BIM技術(shù)在超高層建筑深基坑施工中的應(yīng)用

耿振

山東華濱建工有限公司 山東東營 257100

1 基于BIM 技術(shù)的深基坑支護結(jié)構(gòu)運用

1.1 深基坑支護結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)間存在的碰撞問題

深基坑的設(shè)計、施工過程中支撐體系較為復(fù)雜，盡管設(shè)計單位在設(shè)計時考慮了支撐體系與結(jié)構(gòu)主體間的空間位置關(guān)系，一些部位仍然會和結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，特別是在多道內(nèi)支撐體系中，問題尤為突出。部分工程中棧橋的運用同樣存在相似問題。施工技術(shù)方案的編制和成本控制存在一定的不可預(yù)見性。

1.2 BIM 技術(shù)對深基坑支護結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)間的碰撞模擬

BIM在深基坑中的運用可以做到事前可控，降低風(fēng)險。項目采用AutodeskRevit軟件對深基坑支護結(jié)構(gòu)與主體結(jié)構(gòu)進行碰撞檢查模擬，在施工前與設(shè)計單位溝通協(xié)調(diào)，進行合理優(yōu)化，并結(jié)合施工現(xiàn)場實際情況，編制最優(yōu)施工技術(shù)方案，對施工費用作出準確的計算，進一步實現(xiàn)施工過程的精細化管理[1]。

AutodeskRevit軟件的碰撞檢查在安裝工程中的運用較為成熟，系統(tǒng)能夠快速查找并顯示管線碰撞的位置、碰撞主體間的相對關(guān)系，然而管線碰撞檢查的方法在密實復(fù)雜的結(jié)構(gòu)實體中很難實現(xiàn)。在這里需要分別對水平和豎向支撐體系進行碰撞檢查，結(jié)合每個碰撞構(gòu)件獨一無二的ID號，對碰撞構(gòu)件進行篩選，最后做出判斷，并對碰撞情況進行歸類標記。

2 基于BIM 技術(shù)的深基坑基礎(chǔ)造型模擬

基礎(chǔ)施工階段（±0.000以下）的施工流向及施工順序為：抗浮錨桿施工及檢測→驗槽→基礎(chǔ)墊層施工→測量放線→底板地下防水及保護層施工→基礎(chǔ)底板鋼筋安裝（預(yù)埋墻柱插筋）→地下室外墻磚胎模、導(dǎo)墻模板安裝→基礎(chǔ)底板混凝土澆筑→標高復(fù)核、放線（人防層）→墻、柱鋼筋安裝，梁、板模板及支架搭設(shè)（各專業(yè)預(yù)留預(yù)埋）→墻、柱模板安裝，梁、板鋼筋安裝→混凝土澆筑→拆模養(yǎng)護、清理→地下室外墻外防水、保溫層、保護墻砌筑→重復(fù)上述工藝直至地下室頂板→后澆帶臨時封堵并施工防水及保護層→基坑回填[2]。清晰順序，就是為了從工程實際出發(fā)，以提高經(jīng)濟效益為目標，在施工順序和施工工藝中尋找BIM技術(shù)的切入點。

由于該工程處于城市中心地段，施工區(qū)域嚴重受限。其基坑最深深度達到26.036m，基坑面積較小，場內(nèi)難尋有效施工用地。基坑支護、土石方開挖以及現(xiàn)場加工區(qū)設(shè)置均存在極大難度。因此，現(xiàn)場精細化施工管理和信息溝通協(xié)調(diào)，特別是各工序間的銜接，各工種與機械的進出場安排，材料計劃的合理制定等就顯得尤為重要。這使得工程對基礎(chǔ)造型開挖的精確性提出了更高的要求，可有效協(xié)調(diào)安排各工種的交叉流水作業(yè)，同時確保工作面的合理交接，以提高工程施工質(zhì)量，保證施工安全，確保按期完工。

項目運用AutodeskRevit軟件進行墊層模型創(chuàng)建，使之完全滿足筏板、抗水板、獨立基礎(chǔ)、人防墻下條基和集水坑的規(guī)范造型要求。需充分考慮施工放坡，在Autodesk Revit軟件中預(yù)設(shè)測量點坐標，實現(xiàn)模型各處高程、點位坐標的全要素模擬，實現(xiàn)施工現(xiàn)場1:1真實還原，真實反映施工點位數(shù)據(jù)。同時進行重點部位三維出圖，并結(jié)合Autodesk Revit軟件的坐標數(shù)據(jù)輸出與全站儀的配合使用，為基礎(chǔ)造型精確開挖提供技術(shù)支撐（圖1、圖2）。

圖1 基礎(chǔ)造型BIM 深化模型

圖2 基礎(chǔ)造型BIM 深化模型與施工現(xiàn)場對比

基于前期精細化的基礎(chǔ)BIM模型，則可對筏板基礎(chǔ)大體積混凝土澆筑運用BIM技術(shù)進行深化。首先，根據(jù)精細化的基礎(chǔ)BIM模型模擬布置筏板鋼筋支撐，用于三維技術(shù)交底。其次，可以精確提取支撐體系中工字鋼、角鋼的工程量，為材料計劃提供依據(jù)。最后，對于大體積混凝土冷卻水管進行BIM管線排布優(yōu)化，實現(xiàn)布置回路的合理性、經(jīng)濟性。

3 無人機技術(shù)輔助深基坑土方開挖

運用無人機傾斜攝影技術(shù)，能夠獲得地理實體的紋理細節(jié)，豐富其影像數(shù)據(jù)源信息。冗余度較高的航拍影像信息重疊，不僅可實現(xiàn)高精度的影像匹配，也能從一定程度輔助實現(xiàn)三維實體測量及3D數(shù)據(jù)模型重建。分層顯示技術(shù)、紋理映射技術(shù)成為傾斜攝影測量和建模的關(guān)鍵支撐點，極大地提升了三維建模的效率，同時也降低了建模的生產(chǎn)成本[3]。

4 結(jié)語

超高層建筑、深基坑開挖、施工場地狹小和施工工期短等是城市建設(shè)和改造過程中普遍存在的問題，也是基礎(chǔ)工程施工階段的重難點，對施工現(xiàn)場的精細化管理提出了挑戰(zhàn)。該項目充分利用BIM的預(yù)判性和可視化等特點，對施工現(xiàn)場的基礎(chǔ)工程階段進行精細化施工管理運用，對超高層基礎(chǔ)工程中的施工重難點進行模擬分析，實現(xiàn)了BIM基礎(chǔ)造型深化、基坑精確開挖模擬、筏板大體積混凝土鋼筋支撐排布、大體積混凝土冷卻水管優(yōu)化布置和混凝土澆筑路線模擬等多方面的應(yīng)用，取得良好的經(jīng)濟效益。