑施工BIM技術應用研究

盤競

摘要：BIM技術目前是建筑工程項目當中常用的技術類別，其構建的信息模型能夠促使建筑項目獲取更加準確的數(shù)據(jù)，展現(xiàn)出設計圖的可視化信息，并能夠有效模擬施工狀況。多層內支撐深基坑施工中也同樣應用了BIM技術，且在有限元分析軟件的作用下，充分呈現(xiàn)出深基坑支護的各項科學參數(shù)指標。本文以濱海大道綜合改造工程為研究對象，分析該工程中的多層內支撐深基坑施工在BIM技術方面的應用。

關鍵詞：多層內支撐;深基坑;BIM技術;有限元分析

城市化進程不斷加快，促使越來越多的市政改造工程處于規(guī)劃和設計階段，但因為城市空間比較有限，不少工程都開展基坑工程的方式來擴展各項工程的作業(yè)空間。如今，多層深基坑工程已經(jīng)成為市政工程改造的主要工程類型，但基坑的支護工作卻促使施工隊伍面臨較大施工困難。BIM技術屬于一種可視化模型信息，是工程設計以及管理方面重要的信息工具，能夠將二維信息轉化為三維立體信息，促使設計人員在設計支撐體系過程中多次模擬施工情況，并在發(fā)現(xiàn)設計問題以后，及時調整支護結構參數(shù)，確保深基坑的支護效果滿足多層深基坑施工要求。

1 工程案例概述

1.1 工程位置及設計概況

某城市快速主干道下沉改造工程位于濱海回填區(qū)，下沉段總長1.56km，設雙向8車道，基坑開挖深度0～34.5m，最寬處80.6m，圍護結構根據(jù)開挖深度不同采用鉆孔樁+止水帷幕、地下連續(xù)墻等結構形式，設一道～七道支撐，其中第一道～第三道支撐采用混凝土支撐，其余采用鋼管撐。基坑圍護結構標準斷面圖見圖1-1所示。

1.2 地質信息

工程所在地段原始地貌為濱海灘涂，后經(jīng)填方建成為市政快速干道，現(xiàn)場地地勢平坦，地下水較豐富，下伏基巖為巖漿巖，中上部為填土、填砂、填石、淤泥等巖土體覆蓋，厚度較大，上覆地層整體性狀較差，受構造因素影響，場地尚存在風化深槽、巖面起伏及巖石差異風化明顯。沿線地形較平坦，下沉改造段地面高程4.30～5.30m。線路南邊約100m即為海灣，灣內縱深約14km，平均寬度約7.5km;水面隨潮汐變化，海水側向補給，對下沉段隧道（基坑）的開挖影響較大。

2 BIM技術在本次多層內支撐深基坑施工中的具體應用

2.1 基于BIM技術的模型構建

深層基坑支護過程中，將BIM技術引入到設計及施工環(huán)節(jié)，需要構建關于基坑支護模型、地質模型以及土方開挖模型等，根據(jù)Revit Structure所提供的墻、梁以及柱等信息，構建對應的支護樁、對撐和角撐，此時軟件功能能夠將基坑支護模型當中的各類信息均顯示出來，不僅能夠展現(xiàn)出各類構件的內外信息，也能夠呈現(xiàn)出模型創(chuàng)建原理[1]。例如，土方開挖模型中可以根據(jù)各類信息進行開挖時間的推算。此時施工隊伍在獲取相關信息以后，遵從BIM技術所演化出的時間信息制定合理的施工方案，確保施工進度控制能夠滿足施工需求[2]。

2.2 多層內支撐深基坑施工程序可視化模擬

在完成模型構建以后，也需要采用Naxiswords來進行工程模擬，根據(jù)BIM信息模型所呈現(xiàn)出的各類數(shù)據(jù)，展開深層基坑支護施工的供需模擬，從該模擬系統(tǒng)當中了解各個工程環(huán)節(jié)需要施工的工程面以及施工期間需要花費的時間，或者是了解在特定的施工時間里能夠完成的工程量情況。該模擬工程中還能夠檢查鉆孔灌注樁的施工情況是否存在和其他施工工序之間的沖突情況，明確施工順序之間是否合理。此時可以根據(jù)施工模擬結果來制定輔助決策，確保輔助決策能夠滿足對施工進度控制的管理需求，避免實際施工階段可能存在的供需沖突情況。可以說，在BIM模型的可視化作用下，多層深基坑支護工程施工的設計圖紙被轉化為可視化模型，施工人員在多次工序模擬情況下更加熟悉施工流程。

2.3 BIM有限元分析

在開始進行有限元分析之前，需要先根據(jù)BIM技術需求構建物理模型，從而同時構建結構分析模型，在Rwvit軟件當中進行模型類別以及分析模型類別的視圖顯示，此時濱海大道綜合改造工程的多層深基坑支護工程信息將被顯示出來，并且在軟件當中進行簡化分析。在創(chuàng)建模型以后，能夠了解支護體系當中的抗彎剛度以及支護樁轉換參數(shù)等。

完成模型構建以后，也需要設置本次結構構件的邊界條件，在軟件當中將邊界條件輸入進去，從而形成結構約束形式，而BIM軟件則可以將邊界條件傳遞到模型當中，并且分析出本次支撐體系當中的鉆孔灌注樁支護結構體系參數(shù)，了解其鉆孔灌注樁以及蓋梁情況，在將上述要素看做線彈性體的情況下，采用三維空間展開分析，從而了解結構構件的實際參數(shù)指標。該指標的形成能夠為實際施工階段鉆孔灌注樁施工等提供指導作用。

采用 BIM 技術進行結構分析 ，可以通過 Rolo 計算土體及基坑周邊物料堆載對基坑支護結構產(chǎn)生側向壓力。采用 Rlho 計算土壓力時，可以根據(jù)需要選擇土壓力的作用方式為“板”或“桿”，在選擇作用方式為“板”的情況下可以自定義荷載作用的面域 ，有利于添加不規(guī)則面域的荷載。根據(jù)地質勘探報告，本項目地質條件較復雜，而Robo 提供了自帶的土壤數(shù)據(jù)庫 ，可以在土壤數(shù)據(jù)庫中選取相應土層并進行土層信息編輯。

除了結構載荷以外，還需要展開BIM-Robot計算，在上述土壓力添加方式下，可以借助BIM結構分析軟件來進行模型構建，并在該軟件的幫助下減少模型構建過程中的工作量，針對模型的結構展開簡要分析，從而利用BIM技術來明確本次工程設計中的技術指導。例如，在了解模型的便捷條件以后，需要將土層信息輸入到Robot當中，然后將載荷應用的對象列表輸入進去，明確此次工程中支護樁的壓力載荷情況。此時可以在菜單欄中找到“分析”，然后在不同的分析模型下針對分析對象展開網(wǎng)絡劃分計算。此時BIM結構分析軟件將會把計算結果以彩圖的方式展現(xiàn)出來，促使設計人員了解該工程中的支護樁數(shù)值以及等值線情況。而具體施工階段則可以觀察彩圖情況，明確位移狀態(tài)以及剪切力情況，從而調整開挖深度，確保施工安裝以及后續(xù)養(yǎng)護均具備明確目標。

3結束語

綜上所述，城市發(fā)展對土木建工的施工技術要求不斷提升，為滿足城市改造需求，土建工程中需要考慮采用更加先進科學技術。此次研究BIM技術在濱海大道綜合改造項目中多層深基坑支護中的應用，能夠了解到該技術所構建的模型對整個深基坑支護工程所起到的指導和服務效果，能夠明確具體的施工參數(shù)，還能夠開展施工順序模擬，將原本抽象化的參數(shù)轉化為可視化的圖像，確保施工人員加深對本次工程工序的認知，完善工序的同時，也確保施工進度得以控制。

參考文獻：

[1]呂紅魁. 多層內支撐深基坑施工BIM技術應用分析[J]. 中華建設， 2019（7）：22-25.

[2]倪金華， 李元， 程淑珍，等. BIM技術在復雜深基坑碰撞檢查中的應用[J]. 建筑技術， 2019（10）：12-13.

（作者單位：深圳地鐵建設集團有限公司）