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        BIM技術(shù)在復(fù)雜深基坑內(nèi)支撐拆除中的應(yīng)用

        2020-11-23 08:31:46白峰振
        建筑機械化 2020年10期
        關(guān)鍵詞:交底施工進度基坑

        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。

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