BIM技術(shù)在超高層建筑深基坑施工中應(yīng)用

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【摘要】在城市化進(jìn)程不斷推進(jìn)的環(huán)境下，超高層建筑成為我國較為常見的施工項(xiàng)目，因施工條件受限、場(chǎng)地狹小以及周邊建筑物等多方面因素，其深基坑施工工作難度較高，如何做好超高層建筑深基坑施工成為工程質(zhì)量得以提升的關(guān)鍵。文章就bim技術(shù)在超高層建筑深基坑施工中的應(yīng)用展開了探索，分析了超高層建筑基坑施工的常見問題，并從BIM在深基坑施工中的應(yīng)用流程，造型模擬、基坑開挖和基坑支護(hù)的各環(huán)節(jié)加以敘述，有利于提升超高層建筑深基坑的施工質(zhì)量。

【關(guān)鍵詞】BIM技術(shù)；超高層建筑；深基坑施工

1引言

超高層建筑深基坑施工作為建筑工程項(xiàng)目實(shí)施必不可少的部分，在施工期間經(jīng)常會(huì)應(yīng)用BIM技術(shù)將整個(gè)地下室主體結(jié)構(gòu)、基坑支護(hù)體系之間的位置關(guān)系直觀且清楚地呈現(xiàn)出來。為此，在超高層建筑深基坑施工過程中，BIM技術(shù)可以很好地對(duì)深基坑展開深化設(shè)計(jì)、出圖，這樣能為整個(gè)施工過程提供強(qiáng)有力的指導(dǎo)，從而有效提升整個(gè)工程的實(shí)施質(zhì)量及進(jìn)度[1]。

2超高層建筑深基坑施工常見問題

1）基坑深度較大，工程實(shí)施難度較高

深基坑施工一般情況下是指在施工期間，其開挖深度在5m以上的施工，這一類型的工程項(xiàng)目通常都是高層、大規(guī)模、超高層建筑物抑或者是較為復(fù)雜結(jié)構(gòu)的建筑[2]。深基坑深度較大，施工中開挖、支護(hù)等環(huán)節(jié)難度都較高。

2）施工風(fēng)險(xiǎn)較高

深基坑施工因?yàn)楦鱾€(gè)環(huán)節(jié)難度較高，對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)的質(zhì)量要求也較高，受多方面因素影響，施工質(zhì)量有不同，這也會(huì)進(jìn)一步加大施工風(fēng)險(xiǎn)，若沒有結(jié)合實(shí)際情況進(jìn)行綜合分析，就很有可能會(huì)引發(fā)安全事故[3]。

3BIM技術(shù)在超高層建筑深基

坑施工中的應(yīng)用流程BIM技術(shù)在超高層建筑深基坑施工中的應(yīng)用流程主要如圖1所示。

1）模型構(gòu)建

對(duì)項(xiàng)目地勘測(cè)報(bào)告、周邊建筑物、設(shè)計(jì)文件、地下管線、道路等數(shù)據(jù)信息進(jìn)行搜集，利用Revit與Civil3D軟件構(gòu)建相應(yīng)的地質(zhì)、環(huán)境、基坑等模型。

2）優(yōu)化設(shè)計(jì)

將已經(jīng)構(gòu)建好的各個(gè)模型進(jìn)行整合處理，同時(shí)還需要做好碰撞檢測(cè)以及優(yōu)化設(shè)計(jì)。

3）施工模擬

按照深基坑專項(xiàng)施工方案構(gòu)建相應(yīng)模型，借助Navisworks軟件做好施工模擬工作，提前了解基坑施工不同階段的進(jìn)度以及其對(duì)周邊環(huán)境造成的影響，提前做好優(yōu)化工作。4）工程管理借助BIM5D平臺(tái)、物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)技術(shù)對(duì)深基坑施工期間的“人、機(jī)、料、法、環(huán)”做好智能化管理。5）基坑監(jiān)測(cè)借助智能化設(shè)備對(duì)基坑變形情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及時(shí)傳輸?shù)椒?wù)器內(nèi)與BIM模型進(jìn)行有效關(guān)聯(lián)，然后再結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果處理施工[4]。

4BIM技術(shù)在超高層建筑深基坑施工中的具體應(yīng)用

4.1BIM技術(shù)應(yīng)用于超高層建筑基層

造型模擬環(huán)節(jié)中在超高層建筑深基坑施工過程中，一些基礎(chǔ)性施工可以應(yīng)用BIM技術(shù)所具備的可視化、模擬等功能進(jìn)行模擬設(shè)計(jì)與造型呈現(xiàn)，這樣施工人員就能在直觀查看下把握好各個(gè)部位的空間位置關(guān)系，同時(shí)對(duì)各種類型的基坑標(biāo)高、坐標(biāo)等信息內(nèi)容也能夠形成良好的了解，以此為之后施工定位放線等環(huán)節(jié)打好基礎(chǔ)。例如，某超高建筑工程項(xiàng)目其基坑深度達(dá)到26.04m，在施工之前可以借助AutodeskRevit軟件構(gòu)建相應(yīng)的墊層模型，使其能夠有效滿足施工造型要求，具體內(nèi)容主要有獨(dú)立、柱下墩、塔吊、人防墻下條基、集水坑等多個(gè)部分。此外，還可以在對(duì)施工放坡這一環(huán)節(jié)進(jìn)行思考的同時(shí)，有效利用該技術(shù)對(duì)整個(gè)測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行考量，這樣就能確保預(yù)設(shè)環(huán)節(jié)的合理性，確保各個(gè)坐標(biāo)關(guān)系的科學(xué)性設(shè)計(jì)，以此有效實(shí)現(xiàn)1：1的模擬施工現(xiàn)場(chǎng)安排，從而為超高層建筑深基坑施工工作的順利實(shí)施打好基礎(chǔ)[5]。

4.2BIM技術(shù)在超高層建筑深基坑開挖中的應(yīng)用

在超高層建筑深基坑施工過程中，開挖環(huán)節(jié)屬于較為重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，為了有效保障其整個(gè)開挖工作的精確性，最好是在施工過程中應(yīng)用BIM技術(shù)展開，這能準(zhǔn)確且完整地收集建筑施工的相關(guān)數(shù)據(jù)信息，并且將其作為依據(jù)建設(shè)相應(yīng)的3D模型圖，這樣施工人員在開挖的時(shí)候自然能夠獲得直接的數(shù)據(jù)支持。在對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行搜集時(shí)，施工人員也可以借助BIM技術(shù)、無人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)獲得自己想要的數(shù)據(jù)信息，相較其他技術(shù)而言，這一技術(shù)更加靈活、便捷，而且還能夠獲得高質(zhì)量、高分辨率的攝像數(shù)據(jù)，這樣再復(fù)雜的場(chǎng)景也可以被準(zhǔn)確且全面的感知，從而有效保證數(shù)據(jù)信息采集的準(zhǔn)確性。在得到測(cè)量數(shù)據(jù)信息之后，施工人員則可以基于得到的數(shù)據(jù)構(gòu)建3DGIS模型，這樣就能為深基坑施工工作推進(jìn)提供有效依據(jù)。除此之外，BIM技術(shù)的有效應(yīng)用還能將這個(gè)開挖高程內(nèi)容進(jìn)行動(dòng)態(tài)化呈現(xiàn)，這樣就能準(zhǔn)確把握整個(gè)施工過程，避免在施工期間出現(xiàn)超挖、漏挖等情況，從而有效提升整個(gè)開挖施工的質(zhì)量[6]。

4.3BIM技術(shù)應(yīng)用于超高層建筑深基坑支護(hù)環(huán)節(jié)中

支撐體系在整個(gè)超高層建筑深基坑施工工程中起到的作用十分重要，也較為復(fù)雜，雖然設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)已經(jīng)對(duì)整個(gè)結(jié)構(gòu)主體、支撐體系之間的空間位置關(guān)系進(jìn)行了考慮，可是在實(shí)際施工過程中部分部位還是會(huì)和結(jié)構(gòu)出現(xiàn)碰撞，特別是在支撐體系較多的結(jié)構(gòu)中，這一問題出現(xiàn)的更頻繁。在施工設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，剪力墻和支撐立柱、框架柱與支撐立柱等多項(xiàng)構(gòu)成部位之間的關(guān)系在明確的時(shí)候較為容易，所以這些部位之間碰撞問題相對(duì)較少。但是，結(jié)構(gòu)與支撐體系之間的關(guān)系在明確的時(shí)候具有一定難度，所以出現(xiàn)碰撞問題的幾率較大。針對(duì)這些問題，施工人員在施工期間即可利用BIM技術(shù)來將整個(gè)結(jié)構(gòu)與支撐體系之間的位置關(guān)系進(jìn)行模擬，通過模擬來測(cè)試碰撞問題發(fā)生情況，利用BIM技術(shù)模擬功能來盡可能減少碰撞等問題的發(fā)生[7]。BIM技術(shù)在超高層建筑深基坑支護(hù)中的應(yīng)用，能在事前將問題控制在可控范圍之內(nèi)，減少施工環(huán)節(jié)出現(xiàn)的問題，有效降低工程實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。例如，某超高層建筑項(xiàng)目在進(jìn)行深基坑施工時(shí)，對(duì)于深基坑支護(hù)體系、主體結(jié)構(gòu)之間的位置關(guān)系，我們可采用AutodeskRevit軟件來對(duì)其有可能出現(xiàn)的碰撞問題進(jìn)行模擬分析，這樣就能有效對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)方案展開合理調(diào)整與優(yōu)化，同時(shí)，立足于施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際來制定出最佳的施工技術(shù)方案，以此來對(duì)整個(gè)施工費(fèi)用、施工風(fēng)險(xiǎn)展開合理把控。在模擬實(shí)踐期間，施工人員即可把握各個(gè)環(huán)節(jié)以及部位之間的關(guān)系，確保各個(gè)環(huán)節(jié)合理性，同時(shí)結(jié)合每個(gè)碰撞構(gòu)件的ID來對(duì)碰撞構(gòu)件進(jìn)行合理的篩選，這樣就準(zhǔn)確歸類以及判斷碰撞情況。此外，在對(duì)碰撞進(jìn)行歸類與標(biāo)記的時(shí)候，我們還需要遵守以下幾個(gè)原則。①對(duì)于有可能會(huì)對(duì)整個(gè)主體結(jié)構(gòu)承載力以及抗震效果造成影響的，一定要在施工之前做好碰撞模擬，這樣就能減少碰撞的發(fā)生，為了做好這項(xiàng)工作，施工人員最好與設(shè)計(jì)方形成有效溝通與聯(lián)系，這樣才能確保設(shè)計(jì)的科學(xué)及合理性。②對(duì)于施工技術(shù)方案之中已經(jīng)寫到的碰撞問題，如穿板的附加鋼筋、穿地下室外墻的防水等，最好在審計(jì)環(huán)節(jié)就對(duì)其碰撞數(shù)量以及部位進(jìn)行記錄與分析，及時(shí)提出解決方案，這樣才能為后續(xù)處理提供保障[8]。③對(duì)于降板處、基礎(chǔ)底板坑與支撐立柱之間的位置關(guān)系，需在施工過程中強(qiáng)化與設(shè)計(jì)人員的聯(lián)系，以此來對(duì)整個(gè)支撐立柱的長細(xì)比展開驗(yàn)算。

5結(jié)語

綜上所述，在城市建設(shè)與改造過程中，超高層建筑施工場(chǎng)地狹小、深基坑開挖施工困難均是常見問題，也是基礎(chǔ)工程實(shí)施過程中的重難點(diǎn)，對(duì)于整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)精細(xì)化管理工作是較大的挑戰(zhàn)。BIM技術(shù)具有可視化、預(yù)判性等特征，將其應(yīng)用于超高層建筑深基坑施工過程中，能夠有效對(duì)整個(gè)工程施工階段進(jìn)行模擬分析，能有效提升超高層建筑深基坑施工質(zhì)量。

作者:劉賽 單位:沈陽帝鉑建筑工程有限公司