常卓 李望滨 廖冠军
中建二局第一建筑工程有限公司 湖南省长沙市 410000
摘要：城市中心区域的超高层建筑，由于施工条件受限于场地狭小，周边建筑物和构筑物对基坑的质量也有较大影响，因此深基坑施工是整个项目的重难点，也是影响工期的关键。论述BIM技术在基坑支护结构施工、基坑土方开挖等深基坑施工中的运用，通过BIM深化设计，解决了深基坑精细化施工的难题，保障了施工质量，取得了良好的经济效益，值得推广运用。
关键词：BIM技术；超高层；深基坑；深化设计
1 基于BIM技术的深基坑支护结构运用
1.1 深基坑支护结构与主体结构间存在的碰撞问题
深基坑的设计、施工过程中支撑体系较为复杂，尽管设计单位在设计时考虑了支撑体系与结构主体间的空间位置关系， 一些部位仍然会和结构发生碰撞，特别是在多道内支撑体系中，问题尤为突出。部分工程中栈桥的运用同样存在相似问题。施工技术方案的编制和成本控制存在一定的不可预见性。在设计阶段，支撑立柱与框架柱、剪力墙的位置关系，以及支撑梁与楼板的位置关系较为容易确定，碰撞情况较少，给施工带来的影响较小。 而支撑体系与结构碰撞的主要问题存在于以下几个方面：
（1） 支撑立柱与结构梁；
（2） 支撑梁与结构梁、框架柱；
（3） 支撑立柱与基础底板坑（集水坑、电梯井）的位置关系；
（4） 支撑立柱与降板处的位置关系。
1.2 BIM技术对深基坑支护结构与主体结构间的碰撞模拟
BIM在深基坑中的运用可以做到事前可控，降低风险。 项目采用AutodeskRevit软件对深基坑支护结构与主体结构进行碰撞检查模拟，在施工前与设计单位沟通协调，进行合理优化，并结合施工现场实际情况，编制最优施工技术方案，对施工费用作出准确的计算，进一步实现施工过程的精细化管理。利用AutodeskRevit软件建立深基坑支护模型， 按水平和竖向两个方向拆分基坑支护模型，便于分别检查竖向支撑与主体，以及水平支撑与主体的碰撞关系（图1）。
.png)
图1 基坑支护BIM模型
AutodeskRevit软件的碰撞检查在安装工程中的运用较为成熟，系统能够快速查找并显示管线碰撞的位置、碰撞主体间的相对关系，然而管线碰撞检查的方法在密实复杂的结构实体中很难实现。 在这里需要分别对水平和竖向支撑体系进行碰撞检查，结合每个碰撞构件独一无二的ID号，对碰撞构件进行筛选，最后做出判断，并对碰撞情况进行归类标记。 碰撞情况的归类标记原则如下：
（1） 对主体结构承载力和抗震有影响，应尽量避免的碰撞，需及时与设计单位沟通，对支护体系进行设计优化、变更；
（2） 需要在施工技术方案中编写的（如穿地下室外墙的防水处理，穿板的附加钢筋等），应记录碰撞部位和数量，技术人员需要在图纸会审中作为疑问提出，留好书面记录，方便结算；
（3） 立柱与基础底板坑或降板处的位置关系（①立柱位于坑底内部；②立柱位于放坡面上），应及时与设计单位沟通，验算立柱长细比，综合考虑施工过程中的技术方案。
2 基于BIM技术的深基坑基础造型模拟
基础施工阶段（±0.000以下）的施工流向及施工顺序为：抗浮锚杆施工及检测→验槽→基础垫层施工→测量放线→底板地下防水及保护层施工→基础底板钢筋安装（预埋墙柱插筋）→地下室外墙砖胎模、 导墙模板安装→基础底板混凝土浇筑→标高复核、放线（人防层）→墙、柱钢筋安装，梁、板模板及支架搭设（各专业预留预埋）→墙、柱模板安装，梁、板钢筋安装→混凝土浇筑→拆模养护、清理→地下室外墙外防水、保温层、保护墙砌筑→重复上述工艺直至地下室顶板→后浇带临时封堵并施工防水及保护层→基坑回填。 清晰顺序，就是为了从工程实际出发，以提高经济效益为目标， 在施工顺序和施工工艺中寻找BIM技术的切入点。
由于该工程处于城市中心地段，施工区域严重受限。 其基坑最深深度达到26.036m，基坑面积较小，场内难寻有效施工用地。基坑支护、土石方开挖以及现场加工区设置均存在极大难度。 因此，现场精细化施工管理和信息沟通协调，特别是各工序间的衔接，各工种与机械的进出场安排，材料计划的合理制定等就显得尤为重要。 这使得工程对基础造型开挖的精确性提出了更高的要求，可有效协调安排各工种的交叉流水作业，同时确保工作面的合理交接，以提高工程施工质量，保证施工安全，确保按期完工。在超高层建筑基础工程中，集水坑、柱下墩、独立基础、人防墙下条基、塔吊基础等空间交错关系复杂。
传统基础造型施工以二维图纸为依据，受限于平面表达，易出现基础部分土方的漏挖、超挖现象，造成机械、人员台班的浪费，影响工期的完成。 我们通过AutodeskRevit软件精细化建模，深化基础造型，分析各部位空间位置关系，充分体现BIM的模拟预判和可视化的特点，工人对基础整体造型更加直观清晰，同时模型数据精确反映各类型基坑的坐标、标高信息，能有效指导施工定位放线。项目运用AutodeskRevit软件进行垫层模型创建，使之完全满足筏板、抗水板、独立基础、人防墙下条基和集水坑的规范造型要求。 需充分考虑施工放坡，在AutodeskRevit软件中预设测量点坐标，实现模型各处高程、点位坐标的全要素模拟，实现施工现场1∶1真实还原， 真实反映施工点位数据。
同时进行重点部位三维出图，并结合AutodeskRevit软件的坐标数据输出与全站仪的配合使用，为基础造型精确开挖提供技术支撑3 无人机技术辅助深基坑土方开挖运用无人机倾斜摄影技术，能够获得地理实体的纹理细节，丰富其影像数据源信息。 冗余度较高的航拍影像信息重叠，不仅可实现高精度的影像匹配， 也能从一定程度辅助实现三维实体测量及3D数据模型重建。 分层显示技术、纹理映射技术成为倾斜摄影测量和建模的关键支撑点，极大地提升了三维建模的效率，同时也降低了建模的生产成本。 在详细的航测数据支持下进行影像预处理、区域联合平差、多视匹配等，批量建立高质量、高精度的三维GIS模型。
3 结语
超高层建筑、深基坑开挖、施工场地狭小和施工工期短等是城市建设和改造过程中普遍存在的问题， 也是基础工程施工阶段的重难点， 对施工现场的精细化管理提出了挑战。 该项目充分利用BIM的预判性和可视化等特点，对施工现场的基础工程阶段进行精细化施工管理运用， 对超高层基础工程中的施工重难点进行模拟分析，实现了BIM基础造型深化、基坑精确开挖模拟、筏板大体积混凝土钢筋支撑排布、 大体积混凝土冷却水管优化布置和混凝土浇筑路线模拟等多方面的应用，取得良好的经济效益。
参考文献：
[1] 杨敏，赵军.BIM技术在深基坑工程中的应用探讨[C]//全国工程地质学术大会论文集，2014.
[2] 苏钢.基于BIM的医院门诊楼项目综合应用研究[D].青岛：青岛理工大学，2018.