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BIM技术在高层建筑深基坑施工管理中的应用雷耀昌

发表时间：2021/7/12 来源：《建筑模拟》2021年第3期作者：雷耀昌

[导读] 近年来，高层建筑日益增多。高层建筑通常位于城市中心，其施工场地相对狭小，周边各类构筑物和建筑物会对高层建筑的深基坑施工产生较大影响。对于高层建筑而言，深基坑施工是项目施工的重难点，因此，要加强深基坑施工管理。本文浅析了BIM模型的构建方法，并探究了BIM技术在高层建筑深基坑施工管理中的应用。

        中山志诚建筑工程有限公司广东中山 528400
        摘要：近年来，高层建筑日益增多。高层建筑通常位于城市中心，其施工场地相对狭小，周边各类构筑物和建筑物会对高层建筑的深基坑施工产生较大影响。对于高层建筑而言，深基坑施工是项目施工的重难点，因此，要加强深基坑施工管理。本文浅析了BIM模型的构建方法，并探究了BIM技术在高层建筑深基坑施工管理中的应用。
        关键词：BIM技术；高层建筑；深基坑施工
        前言
        在高层建筑项目中，加强BIM技术在深基坑施工管理中的有效应用，能有效保障深基坑施工质量，并从整体上提升高层建筑工程的经济效益。在对深基坑开展施工管理的过程中，应用BIM技术，构建3D模型，实施碰撞检测，并对工程量进行统计，开展施工模拟，并对施工中存在的复杂节点进行可视化处理，借助手机客户端实现同步显示，据此有效控制深基坑施工的成本、进度和质量，并实现高效良好的信息管理。
        一、BIM技术概述
        BIM技术，是指基于三维数字化技术，构建数字模型，并将工程项目涉及的全部数据信息融入其中。BIM技术能帮助施工人员开展施工规划，并加强施工管理，能提升施工管理的可视化程度，具有信息集成、工作协同关联等技术优势[1]。
        二、构建BIM模型
        与高层建筑CAD图纸相结合，依托Autodesk Revit软件实施3D建模，具体过程如下：
        1、对标高轴网进行创建
        在建筑设计中，标高轴网是实施定位的重要信息。若建筑工程的标高轴网相对简单，可依托Revit对之进行直接绘制。但对高层建筑而言，其深基坑面积具有较大跨度，其标高轴网呈现出较强的复杂性，对此，可对CAD底图进行整理，再直接导入，完成对标高轴网的创建[2]。
        2、对围护桩进行创建
        若高层建筑深基坑围护桩，对PRC桩，即混合配筋预应力混凝土管桩进行采用，可对PRC管桩族自行构建。应根据地质条件，对深基坑围护结构合理划分剖面图类型，并确定PRC桩及桩顶标高和桩底标高，根据实际情况，对多种PRC桩进行设立。
        3、对内支梁、连梁和冠梁进行创建
        对于钢管内支撑，可合理选择自建族，并对族文件实施参数化定义。可通过粱单元，对混凝土支撑梁、连梁和冠梁进行绘制，并编辑其类型参数。
        4、对混凝土垫层及底板进行创建
        对于垫层和底板，均可对基础底板结构族进行选用。将垫层加设于基础底板结构层中，修改垫层参数，其材质均为现场浇筑的混凝土。
        5、对地质地层进行创建
        通过Revit具备的结构楼板功能，对各地层信息进行近似模拟，并对不同楼板厚度和底标高进行设置，再将各类关键值，例如土层c值、E值、

值添加入其中。
        三、 BIM技术在高层建筑深基坑施工管理中的应用
        1、BIM技术在高层建筑深基坑施工成本管理中的应用
        在高层建筑深基坑施工过程中，依托BIM模型，实施成本管理，一是开展碰撞检测，避免返工，实现对施工成本的有效节约；二是迅速对工程量准确统计，形成准确性较高的概预算[3]。
        利用BIM模型实施碰撞检查，能有效减少预算外变更，并能通过及时解决冲突，实现对合同价格的有效降低。碰撞检查主要有两种，一种是硬碰撞，一种是软碰撞。其中，硬碰撞是实体间形成的交叉碰撞，软碰撞是实体间未形成实际碰撞，但间距与空间未能满足施工具体要求。在开展深基坑施工的过程中，一般无需考虑各类专业涉及的空间冲突，例如，消防专业与给排水专业的冲突，结构专业与暖通专业的冲突等，但应考虑深基坑支护结构本身存在的碰撞。
        完成建模后，对Revit具备的碰撞检测功能进行运行，从相应的冲突报告中，找出碰撞点，将ID号码作为依据，对碰撞点的具体位置进行追溯，并将碰撞原因找出。例如，某高层建筑深基坑工程中存在较多梁与围护栏的碰撞，可对偏移值进行改动，并对标高进行调整，直到模型显示“未检测到冲突”。施工方可依托BIM模型，开展准确直观的施工，避免返工，实现对施工成本的有效节约[4]。
        在施工成本管理中，工程量统计占据着重要地位。通过人工算量方式，统计工程量，容易形成误差，无法迅速准确地备料下料，极易导致资源浪费，或者影响资源使用的合理性。利用Revit具备的“明细表/数量”工具，能对工程量进行轻松统计，并生成相应的设备材料表。当模型中涵盖的某构件在数量和材质上出现变化时，明细表中对应的数量信息也发生变化，能形成准确的概预算，并提高效率，便于施工方在开展深基坑施工的具体过程中，实时监控耗材和施工成本。
        2、BIM技术在高层建筑深基坑施工质量管理中的应用
        在高层建筑项目中，深基坑施工的二维图纸，具有较强的抽象性，对此，可将施工平面图、剖面图、立面图以及大样图紧密结合起来，形成对施工部位真实情况的清晰展示，在施工阶段轻松发现施工质量问题，应用BIM技术，将深基坑施工涉及的复杂节点进行放大显示，从任意方向，对节点详图进行查看。
        在深基坑支护中，内支撑、梁、桩等构件配筋会对上部结构实际承载力产生直接影响，进而对施工质量产生影响。因此，要避免钢筋绑扎出现失误。二维图纸难以将复杂节点相应的配筋清晰展示出来，极易产生配筋错误。借助BIM技术，对常规构件实施三维建模，并对内支撑、梁、桩等实施配筋出来，依托Extensions插件，对钢筋类别、位置、间距、根数、参数等信息进行快速定义，并通过软件对各支护结构实施自动配筋，对于带45°角的柱、圆加方柱等异型构件，结合Revit具备的钢筋命令，逐根绘制，生成支护结构相应的配筋图，并通过该图，事前检查存在于二维图纸中的配筋错误，并清晰掌握复杂节点相应的配筋情况，避免钢筋绑扎出现错误，确保深基坑支护结构满足相关承载力要求，有效防范施工质量问题。
        3、BIM技术在高层建筑深基坑施工进度控制中的应用
        对高层建筑而言，仅凭工程师的施工经验，制定深基坑施工方案，难以科学预料和有效预防深基坑施工中潜在的问题。构建BIM模型，创设虚拟环境，对深基坑施工方案实施可行性分析，并对深基坑施工实施全方位的跟踪、指导，实现对施工方案的优化。施工人员对施工动画模拟进行观看，即能形成对施工流程的直观了解，并促进施工效率实现大幅度提高。
        利用Navisworks Manage软件，制作施工模拟动画，并将在Revit软件中构建的基坑模型导入其中，再借助动画制作工具，对场景进行添加，对场景与模型相关部分实施关联，并应用捕捉和关键帧编辑，对缩放、平移、旋转动画进行制作；再借助Timeliner工具，以手动方式，对进度计划任务进行编制，或将外部进度计划表直接导入。将Timeliner中相应的进度任务与Animator中的相关模型动画相关联，在进度计划任务中附加动画，对任务开始和持续的相应时间进行设置，对关联对象移动进行选择，并对相关进度作出合理安排，对施工全过程实施动画模拟。
        在施工实际过程中，对现场施工实际进度进行实时录入，并将实际施工进度与计划进度进行比较，当二者存在偏差时，系统对提前或者延迟的比例进行显示，并高亮显示延迟部分的相关工序，督促相关施工人员根据计划进度开展施工，并对施工工序进行优化，实现对施工时间的有效节约，实现有效的进度控制。
        4、BIM技术在高层建筑深基坑施工信息管理中的应用
        施工信息管理，是指在施工过程中，获取施工信息，并对之进行储存和处理，为项目决策提供参考信息，促进信息共享。在项目施工过程中，设计人员、施工人员与运维人员的交流协作不充分，则无法及时共享资料，易造成重复施工，或者返工。BIM技术在高层建筑深基坑施工中的应用，能促进各类专业人员加强协作，并有效存储相关信息，在后期运维过程中，借助仿真模拟，能实现对内部信息的真实再现。依托鲁班系统，能妥善存储数据，并实现良好交换。BIM工程师通过对平台的在线登录，实施建模，能在云端妥善存储应用模型。其他人员基于分配权限，能对应用模型进行查看，平台与各类建筑软件具备兼容性，方便各类专业工程师应用。利用手机客户端，基于权限，能对云端模型进行同步查看，并将现场形成的质量安全问题信息和相关照片与BIM模型实施云标识，并以任务形式向责任人推送，由责任人在限定时间做出整改，逐一进行销项，形成对质量安全问题的执行闭环，确保深基坑的安全顺利施工。在项目运维阶段，能对深基坑施工的三维信息进行随时调阅，并与监测点相结合，实现对检测数据的实时收集，并在深基坑模型中导入相关数据，对上部结构、施工环境变化以及建筑物发生的变化实施动态分析，明确各类因素对深基坑支护结构变形潜在的影响，并采取有效措施，对基坑承载力进行加固，有效防范施工隐患。
        四、结语
        综上所述，在高层建筑深基坑施工管理过程中，要通过对标高轴网进行创建、对围护桩进行创建、对内支梁、连梁和冠梁进行创建、对混凝土垫层及底板进行创建、对地质地层进行创建等步骤措施构建BIM模型，有效加强BIM技术在高层建筑深基坑施工成本管理、质量管理、信息管理和进度控制中的应用，充分发挥BIM技术的优越性，实现对深基坑施工的可视化管控，有效提高深基坑施工管理水平。

        参考文献：
        [1]张学峰.BIM技术在超高层建筑深基坑施工中的应用浅析[J].中国设备工程，2021（09）：21-22.
        [2]朱明明，谢源，赵星煜，孙雪岩.BIM技术在超高层建筑深基坑施工中的应用[J].智能建筑与智慧城市，2021（04）：101-102.
        [3]孟明.BIM技术在超高层建筑深基坑施工中的应用[J].砖瓦，2021（04）：164+166.
        [4]胡宇琦，倪茂杰，陈旭洪.BIM技术在超高层建筑深基坑施工中的应用[J].重庆建筑，2020，19（11）：33-35.