基巖截水帷幕灌漿BIM實施應用

陳銳 劉青 彭浩 馬程倫 戴勇豪 羅新

摘要：本文主要介紹基巖止水帷幕施工工藝結合BIM技術在超深基坑工程中的應用。針對地表覆蓋層厚，工程量大，注漿深度深，施工過程數據多的情況下，通過BIM技術提高地下工程的可視化程度，提高溝通效率。以BIM模型作為載體記錄工程施工數據，保證施工過程信息的可追溯性。利用BIM模型分析預估各孔位入巖高程，為鉆孔施工提供參考。并且通過BIM技術將施工過程材料損耗情況與地質情況進行整合并分析材料損耗是否正常，節約了施工成本。

Absrtact： This article mainly introduces the application of bedrock water-proof curtain construction technology and BIM technology in ultra-deep foundation pit engineering. In view of the thickness of the ground cover， the large amount of engineering， the deep grouting depth， and the large amount of data during the construction process， BIM technology is used to improve the visualization of underground engineering and improve communication efficiency. BIM model is used as a carrier to record construction data to ensure the traceability of construction process information. The BIM model is used to analyze and estimate the rock penetration elevation of each hole position， which provides a reference for drilling construction. And through BIM technology to integrate the material loss in the construction process with the geological situation and analyze whether the material loss is normal， saving construction costs.

關鍵詞：緊鄰地鐵;止水帷幕;BIM技術;可視化

Key words： close to subway;water curtain;BIM technology;visualization

中圖分類號：TV543+.5? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）21-0109-04

1? 工程實例

恒大中心項目場地位于深圳市南山區白石洲，白石四道與深灣三路交匯處東南側，總占地面積10376m2。項目規劃建設1棟超高層建筑（72F），地上高約400m，擬設置6層地下室。基坑深度為39.05m和42.35m，形狀呈矩形，基坑支護長約370m，開挖面積約8633m2。基坑北側緊靠地鐵11號線和9號線。在本項目紅線范圍內，北側隔離樁外邊緣距地鐵11號上行線隧道結構外邊線最近處3.0m。

2? BIM技術的應用

2.1 基巖注漿的目的

基坑緊鄰地鐵盾構隧道，地鐵隧道埋深在17-21m，地層是回填土及海灘沉積層，富含地下水，經分析計算基坑開挖后地下水會從地下連續墻底部繞流至基坑內部造成周邊地下水位下降，有較大可能會引起地鐵發生較為嚴重的沉降變形。為控制地下水位及地下水滲流速度，采用基巖灌漿的方式控制地下水繞流量和地下水位下降量，確保基坑開挖過程地鐵變形量控制在10mm之內。

2.2 施工難點

①項目基坑北側緊鄰地鐵區域注漿施工過程中，可能造成地鐵范圍內土層發生抬動變形。②斷裂帶注漿封閉后，對水流路徑及周邊水位會產生一定的變化，可能會對地鐵隧道產生影響。③基巖灌漿截水帷幕工程施工帷幕孔約1216孔，鉆孔長度約77534m，注漿長度約25890m，工程量大，施工過程數據多。④覆蓋層深度較深，局部達50m，上拔套管過程中易出現預埋孔口管脫落、錯位及套管固結無法拔除，出現套管報廢、廢孔等問題。⑤微風化巖層較深，局部巖層鉆進深度40m;硬度較高，巖石強度達到136MPa。鉆進過程中易發生鉆頭磨損，巖芯管斷裂，更換鉆頭、打撈鉆桿需花費大量的時間和勞動力。⑥巖石面高程起伏大，其地層中夾雜有孤石等，每孔見巖面高程不一致，易出現誤判，施工過程中易出現廢孔。

2.3 BIM實施應用

針對基巖注漿施工過程中遇到的各種難題，本文創新利用BIM技術結合基巖注漿施工工藝解決施工過程所遇到的難題，具體應用點如下：

①通過建立等比例的場地、施工設備、臨時建筑模型，并在場地內通過顏色對施工區域進行分區，實現對灌漿站、沉淀池、鉆孔設備空間布置的合理規劃。（圖2）

②項目施工前，將墻下帷幕與周邊地鐵模型，已施工完成的地連墻模型進行整合，對圖紙進行審查，確保墻下帷幕與地連墻的搭接長度，并結合地質模型，分析中間位置破碎帶范圍及走向，明確工程施工重難點區域。（圖3-圖6）

③通過三維施工動畫，可以快速了解并掌握四個分區在施工方式上的差異，提高技術人員與現場施工人員、監理、業主之間的溝通效率。

④利用Navisworks，將模型和進度計劃關聯，施工內容精確到每天的每一個灌漿孔，確保施工人員了解當天的施工內容與施工區域。

⑤建立參數化灌漿孔族，利用模型記錄灌漿施工過程信息，且可以通過明細表隨時導出為excel，便于工程量統計、資料整理及后期查詢分析。（圖9）

⑥利用BIM模型可以直觀展示施工成果，通過材質區分各灌漿孔灌漿材料損耗，可輔助項目技術人員對材料損耗較大的孔的空間分布進行分析。

⑦為保證基坑防滲效果，本項目施工內容中包含對中間破碎帶區域進行封底灌漿，該區域中包括以基坑底標高起灌及以中風化巖面起灌兩種灌漿方式。利用三維地質模型，在灌漿區域進行剖切確定入巖高度，對灌漿起灌標高參數表的編制起到了極大的幫助。（圖11）

3? 效益分析

3.1 經濟效益

基巖注漿傳統方式根據需要進行分析的孔位，找到對應位置的地勘圖紙，在地勘圖紙的基礎上，再繪制帷幕灌漿孔，并對各段灌漿孔的孔號、透水率、注漿量進行標注。平均繪制效率為30min/張。通過采用BIM技術將三維地質模型與帷幕灌漿模型鏈接后，在需要的位置添加剖面即可，點選任意灌漿段次模型不僅可以獲取該段灌漿孔的孔號、透水率、注漿量，還可以了解到其平均單耗、灌漿方法、灌漿壓力，施工日期等信息。極大節省項目工作人員工作難度，提高工作效率，在BIM技術的損壞及工期分析下，使原定基巖注漿施工工期由原250天縮短至156天，其中每天產生的機械租賃費、人工費、材料費約需10萬元，直接經濟效益減少940萬元。

3.2 社會效益

本文論述的BIM技術結合基巖注漿施工工藝成功解決了基巖注漿在地表覆蓋層厚、工程量大、施工過程數據多等諸多難題，在實用性、高效性、安全性、環保性等方面得到了業主和社會各界的一致好評。為以后BIM技術在深基坑工程中的應用提供了寶貴的經驗，該技術具有廣泛的應用和推廣前景。

4? 結語

隨著BIM技術的改革創新，其應用不僅能夠起到提升施工過程中空間問題及地質問題的事前規劃與事后分析效率，更能保障工程施工質量、降低工程施工的時間成本，使工程在施工過程中更加信息化、智能化。

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