基于BIM技術的模架預埋碰撞優化技術研究

史立賓，薛 慶，雷富勻，劉 東，李 棟，趙 翔，周林蕊，黃婭娃

(1.中國華西企業有限公司，廣東 深圳 518034；2.華西工程科技(深圳)股份有限公司，廣東 深圳 518034)

1 工程概況

前海冠澤金融中心位于深圳市前海地區，其中2A塔樓核心筒結構為混凝土勁性鋼骨柱，總高度為293.2m。根據核心筒塔樓施工要求，采用了輕量化模塊式鋼平臺模架系統。在模架錨固預埋的隱蔽施工過程中，由于核心筒結構復雜，鋼骨柱多，外框鋼梁結構預埋件多，外附動臂式塔式起重機預埋件空間占比大，隱蔽管線復雜，鋼筋直徑大、密度大，多工序穿插作業，給預埋的施工增加了難度。在施工前及時插入模架隱蔽工程的三維參數化分析，經過各工序的優化設計，最大限度減少了碰撞次數，為整個施工過程提供了有效可行的技術方案，使得整個交叉施工作業更加高效(見圖1)。

2 預埋錨固件與鋼筋的碰撞

超高層建筑結構高度高，鋼筋密度、直徑大，結合前海冠澤金融中心2A塔樓剪力墻配筋圖與埋錐定位圖進行疊圖分析。如圖2所示，柱的加密區是碰撞發生的高頻位置，為了保證結構的安全性，針對這一普遍問題，進行了深化研究。

圖2 結構配筋

因為模架預埋工程與鋼筋碰撞問題在平面圖中即可清晰體現，為提高工作效率，此部分主要利用二維軟件進行技術優化，后期再根據優化成果進行三維模擬復查。依據建筑結構設計規范，并經設計復核，提出調整豎向主鋼筋的優化方案，如圖3所示。本工程類似問題同樣參考此種處理方式逐一優化，在施工現場進行預埋件定位放線，對鋼筋作業人員進行技術方案交底，提前調整鋼筋位置，最終實現了鋼筋碰撞點的全部避讓(見圖3)。

圖3 鋼筋優化調整

3 預埋錨固件與鋼構預埋件的碰撞

前海冠澤金融中心2A塔樓為帶腰桁架的外框巨柱-核心筒結構，根據施工工藝的流水計劃，外框鋼結構梁安裝在核心筒施工之后進行，因此在核心筒剪力墻內需預留鋼梁安裝鋼板，且數量較多，如圖4所示。

圖4 鋼梁布置

鋼梁預埋件影響范圍與模架預埋標高存在干涉，有碰撞風險。將鋼結構三維參數與模架埋件三維數據進行可視化分析，發現確實存在碰撞情況，如圖5所示。提前發現問題后，對模架預埋設計進行水平和豎向位置調整，既避開了鋼構預埋又保證了系統使用的安全；同時，也可對較大尺寸鋼構預埋件進行優化，提高設計的合理性。通過可視化分析手段，為現場施工規避碰撞提供了多種解決途徑，對不同情況選擇最佳途徑，讓整個施工過程變得更加靈活可靠(見圖5)。

圖5 與鋼梁預埋件的碰撞

4 預埋錨固件與塔式起重機預埋件的碰撞

深圳前海冠澤金融中心2A塔樓的施工使用了2臺外掛動臂式塔式起重機，如圖6所示，動臂式塔式起重機在超高層建筑施工中發揮著關鍵作用,其安全性和穩定性是施工有序推進的保障。

圖6 外掛動臂式塔式起重機

動臂式塔式起重機附墻節點由預埋件和附著墻體2部分組成，在核心筒剪力墻上占據了一定空間，此位置模架的預埋便需經過特殊設計，與塔式起重機預埋鋼板進行焊接整合深化，如圖7所示，經過設計驗算，滿足施工要求。

圖7 埋件深化

5 預埋錨固件與水電管線的碰撞

在三維信息化分析中，發現電器管線也存在個別碰撞，如圖8所示。超高層建筑施工中為了配合模架施工，在電器管線的優化設計方面，專業分包單位有著成熟的修改方案，針對此問題進行了路線修改，解決了此類問題，效果良好。

圖8 管線碰撞

6 預埋錨固件與鋼柱的碰撞

前海冠澤金融中心施工現場位于前海片區，周圍施工建筑較多，外部道路交通緊張，同樣施工現場場地有限，鋼結構吊裝量大、焊接工序多，在核心筒鋼結構施工過程中，如果發生鋼結構自身安裝碰撞或與其他分包隱蔽工程碰撞問題，將會嚴重影響現場進度，打亂各工序的流水作業。面對此問題不論是現場臨時處理，還是返廠修改都將給整個項目造成損失。因此，在項目施工之初便展開了鋼結構三維數據化的模擬分析及深化設計，同時模架的預埋分析也協同進行。在此過程中針對埋件與鋼柱碰撞問題進行深化設計處理，如圖9所示。將特殊的模架埋件與鋼柱進行精確定位焊接，在工廠內即完成制作，既不影響現場施工進度，模架預埋施工也得到安全保障，整個深化過程配合緊密，并且在施工中成功應用。

圖9 鋼柱與埋件碰撞

7 結語

前海冠澤金融中心項目運用三維軟件平臺，通過可視化研究分析，將2A塔樓施工中與模架系統有著密切關聯的工序進行協同管理，不同專業間的技術深化高效且精確，在發現問題、預防控制、方案制訂等方面取得了一定成效，為現場施工提供了最優的技術方案。