張 鵬，李 元，白峰振，李 同，曾 旭

（中國建筑第二工程局有限公司，北京 100160）

隨著社會經(jīng)濟高速發(fā)展，城市建筑用地越來越緊缺。為最大效益發(fā)揮建筑用地的作用，地下空間利用率越來越大，地下室層數(shù)越來越多，基坑支護結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜。

出于軟土地區(qū)基坑及周邊建筑物、附屬設(shè)施等環(huán)境的安全考慮，地下連續(xù)墻支護結(jié)構(gòu)成為不二選擇；為保證整個基坑的穩(wěn)定性、安全性，增設(shè)內(nèi)支撐顯得尤為重要。地下連續(xù)墻與內(nèi)支撐相結(jié)合支護體系，可謂是為基坑施工階段穿上了一件堅不可摧的“鐵甲衣”，也為主體施工階段戴上了一個燒腦的“緊箍咒”。支撐拆除更是整個基坑安全的重中之重，制訂符合實際的拆除方案,選擇合理的拆除方式至關(guān)重要。本文以昆明春之眼商業(yè)中心項目復(fù)雜深基坑內(nèi)支撐拆除為例，介紹BIM技術(shù)是怎樣為內(nèi)支撐拆除過程保駕護航的。

1 項目概況

1.1 工程概況

春之眼商業(yè)中心建設(shè)項目位于昆明市中央核心區(qū)域，占地面積約4萬m2，總建筑面積約60萬m2，由2棟超高層摩天大廈與高端商業(yè)中心組成，包括一棟高度為407m主塔和一棟高308m的副塔，商業(yè)裙房高49.8m，裙樓5層地下空間，主副塔4層地下室空間。

1.2 BIM應(yīng)用概況

基坑支護采用地連墻+三道混凝土內(nèi)支撐，地連墻為兩墻合一構(gòu)件，截面尺寸為1000mm。基坑大面開挖深度22.7m，地連墻總長度45m，嵌固23m。支撐梁強度等級為C30、地連墻強度等級為水下C35。第一道與第二、三道支撐垂直投影不完全重合，第二三道支撐梁在第一道基礎(chǔ)上增加較多ZC2支撐梁。支撐平面布置如圖1。

圖1 支撐平面布置圖

2 BIM應(yīng)用重點、難點分析

2.1 基坑周邊環(huán)境復(fù)雜

基坑?xùn)|側(cè)距離文保建筑一約16.5m,文保建筑二約5.68m，文保建筑基礎(chǔ)較差；距離天主教堂約9.7m；距離大地保險約18.67m；距離地鐵二號線風(fēng)亭約5.85m，明挖區(qū)間約28m。

基坑南側(cè)臨近地鐵六號線塘子巷站（城市值機大廳），距離約34m?；游鱾?cè)臨近盤龍江,距離約17～22m，距離濱河路上埋深約7.0m的DN1200污水干管約7.1m?；颖眰?cè)為東風(fēng)廣場?；又苓叚h(huán)境如圖2。

圖2 基坑周邊環(huán)境

2.2 場地先后移交影響大

現(xiàn)場場地實際移交先后時間相差超過60天，各區(qū)域結(jié)構(gòu)施工進度差異較大，工期難以保證。

2.3 碰撞點多

基坑支護與結(jié)構(gòu)設(shè)計為兩家不同單位?；又ёo結(jié)構(gòu)設(shè)計時，主體結(jié)構(gòu)圖紙不完整，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)與支撐碰撞問題未在設(shè)計階段進行處理，出現(xiàn)大量碰撞。

第一道支撐與負2層梁板凈空700mm，第二道支撐與負3層梁板凈空1000mm，第三道支撐與負5層梁板凈空300mm，基坑支護結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)關(guān)系如圖3所示。

圖3 基坑支護結(jié)構(gòu)主體結(jié)構(gòu)關(guān)系圖

2.4 交通組織受限

現(xiàn)有道路各種運輸車輛交錯進場，與起重機站位沖突，道路使用受限，構(gòu)件吊裝和運輸效率降低。影響其他運輸車輛通行。

2.5 安全風(fēng)險大

拆除工程量大，專項工序多，持續(xù)時間長；拆撐與結(jié)構(gòu)施工交叉進行，切割、吊裝及內(nèi)支撐各階段的安全性均存在風(fēng)險。

3 BIM技術(shù)應(yīng)用目標(biāo)

BIM技術(shù)在復(fù)雜深基坑內(nèi)支撐拆除過程的應(yīng)用主要通過拆撐方案比選、托換節(jié)點優(yōu)化，施工進度模擬科學(xué)管理等方面開展，來提高施工效率，減少工期，有效控制拆撐成本，提高施工管理水平。

4 BIM技術(shù)在拆撐階段的應(yīng)用

4.1 BIM模型建立

采用Revit對設(shè)計院提供的CAD圖紙進行基坑支護結(jié)構(gòu)地連墻、格構(gòu)柱、內(nèi)支撐梁，地下室主體結(jié)構(gòu)進行精細化建模如圖4，保證所建基坑支護模型與施工現(xiàn)場基坑支護結(jié)構(gòu)完全一致，地下室模型與施工圖要求完全吻合。

圖4 基坑支護模型

4.2 模型整合及碰撞檢查

4.2.1 模型整合

將基坑支護模型與地下室結(jié)構(gòu)模型導(dǎo)入Luban iWorks平臺，并建立相應(yīng)的工作集，方便后期進行碰撞檢測、漫游及三維交底。

4.2.2 碰撞檢測

在預(yù)先設(shè)置好的工作集中，通過類別、條件篩選、碰撞模式、排除構(gòu)件等條件設(shè)置控制圖形中構(gòu)建是否參與碰撞。

檢測完成后對結(jié)果進行分層、分區(qū)查看碰撞信息，按照專業(yè)、構(gòu)件、處理方式控制碰撞點顯示篩選。最終篩選出6種碰撞類型，1718個碰撞點。

4.3 運用BIM技術(shù)進行方案比選

原設(shè)計拆撐工況為整體拆除，拆撐流程如下：整體底板完成達到85%強度→整體拆除第三道支撐→B4層頂板（除主副塔外）完成達到85%強度→整體拆除第二道支撐→B2層頂板（除主副塔外）完成達到85%強度→拆除第第一道支撐。

因現(xiàn)場場地實際移交先后時間相差超過60天，各區(qū)域結(jié)構(gòu)施工進度差異較大，無法滿足原設(shè)計拆撐工況。結(jié)合BIM技術(shù)，最終確定將支撐分為兩個獨立體系，支撐投影范圍內(nèi)的筏板基礎(chǔ)形成閉合，方可進行第三道支撐拆除。第一、二道支撐根據(jù)工況選擇悶拆。影響豎向結(jié)構(gòu)施工的碰撞點可以進行局部拆除。

4.4 碰撞節(jié)點托換設(shè)計

4.4.1 局部水平拋撐深化設(shè)計

BIM技術(shù)與有限元技術(shù)相結(jié)合對內(nèi)支撐受力進行分析，棧橋位置為整個北區(qū)內(nèi)支撐結(jié)構(gòu)受力體系的薄弱位置。其中第三道支撐處于最不利因素，薄弱處需設(shè)置加固措施。根據(jù)北環(huán)結(jié)構(gòu)體系分析在棧橋跨中位置架設(shè)7處拋撐作為約束支座。

采用Revit對加固措施進行建模,如圖5所示，并對安裝順序、控制要點進行深化設(shè)計，利用三維模型對工人進行安全技術(shù)交底。

圖5 拋撐節(jié)點

4.4.2 格構(gòu)柱與結(jié)構(gòu)梁碰撞點托換設(shè)計

由于結(jié)構(gòu)設(shè)計單位不同意結(jié)構(gòu)梁后做，為滿足設(shè)計要求項目針對結(jié)構(gòu)梁與格構(gòu)柱相交碰撞節(jié)點處采取結(jié)構(gòu)托換技術(shù)進行處理，然后割除與結(jié)構(gòu)梁碰撞的格構(gòu)柱角鋼，保證結(jié)構(gòu)梁鋼筋貫通。

項目應(yīng)用BIM技術(shù)進行托換節(jié)點1∶1精度建模，如圖6所示，并對該節(jié)點的可行性、合理性、安全性進行了驗證。驗證通過后利用三維節(jié)點模型對工人進行安全技術(shù)交底。

4.5 順拆內(nèi)支撐梁分段細化

第一道與第二、三道支撐垂直投影不完全重合，第二三道支撐梁在第一道基礎(chǔ)上增加較多ZC2支撐梁。

支撐梁的幾何尺寸及受力情況不同，為避免拆除順序?qū)е碌幕幼冃?，造成安全事故。利用BIM技術(shù)對第三道支撐模型進行分段、編號。根據(jù)叉車的載重能力，利用Revit明細表對支撐梁長度、體積、切割長度、切割段數(shù)、重量等數(shù)據(jù)進行分析統(tǒng)計。將明細表以Excel形式導(dǎo)出，方便打印出來指導(dǎo)現(xiàn)場施工。如表1所示。

圖6 施工立面詳圖及BIM模型示意圖

表1 支撐梁截面尺寸一覽表 （單位：mm）

4.6 拆撐路線規(guī)劃

第三道支撐由兩家專業(yè)拆撐單位負責(zé)拆撐，以棧橋為界限，將拆撐分為主塔區(qū)和副塔區(qū)。

結(jié)合現(xiàn)場實際施工進度情況，內(nèi)支撐拆除與主體結(jié)構(gòu)施工須同步進行，且互不影響。為保證內(nèi)支撐拆除進度與主體施工進度，利用BIM三維可視化，對內(nèi)支撐分布狀態(tài)進行分析，選擇最優(yōu)的運輸路線及出料口，最終依托1#、6#棧橋設(shè)置2個出料口。拆撐砼塊及混凝土渣運輸路線以2個出料口為中心。拆撐外運與主體施工材料運輸互不影響。地下運輸路線及出料口，如圖7所示。

圖7 地下運輸路線及出料口

4.7 虛擬進度與實際進度對比

將施工進度計劃整合進魯班進度計劃平臺中并與項目模型相關(guān)聯(lián)，進行4D施工進度模擬，對工程實際施工進度情況與虛擬進度情況進行對比分析，檢查施工工序銜接的合理性及進度計劃的可行性，并借助BIM管理協(xié)同平臺進行項目施工進度管理，提高施工管理質(zhì)量與水平。

4.8 三維動畫安全技術(shù)交底

根據(jù)施工部署、拆撐順序、材料、設(shè)備、勞動力配置制作三維動畫如圖8所示。施工前進行可視化交底，便于作業(yè)人員快速掌握施工順序、操作要點，保證施工質(zhì)量和安全的同時節(jié)約溝通成本。

圖8 三維動畫

5 BIM協(xié)作平臺管理

BIM技術(shù)和移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)相互結(jié)合，依托LubanBuilder系統(tǒng)，將模型數(shù)據(jù)上傳至云端數(shù)據(jù)庫，對模型進行輕量化處理，幫助項目現(xiàn)場管理人員，高效、便捷的查詢BIM信息并進行協(xié)同合作。打破傳統(tǒng)的PC客戶端攜帶不便的束縛，提升工作效率。

日常巡查過程中，管理人員發(fā)現(xiàn)質(zhì)量、安全等問題第一時間通過協(xié)作平臺，將問題與模型關(guān)聯(lián)后，把問題描述清楚并附相應(yīng)的照片，發(fā)送給相應(yīng)的責(zé)任人，責(zé)任人收到信息后及時作出回復(fù)，并對問題進行整改、回復(fù)，直至合格。通過在協(xié)調(diào)平臺進行日常巡檢，省去線下整改環(huán)節(jié)，真正做到了綠色高效辦公。

6 結(jié)語

項目協(xié)同管理平臺的線上使用，實現(xiàn)協(xié)同作業(yè)管理、模型及文檔管理、權(quán)限管理等，加強各參與方的協(xié)同作業(yè)，提高項目管理質(zhì)量和效率。

內(nèi)支撐拆除過程中應(yīng)用BIM技術(shù)解決了方案對比、節(jié)點深化、拆撐路線規(guī)劃、進度模擬以及重要節(jié)點的三維技術(shù)交底，降低溝通成本，減少溝通錯誤，爭取工期，為項目創(chuàng)造出實際的價值，真正做到降本增效。