基于BIM的混凝土管樁虛擬施工

李澳

摘要：混凝土管樁的施工質量對工程建設質量有至關重要的影響。對混凝土管樁的常用施工工藝進行WBS分解，應用BIM技術，構建混凝土管樁三維模型，模擬混凝土管樁的施工過程，在施工前進行三維施工技術交底，可視化地指導施工，以確保混凝土管樁的施工質量。

Abstract： The quality of the construction of concrete piles has a decisive influence on the quality of the construction of the structures. The construction techniques commonly used for concrete piles are broken down into WBS， and the BIM technique is applied to build a three-dimensional model of concrete piles， simulate the process of building piles concrete， present three-dimensional construction techniques before construction and visually guide construction to ensure the quality of the construction of concrete piles.

關鍵詞：BIM;管樁;施工

Key words： BIM;pipe pile;construction

中圖分類號：TU17 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）19-0140-03

0 ?引言

建筑信息模型 （ Building Information Modeling，BIM）技術具有可出圖形、可模擬、優化性、協調性、直觀可視等特點[1]（圖1）。BIM技術的發展給建筑工程行業帶來了一場變革，運用BIM技術將傳統的平、立、剖面組成的二維圖紙轉化為三維模型，可彌補二維圖紙不直觀、項目各參與方溝通交流不便利等不足，通過與時間關聯形成4D，與成本關聯形成5D，連同建設環境和可持續性分析形成6D等（圖2），可以提高工程全壽命周期信息的管理，實現數據共享與協同管理[2]。BIM技術貫穿管樁的勘察設計階段、施工階段、竣工決算階段和交付使用階段可減少施工過程中產生的紕漏。

1 ?管樁BIM應用

1.1 混凝土管樁設計選擇

建筑物的受力、抗震要求及工程所處位置的地質情況影響混凝土管樁的施工設計，若設計過程中未考慮到管樁的施工對周圍建筑物的影響，采取了不佳的管樁施工順序、施工速率及施工工藝等會導致周邊建筑物輕則墻體抹灰脫落、重則墻地面開裂甚至對周圍路基產生影響。因而在管樁設計時，選擇管樁型號、樁長、管徑、樁頭、確定樁尖設計標高、沉樁方式等過程中應綜合考慮樁體的承壓、抗拔效果及擠土效應對周圍建筑物、路基及水電管網等的影響。

1.2 管樁的施工工藝

管樁施工前應做好準備工作，包括平整場地、按圖紙測量放線進行樁基定位、檢查打樁的機器設備及起重機、水電管網的鋪設、會審施工圖紙及做好技術交底以及確定樁基工程施工中的記錄員和監理員的安排。準備工作完成后按設計確定的沉樁工藝進行沉樁。沉樁的方法主要包括錘擊沉樁法（圖3）、振動沉樁法及靜力壓樁法（圖4）。

1.3 管樁整體施工應用

管樁施工前需要做到三通一平，根據設計的管樁施工圖進行樁基放樣。將設計的管樁施工軸網CAD圖導入 Revit 軟件，根據施工需要的不同類別、材質及尺寸的管樁構建不同的族，再構建整體三維模型，對于大量的相同的樁可采用復制或陣列命令。以某工程為例，圖5為工程中所用樁及承臺形式。

其次將 Revit 軟件構建的三維模型（圖6a）導入 Navisworks 軟件中（圖6b）。

Navisworks軟件可制作虛擬施工動畫供施工人員快速查閱，關聯Project等可制作進度計劃的軟件制作出的進度計劃形成 BIM4D，指導施工進度管理工作。軟件的模型文件信息分析和數據整合功能便于施工過程中各方協同管理。用Navisworks軟件中模擬施打群樁的過程，可根據基坑大小、樁的密集程度、規格和標高，考慮擠土等因素確定樁的打樁順序。在此項目中，我們可以制作動畫對打樁過程進行事先建模，通過模擬施工過程（圖7a），對各個樁長的設計進行檢查，查看地基樁基礎是否合理，同時模擬地基情況，避免打樁過程中發生出現交叉、碰撞等問題。Navisworks模擬施工的動畫可制作成二維碼指導施工（圖7b）。在此動畫中，打樁按車間、技術車間、辦公（含餐廳）、輔助用房的施打順序進行施打。同時也可將三維模型、進度計劃等文件導入廣聯達BIM5D軟件中，通過軟件的項目資料、數據導入、施工模擬、物資查詢、合約視圖等功能將項目參建各方信息有效協同，改變了參建方傳統的點對點式交流，利于工程項目管理。