BIM建模輔助復(fù)雜深基坑開挖技術(shù)的應(yīng)用

朱續(xù)生

（中建一局集團(tuán)第五建筑有限公司）

1 工程概況

大河城章項(xiàng)目位于阜陽市潁東區(qū)，本工程地塊五場地標(biāo)高為30.8m～33.8m，基坑開挖標(biāo)高為20.8m，基坑開挖深度為10.00m～13.00m。基坑內(nèi)坑中坑最低標(biāo)高為13.25m，基坑內(nèi)坑中坑開挖深度為6.15m，屬于超過一定規(guī)模的危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程。項(xiàng)目臨近潁河，穩(wěn)定水位高程為27.17m～27.74m（根據(jù)地勘報(bào)告），針對基坑開挖深度較深、筏板厚度厚、承臺密集、高度大的這種工況的深基坑增加了土方開挖施工及坑內(nèi)支護(hù)的難度，項(xiàng)目創(chuàng)新性的提出通過三維模型將各區(qū)域土方施工情況進(jìn)行直觀清楚的說明[2]，避免開挖過程當(dāng)中因?yàn)闃?biāo)高過多、邊界不清晰導(dǎo)致開挖錯(cuò)誤，特制定如下施工流程。

2 施工工序

2.1 繪制CAD土方開挖圖

在繪制開挖圖紙之前深度理解二維圖紙，在原先設(shè)計(jì)藍(lán)圖上獲得標(biāo)高[1]，厚度等關(guān)鍵信息，節(jié)點(diǎn)部位需繪制剖面圖，用來表示承臺、樁、集水坑之間的位置關(guān)系（見圖1）。

圖1 坑中坑施工流程圖

2.2 BIM模型深化

BIM模型深化需要建立BIM模型的目的是反映整個(gè)土方開挖后的現(xiàn)場施工情況。

導(dǎo)出土方整體施工效果模型使參與交底人員能夠?qū)ν练绞┕ぷ罱K完成面進(jìn)行宏觀認(rèn)識（見圖2、圖3）。導(dǎo)出細(xì)部節(jié)點(diǎn)三維詳圖[3]，標(biāo)明各開挖區(qū)域標(biāo)高，進(jìn)行三維交底，使參與交底人員能夠清楚認(rèn)識到開挖區(qū)域標(biāo)高范圍，明確開挖施工工況，指導(dǎo)項(xiàng)目復(fù)雜節(jié)點(diǎn)處土方施工，減少錯(cuò)挖、超挖等現(xiàn)象。

圖3 坑中坑開挖模型

2.3 三維可視化交底

通過應(yīng)用BIM技術(shù)對各種不同開挖高度的基坑開挖剖面進(jìn)行詳細(xì)的放樣，細(xì)化局部開挖節(jié)點(diǎn)結(jié)合坑內(nèi)斷面模型，提高現(xiàn)場施工效率。

2.4 測量放線

根據(jù)BIM模型確定的現(xiàn)場機(jī)械設(shè)備位置及作業(yè)范圍進(jìn)行施工。根據(jù)現(xiàn)場軸線控制樁，拉通線，按照圖紙要求結(jié)合BIM模型確定開挖范圍（見圖4），撒白灰，標(biāo)定開挖線。

2.5 土方開挖

利用挖掘機(jī)進(jìn)行開挖，嚴(yán)格控制基底標(biāo)高，并預(yù)留200mm土層。根據(jù)建設(shè)單位提供的控制點(diǎn)及高程點(diǎn)，建立軸線控制網(wǎng)及高程控制點(diǎn)。做好標(biāo)高標(biāo)志來控制基底標(biāo)高和平整度，遵循“寧少勿超”的原則。根據(jù)施工圖紙，確定承臺處開挖深度、開挖范圍，畫出土方開挖施工圖，用于指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

2.6 墊層及邊坡支護(hù)施工

墊層采用采用100mm厚的C15商品混凝土，集水坑側(cè)壁及坑底均為100mm。采用商品混凝土澆筑前，須經(jīng)過開盤鑒定，原材料材質(zhì)必須符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范要求。為保證混凝土墊層的頂面標(biāo)高，墊層混凝土澆筑前，插入鋼筋作為標(biāo)高控制樁，埋入土層250mm，外器250mm。混凝土采用平板式振動(dòng)器或振搗棒進(jìn)行混凝土振搗，利用刮杠刮平，以控制厚度，鐵碗壓實(shí)，木抹搓平，鐵抹壓光（見圖4）。

圖4 坑內(nèi)邊坡支護(hù)模型

2.7 基坑防水施工

在基層上彈好基準(zhǔn)線，把卷材就位重新卷好，邊向前滾動(dòng)卷材，用壓輥滾壓，排除卷材與基層間的氣體，使卷材與基層粘結(jié)牢固。大面積涂刮高聚物改性瀝青防水涂料，鋪貼自粘防水卷材。卷材收頭采用橡膠涂料密封。防水卷材長邊及短邊搭接均不小于100mm。同一層相鄰兩幅卷材的橫向接縫，應(yīng)彼此錯(cuò)開1.5m以上，避免接縫部位集中。上層卷材縱橫接縫與下層卷材接縫宜相互錯(cuò)開1/3～1/2幅寬，且兩層卷材不得相互垂直鋪貼[4]。

2.8 基坑底板鋼筋綁扎

鋼筋綁扎時(shí)，靠近外圍兩行的相交點(diǎn)每點(diǎn)都綁扎，中間部分的相交點(diǎn)可相隔交錯(cuò)綁扎，雙向受力的鋼筋必須將鋼筋交叉點(diǎn)全部綁扎。基礎(chǔ)底板采用雙層鋼筋，綁完下層鋼筋后，擺放鋼筋馬凳或鋼筋支架（間距以1m左右一個(gè)為宜），在馬凳上擺放縱橫兩個(gè)方向定位鋼筋，鋼筋上下次序及綁扣方法同底板下層鋼筋。由于基礎(chǔ)底板及基礎(chǔ)梁受力的特殊性，上下層鋼筋斷筋位置應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。根據(jù)彈好的墻、柱位置線，將墻、柱伸入基礎(chǔ)的插筋綁扎牢固，插入基礎(chǔ)深度要符合設(shè)計(jì)要求，甩出長度不宜過長，其上端應(yīng)采取措施保證甩筋垂直，不歪斜、傾倒、變位。

2.9 混凝土澆筑

為了確保底板混凝土不出現(xiàn)施工冷縫，所以采用斜坡澆筑技術(shù)“由遠(yuǎn)至近，斜面分層”的方法澆筑，從低處開始，沿長邊方向自一端向另一端進(jìn)行澆筑。本工程基礎(chǔ)底板澆筑采用坡度為1:6左右，分層澆筑厚度控制在500mm左右，推移式斜面分層連續(xù)澆搗澆筑方法進(jìn)行澆筑。泵澆筑帶前后略有錯(cuò)位，形成階段式分層退打的局面，以達(dá)到提高泵送工效，簡化混凝土泌水處理，確保混凝土上下層的結(jié)合。

2.10 測溫、養(yǎng)護(hù)

大體積混凝土應(yīng)進(jìn)行保溫保濕養(yǎng)護(hù)，在每次混凝土澆筑完畢后，應(yīng)及時(shí)按溫控技術(shù)措施的要求進(jìn)行保溫養(yǎng)護(hù)，保濕養(yǎng)護(hù)的持續(xù)保溫覆蓋層的拆除應(yīng)分層逐步進(jìn)行，當(dāng)混凝土的表面溫度與環(huán)境最大溫差小于20℃時(shí)，可全部拆除時(shí)間不得少于14d，應(yīng)經(jīng)常檢查塑料薄膜完整情況，保持混凝土表面濕潤。在保溫養(yǎng)護(hù)過程中，應(yīng)對混凝土澆筑體的里表溫差和降溫速率進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)測[5]，當(dāng)實(shí)測結(jié)果不滿足溫控指標(biāo)的要求時(shí)，應(yīng)及時(shí)調(diào)整保溫養(yǎng)護(hù)措施。

3 質(zhì)量控制

施工中根據(jù)質(zhì)量過程控制系列標(biāo)準(zhǔn)，按全面質(zhì)量管理要求，實(shí)施全面、全員、全過程的質(zhì)量管理。對工程的總體施工質(zhì)量進(jìn)行檢查，并接受業(yè)主、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、質(zhì)監(jiān)部門的質(zhì)量監(jiān)督。

加強(qiáng)生產(chǎn)全過程控制，根據(jù)BlM的交底提前對復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行質(zhì)量交底，提出質(zhì)量控制和驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)行工序管理制度，由施工員及時(shí)協(xié)調(diào)，使各工序緊密銜接，施工員和專職質(zhì)檢員跟班檢查驗(yàn)收，控制各工序質(zhì)量。各班實(shí)行自檢、互檢和交接檢制度，特別注意做好交接班工作。

認(rèn)真做好各種原始記錄和施工日記，做到準(zhǔn)確、完整、齊全并及時(shí)整理匯總歸檔。做好信息反饋工作，以進(jìn)一步指導(dǎo)施工。

為了保證施工質(zhì)量，所有參加施工的人員均持證上崗。建立設(shè)備及材料質(zhì)量臺賬。

在交底BIM時(shí)，對現(xiàn)場管理人員進(jìn)行交底，提出質(zhì)量控制的措施。反饋工作，以進(jìn)一步指導(dǎo)施工。為了保證施工質(zhì)量，所有參加施工的人員均持證上崗。建立設(shè)備及材料質(zhì)量臺賬。

在交底BIM時(shí)，對現(xiàn)場管理人員進(jìn)行交底，提出質(zhì)量控制的措施。建立和健全狀態(tài)標(biāo)識的設(shè)置，以掛牌形式標(biāo)識已驗(yàn)收、待驗(yàn)、合格及不合格。

4 安全措施

嚴(yán)格遵守安全生產(chǎn)紀(jì)律和操作規(guī)程，制定專項(xiàng)施工方案，進(jìn)行詳細(xì)的安全技術(shù)交底。挖掘機(jī)挖土必須嚴(yán)格遵守由上而下、逐層進(jìn)行，禁止先挖放坡腳或逆坡挖土。配合反鏟挖掘機(jī)的清坡清底的工人，不準(zhǔn)在機(jī)械回轉(zhuǎn)半徑下工作。清坡清底人員根據(jù)設(shè)計(jì)標(biāo)高作好清底工作，不得超挖[6]，如果超挖不得將雜土回填，以免影響基礎(chǔ)的質(zhì)量。

5 環(huán)保措施

現(xiàn)場作業(yè)面需及時(shí)清掃，并灑水降塵。場內(nèi)廢棄物統(tǒng)一集中管理，現(xiàn)場整潔，每日清掃施工現(xiàn)場。夜間施工燈光應(yīng)向場內(nèi)照射，焊接電弧應(yīng)采取防護(hù)措施。施工材料在運(yùn)輸過程中要定量裝卸，避免運(yùn)輸過程中遺撒。現(xiàn)場堆放的原料應(yīng)及時(shí)采用高密網(wǎng)覆蓋。掏空清除的廢渣及時(shí)運(yùn)到指定的垃圾消納場。加強(qiáng)環(huán)保意識的宣傳，采用有力措施控制人為的施工噪聲，嚴(yán)格管理，最大限度地減少噪音擾民。

6 結(jié)語

利用BIM+VR可視化對作業(yè)人員進(jìn)行直觀交底，避免出現(xiàn)返工、超挖、錯(cuò)挖現(xiàn)象，施工工期能節(jié)約1/5，且又便于操作和施工，提高了開挖深電梯基坑及承臺施工工藝水平，確保工程質(zhì)量，加快了施工進(jìn)度，節(jié)約了能源，減低了成本。此方法便捷實(shí)用，不需要復(fù)雜設(shè)備，施工操作性強(qiáng)，方便人員組織，可縮短工期，節(jié)約施工材料。