超高層建筑深基坑施工BIM技術(shù)應(yīng)用
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【摘要】深基坑施工是超高層建筑施工中的重要內(nèi)容，深基坑施工質(zhì)量直接影響著超高層建筑的整體質(zhì)量及其建成后的穩(wěn)定性。目前，深基坑施工中還面臨著諸多問題，因此有必要對bim技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，對深基坑施工提供良好幫助。文章對超高層建筑深基坑施工面臨的問題及BIM技術(shù)的應(yīng)用思路進(jìn)行了分析，結(jié)合某超高層建筑深基坑施工實例介紹了BIM技術(shù)的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；超高層建筑；深基坑；施工應(yīng)用
1引言
當(dāng)前，人們對建筑物的實際使用功能提出了多樣化、個性化、高層次的要求，地下室結(jié)構(gòu)變得更復(fù)雜。超高層建筑深基坑施工中，對BIM技術(shù)進(jìn)行有效運用，可以更加清晰地顯示地下室主體結(jié)構(gòu)、基坑支護(hù)體系之間的位置關(guān)系。借助BIM，對深基坑進(jìn)行深化設(shè)計、出圖，能夠為現(xiàn)場施工提供有效指導(dǎo)，確保施工進(jìn)度、施工質(zhì)量。
2超高層建筑深基坑施工面臨的問題
超高層建筑深基坑施工中，面臨著諸多問題，存在著諸多隱患。首先，基坑深度較大，施工難度較大。近年來，深基坑指的是開挖深度大于5m的基坑，適用于大規(guī)模、大體量、高層及超高層建筑、復(fù)雜結(jié)構(gòu)建筑、綜合體建筑等。深基坑的深度較大，因此開挖、支護(hù)等施工難度也比較大。其次，風(fēng)險較高。深基坑施工中，面臨著較大的風(fēng)險，若稍有不慎，或未根據(jù)實際情況全面考慮，則可能導(dǎo)致施工安全事故的發(fā)生。例如，基坑開挖過程中，若沒有全面了解現(xiàn)場實際情況、周圍環(huán)境情況，則容易出現(xiàn)滑坡、塌方等安全事故，不僅威脅施工人員的安全，還會給周圍環(huán)境造成不利影響。
3超高層建筑深基坑施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用思路
3.1應(yīng)用BIM技術(shù)開展基礎(chǔ)造型模擬
超高層建筑深基坑施工中，針對基礎(chǔ)施工，即±0.000以下的施工，應(yīng)借助BIM技術(shù)的可視化、模擬性特征，對基礎(chǔ)造型進(jìn)行深化設(shè)計，明確各部位的空間位置關(guān)系，并準(zhǔn)確掌握各類型基坑的標(biāo)高、坐標(biāo)信息，從而為施工定位放線提供有效指導(dǎo)[1]。例如，某超高層建筑工程項目，基坑最深深度高達(dá)26.036m，采用AutodeskRevit軟件，建立墊層模型，并使其完全滿足各部位的規(guī)范造型需求，包括獨立基礎(chǔ)、塔吊基礎(chǔ)、柱下墩、集水坑以及人防墻下條基等。同時，在考慮施工放坡的基礎(chǔ)上，在軟件中對測量點坐標(biāo)進(jìn)行預(yù)設(shè)，模擬各處點位、高程坐標(biāo)，從而1：1模擬施工現(xiàn)場，將施工點位數(shù)據(jù)完整地顯示出來，并進(jìn)行重點部位三維出圖。借助軟件的坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸出，并使用全站儀，為基礎(chǔ)造型開挖提供有效的指導(dǎo)（見圖1、圖2）。
3.2深基坑開挖中BIM技術(shù)的應(yīng)用
深基坑開挖中，為保障開挖的精確性，應(yīng)當(dāng)對BIM技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，對建筑所在地的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面收集，并以此為根據(jù)，建立3D模型，從而為深基坑開挖提供有效的數(shù)據(jù)支持。在收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息的時候，可以應(yīng)用無人機(jī)傾斜攝影測量技術(shù)，借助無人機(jī)這種機(jī)動、易操作、靈活、便捷的航空攝影測量設(shè)備，來獲取高分辨率、高質(zhì)量的影像數(shù)據(jù)，并借助具有高清晰、高精度、大范圍等優(yōu)勢的傾斜攝影測量技術(shù)來對復(fù)雜場景進(jìn)行全面感知，充分結(jié)合數(shù)據(jù)采集設(shè)備的高效性優(yōu)勢以及數(shù)據(jù)處理流程的專業(yè)化優(yōu)勢，來將地貌、地物的位置、外觀、高度等屬性直觀、全面地反映出來[2]。獲得詳細(xì)、準(zhǔn)確的航測數(shù)據(jù)之后，便可以以此為根據(jù)，建立3DGIS模型。深基坑施工過程中，借助這一3D模型，便可對開挖土方量進(jìn)行準(zhǔn)確計算，為深基坑開挖提供有效的數(shù)據(jù)支撐。同時，在深基坑開挖過程中，可以借助3D模型，來對開挖高程進(jìn)行動態(tài)化分析，從而避免欠挖、超挖等問題的出現(xiàn)，保障深基坑開挖的施工質(zhì)量。
3.3深基坑支護(hù)中BIM技術(shù)的應(yīng)用
深基坑施工中，支撐體系發(fā)揮著重要的作用，是不可缺少的重要施工內(nèi)容。但是，支撐體系通常比較復(fù)雜，雖然設(shè)計過程中考慮到了結(jié)構(gòu)主體、支撐體系之間的空間位置關(guān)系，但一些部位依然會與結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，尤其是在多道內(nèi)支撐體系中，碰撞問題更為常見。設(shè)計過程中，剪力墻與支撐立柱、框架柱與支撐立柱以及樓板與支撐梁之間的關(guān)系容易確定，因此很少出現(xiàn)碰撞。但是，結(jié)構(gòu)與支撐體系間的位置關(guān)系不易確定，容易發(fā)生碰撞，主要包括結(jié)構(gòu)梁與支撐立柱之間的碰撞，框架柱、結(jié)構(gòu)梁與支撐梁之間的碰撞，基礎(chǔ)底板坑與支撐立柱之間的位置關(guān)系，降板處與支撐立柱之間的位置關(guān)系[3]。面對上述問題，可以采用BIM技術(shù)，對結(jié)構(gòu)與支撐體系進(jìn)行碰撞模擬。通過在深基坑施工中對BIM技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，可以實現(xiàn)事前可控，從而有效減少實際施工中的風(fēng)險。例如，某超高層建筑工程項目在深基坑施工中，針對主體結(jié)構(gòu)、深基坑支護(hù)體系，采用AutodeskRevit軟件開展了碰撞檢查模擬，同時聯(lián)合設(shè)計方實施了優(yōu)化調(diào)整，并結(jié)合現(xiàn)場實際，制定最佳施工技術(shù)方案，準(zhǔn)確計算施工費用，實現(xiàn)了對施工風(fēng)險的有效控制。具體來說，先借助AutodeskRevit軟件，構(gòu)建了深基坑支護(hù)BIM模型（見圖3）。再按照豎向、水平兩個方向?qū)δＰ瓦M(jìn)行拆分，以便于對主體與豎向支撐之間的碰撞關(guān)系、主體與水平支撐之間的碰撞關(guān)系進(jìn)行分別檢查。通過開展碰撞檢查模擬，可以將碰撞主體之間的相對關(guān)系、管線碰撞的位置等快速查找、顯示出來。但是，在復(fù)雜、密實的結(jié)構(gòu)實體中，管線碰撞檢查方式難以實現(xiàn)。因此，該工程是分別對豎向支撐體系、水平支撐體系開展碰撞檢查，根據(jù)每個碰撞構(gòu)件的ID號，來篩選碰撞構(gòu)件，做出判斷，歸類標(biāo)記碰撞情況[4]。在歸類標(biāo)記碰撞情況的過程中，應(yīng)遵循如下幾項原則。①針對會影響主體結(jié)構(gòu)抗震性能、承載力的，應(yīng)盡量規(guī)避碰撞，需及時與設(shè)計方聯(lián)系，對深基坑支護(hù)體系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計、變更；②針對需編寫在施工技術(shù)方案中的碰撞，如穿板的附加鋼筋、穿地下室外墻的防水等，應(yīng)將碰撞數(shù)量、碰撞部位記錄下來，作為疑問在圖紙會審中提出，并做好記錄，以便于后續(xù)結(jié)算；③針對降板處、基礎(chǔ)底板坑與支撐立柱之間的位置關(guān)系，如支撐立柱處于坡面上、支撐立柱處于坑底內(nèi)部等，需及時與設(shè)計方聯(lián)系，對支撐立柱的長細(xì)比進(jìn)行驗算，對施工技術(shù)方案進(jìn)行綜合考慮。
4結(jié)語
超高層建筑深基坑施工中，可以應(yīng)用BIM技術(shù)開展基礎(chǔ)造型模擬、輔助基坑土方開挖、開展主體與支撐體系的碰撞檢查模擬，從而保障深基坑施工質(zhì)量。
參考文獻(xiàn)
[1]王海龍，牛立舒，闕圣超，韓楊楊，崔壽凱.BIM+三維掃描技術(shù)在天津平安泰達(dá)金融中心超深基坑施工中的應(yīng)用[J].施工技術(shù)，2020，49(22):83-86.
[2]李葉.深基坑工程施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用研究[J].山西建筑，2020，46(20):100-101.
[3]余琳琳.深基坑工程施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用研究[J].建筑經(jīng)濟(jì)，2020，41(10):46-49.
[4]張玉娟.深基坑工程施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用[J].住宅與房地產(chǎn)，2020(4):250.
作者：朱明明 謝源 趙星煜 孫雪巖 單位：中建八局第二建設(shè)有限公司