BIM技術在深基坑內支撐拆除中的應用

武 俊，張 波，王華燕，章偉洋

(中國建筑第二工程局有限公司，廣東 深圳 518045)

0 引言

隨著建筑行業的不斷發展和創新，BIM技術被廣泛應用于建筑施工中。深基坑工程地下室結構施工受內支撐制約，內支撐拆除風險高，施工難度大，嚴重制約施工工期。為解決此類問題，利用BIM技術指導內支撐拆除施工，可降低安全風險，提高施工效率，降低項目成本，實現預期目標。本文以深圳市龍華區錦順名居項目為例，闡述BIM技術在深基坑內支撐拆除中的應用。

1 工程概況

錦順名居項目位于廣東省深圳市龍華區，項目占地面積18 264m2，總建筑面積177 880m2，地下3層，局部2層，主要功能為住宅、公寓、商務辦公及商業。基坑采用葷素咬合樁+錨索+內支撐的支護形式，基坑深11.5m，周長為557m。

地下室結構施工按后澆帶位置分為A～G 7個區，結合分區情況與內支撐支護形式，將內支撐拆除劃分為Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ 3個區域(見圖1)。I區為小環撐，對應A區；Ⅱ區為對撐，對應B區；Ⅲ區為大環撐，對應C，D，E，F，G區。各區內結構施工達到內支撐拆除條件后，獨立拆除，通過分區拆除，可降低內支撐對地下室結構施工的影響。

圖1 基坑支護三維效果

項目基坑支護設有1道鋼筋混凝土內支撐梁，74根鋼格構柱，環形內支撐梁尺寸為1.6m×1.2m，矩形內支撐梁尺寸為1.0m×1.2m，地下室外墻與基坑支護側壁間凈距為1.2m，腰梁外側與地下室外墻間凈距為0.2m，內支撐梁頂標高為-4.000m，底標高為-5.200m， 地下1層樓板面標高為-5.600m，內支撐梁底部與地下1層樓板頂部間凈距為0.4m。內支撐與地下室位置關系如圖2所示。

圖2 內支撐與地下室位置關系

2 施工工藝

利用BIM技術模擬施工過程，具體流程為：地下室底板及換撐板施工→拆除與塔樓墻柱沖突的格構柱→地下3層結構施工→地下2層結構及換撐梁施工→拆除內撐梁及剩余格構柱。

2.1 地下室底板及換撐板施工

換撐板強度等級及板厚同地下室底板，采用素混凝土，如圖3所示。澆筑時應充分振搗，保證換撐板與支護樁充分接觸。在底板上450mm處預留地下室外墻施工縫，采用止水鋼板擋水，待地下室底板強度達到要求后進行地下3層結構施工。

圖3 地下室底板及換撐板施工

2.2 拆除與塔樓墻柱沖突的格構柱

塔樓墻柱為主要豎向受力構件，不能后澆，因此需找出與塔樓墻柱沖突處，對格構柱進行換撐處理。利用BIM技術對基坑支護模型與地下室結構模型進行碰撞，共發現內支撐與結構墻柱沖突8處。

換撐采用臨時回頂鋼管立柱樁，用20mm厚、φ700鋼管及30mm厚鋼板制成。底板澆筑前，預埋鋼板和地腳螺栓，并在底板面設置鋼板，鋼板與臨時立柱樁底焊接，支撐梁處采用植筋，植入地腳螺栓與鋼板連接，后與臨時立柱樁底焊接，完成立柱樁安裝，臨時支撐與底板連接如圖4所示。施工前，利用BIM技術制作格構柱換撐施工模擬動畫，進行三維交底。

圖4 臨時支撐與底板連接

2.3 地下3層結構施工

底板及換撐板施工完畢后，進行地下3層結構施工，依次進行墻柱及梁板鋼筋綁扎、架體搭設、模板安裝及加固、混凝土澆筑，在地下室底上450mm處預留外墻施工縫并焊接止水鋼板。

施工時格構柱與結構沖突，采用以下方法處理。

1)格構柱與梁沖突 格構柱與梁沖突處，梁縱筋盡量拉通，若梁縱筋遇格構柱無法拉通時截斷，將截斷的縱筋彎折，按要求焊接到格構柱角鋼上，進行角鋼補強，在格構柱周邊0.5～1m范圍設置施工縫，同時預留梁縱筋，并采用支撐架進行回頂，四周支撐架≥2排，待地下室施工完畢且拆除格構柱后再進行此處施工，梁縱筋截斷后，二次施工時采用機械連接，如圖5所示。

圖5 格構柱與梁筋沖突處理

2) 格構柱與板沖突 格構柱與板沖突處，板鋼筋盡量拉通，不能拉通時，板縱筋在格構柱周邊0.5～1m 截斷預留，并采用支撐架進行回頂，待內支撐及格構柱拆除完畢后進行該處結構施工，如圖6所示。板筋截斷預留時，采用綁扎搭接，搭接長度應滿足對應的接頭百分率要求，也可采用雙面焊接5d(d為鋼筋直徑)進行連接。

圖6 格構柱與板沖突處理

2.4 地下2層結構及換撐梁施工

待地下3層結構施工完成，進行地下2層結構施工，地下2層施工同地下3層，換撐梁與地下2層同步施工，采用植筋方式，施工效果如圖7所示。

圖7 地下2層結構與換撐梁施工

換撐梁施工時，其面標高同地下1層樓面標高，在基坑側壁鉆孔，將換撐梁鋼筋植入基坑側壁內，另一側錨入地下室外墻，換撐梁布置間距為1.8m，與鋼筋混凝土支護樁一一對應。換撐梁尺寸為400mm×500mm，面筋、底筋均為3φ22，腰筋為2φ22，箍筋直徑為10mm，每間隔300mm布置1道。

由于換撐梁與腰梁間上下凈距僅0.4m，為滿足換撐梁混凝土澆筑空間，在換撐梁處地下室外墻安裝0.1m高吊模，從吊模上方灌入混凝土，其余位置地下室外墻吊模高0.5m，換撐梁與外墻交接做法如圖8所示。

圖8 換撐梁與外墻交接做法

格構柱與墻柱、梁板沖突處理同地下3層。

2.5 內支撐拆除及吊運

施工前利用BIM技術進行施工模擬，以進度、成本、安全為主要考慮要素，合理安排施工。待換撐梁強度達到設計要求，拆除內支撐。項目內支撐劃分為Ⅰ區小環撐、Ⅱ區對撐梁、Ⅲ區大環撐3部分，根據各區域工期安排，可對優先施工區域獨立拆除。采用金剛石繩鋸對內支撐梁進行分區域、分段切割。內支撐切割分段如表1所示。

表1 內支撐切割分段

內支撐切割時，尺寸為1.0m×1.2m的對撐梁切割長度≤1.8m，尺寸為1.6m×1.2m的環梁切割尺寸≤1.2m，嚴格按方案要求進行切割。

切割完成后進行內支撐梁的吊運，利用BIM技術提前規劃運輸路線，采用叉車和汽車式起重機進行吊運，共設置3個起吊點，運送時按規劃路線運送至起吊點，由汽車式起重機吊出。內支撐場內運輸路線如圖9所示。

圖9 內支撐場內運輸路線

切割的內支撐梁塊，由汽車式起重機吊出基坑后，轉運至幼兒園區域進行粉碎，粉碎后回收其內部鋼筋，將混凝土碾碎成石粉，用于地下室外墻的回填，可提高回填質量，變廢為寶，降低施工成本，符合綠色施工的要求。

3 質量安全保證措施

1)為保證有效傳遞基坑側壁土壓力，消除安全隱患，換撐板澆筑時需使換撐板與支護樁充分接觸并振搗密實。

2)內支撐梁底標高為-5.200m，地下1層板面標高為-5.600m，凈距為0.40m，在結構墻柱與內支撐梁沖突位置，墻柱混凝土振搗困難，為保證澆筑質量，在內支撐梁上開φ70圓形洞口，將振搗棒通過圓形洞口伸入墻柱內，進行墻柱混凝土振搗。

3)叉車路過后澆帶時，為防止后澆帶周圍出現裂縫須鋪設鋼板。

4)換撐梁與地下室外墻交接位置施工縫位于樓板上200mm，此位置為防水薄弱點，換撐梁混凝土澆筑不易密實，換撐梁與地下室外墻交接陰角位置也為防水薄弱點(見圖10)。為加強薄弱點防水能力，采用BIM技術制作施工動畫進行施工模擬，利用BIM技術可視化指導防水施工。

圖10 鋼筋混凝土撐換梁防水示意

5)內支撐拆除前進行施工作業或將其作為人行通道時，應在內支撐兩側設置安全防護。

6)為保證施工安全，內支撐切割時應嚴格控制切割尺寸。

7)內支撐拆除時，在支護樁頂冠梁設置監測點，監測拆除過程中基坑豎向位移和水平位移，各設16個監測點，當監測數據變化異常或達到報警值時，立即停止拆撐。

4 結語

以深圳市龍華區錦順名居項目為例，依托BIM技術對內支撐拆除進行施工模擬，提前解決施工難題，依據BIM技術提供的有效信息進行合理判斷，利用BIM技術可視化優勢，對內支撐拆除的復雜工序進行可視化交底，提高工人的接受能力，降低質量安全風險，為后續類似工程施工提供參考。