朱明明，謝源，趙星煜，孫雪巖

（中建八局第二建設(shè)有限公司）

1 引言

當(dāng)前，人們對(duì)建筑物的實(shí)際使用功能提出了多樣化、個(gè)性化、高層次的要求，地下室結(jié)構(gòu)變得更復(fù)雜。超高層建筑深基坑施工中，對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行有效運(yùn)用，可以更加清晰地顯示地下室主體結(jié)構(gòu)、基坑支護(hù)體系之間的位置關(guān)系。借助BIM，對(duì)深基坑進(jìn)行深化設(shè)計(jì)、出圖，能夠?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)施工提供有效指導(dǎo)，確保施工進(jìn)度、施工質(zhì)量。

2 超高層建筑深基坑施工面臨的問(wèn)題

超高層建筑深基坑施工中，面臨著諸多問(wèn)題，存在著諸多隱患。首先，基坑深度較大，施工難度較大。近年來(lái)，深基坑指的是開挖深度大于5m的基坑，適用于大規(guī)模、大體量、高層及超高層建筑、復(fù)雜結(jié)構(gòu)建筑、綜合體建筑等。深基坑的深度較大，因此開挖、支護(hù)等施工難度也比較大。其次，風(fēng)險(xiǎn)較高。深基坑施工中，面臨著較大的風(fēng)險(xiǎn)，若稍有不慎，或未根據(jù)實(shí)際情況全面考慮，則可能導(dǎo)致施工安全事故的發(fā)生。例如，基坑開挖過(guò)程中，若沒(méi)有全面了解現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、周圍環(huán)境情況，則容易出現(xiàn)滑坡、塌方等安全事故，不僅威脅施工人員的安全，還會(huì)給周圍環(huán)境造成不利影響。

3 超高層建筑深基坑施工中BIM技術(shù)的應(yīng)用思路

3.1 應(yīng)用BIM技術(shù)開展基礎(chǔ)造型模擬

超高層建筑深基坑施工中，針對(duì)基礎(chǔ)施工，即±0.000以下的施工，應(yīng)借助BIM技術(shù)的可視化、模擬性特征，對(duì)基礎(chǔ)造型進(jìn)行深化設(shè)計(jì)，明確各部位的空間位置關(guān)系，并準(zhǔn)確掌握各類型基坑的標(biāo)高、坐標(biāo)信息，從而為施工定位放線提供有效指導(dǎo)[1]。例如，某超高層建筑工程項(xiàng)目，基坑最深深度高達(dá)26.036m，采用Autodesk Revit軟件，建立墊層模型，并使其完全滿足各部位的規(guī)范造型需求，包括獨(dú)立基礎(chǔ)、塔吊基礎(chǔ)、柱下墩、集水坑以及人防墻下條基等。同時(shí)，在考慮施工放坡的基礎(chǔ)上，在軟件中對(duì)測(cè)量點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行預(yù)設(shè)，模擬各處點(diǎn)位、高程坐標(biāo)，從而1：1模擬施工現(xiàn)場(chǎng)，將施工點(diǎn)位數(shù)據(jù)完整地顯示出來(lái)，并進(jìn)行重點(diǎn)部位三維出圖。借助軟件的坐標(biāo)數(shù)據(jù)輸出，并使用全站儀，為基礎(chǔ)造型開挖提供有效的指導(dǎo)（見(jiàn)圖1、圖2）。

3.2 深基坑開挖中BIM技術(shù)的應(yīng)用

圖1 基礎(chǔ)造型BIM模型與現(xiàn)場(chǎng)圖

圖2 基礎(chǔ)造型BIM深化模型

深基坑開挖中，為保障開挖的精確性，應(yīng)當(dāng)對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，對(duì)建筑所在地的相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行全面收集，并以此為根據(jù)，建立3D模型，從而為深基坑開挖提供有效的數(shù)據(jù)支持。在收集相關(guān)數(shù)據(jù)信息的時(shí)候，可以應(yīng)用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量技術(shù)，借助無(wú)人機(jī)這種機(jī)動(dòng)、易操作、靈活、便捷的航空攝影測(cè)量設(shè)備，來(lái)獲取高分辨率、高質(zhì)量的影像數(shù)據(jù)，并借助具有高清晰、高精度、大范圍等優(yōu)勢(shì)的傾斜攝影測(cè)量技術(shù)來(lái)對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景進(jìn)行全面感知，充分結(jié)合數(shù)據(jù)采集設(shè)備的高效性優(yōu)勢(shì)以及數(shù)據(jù)處理流程的專業(yè)化優(yōu)勢(shì)，來(lái)將地貌、地物的位置、外觀、高度等屬性直觀、全面地反映出來(lái)[2]。獲得詳細(xì)、準(zhǔn)確的航測(cè)數(shù)據(jù)之后，便可以以此為根據(jù)，建立3D GIS模型。深基坑施工過(guò)程中，借助這一3D模型，便可對(duì)開挖土方量進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，為深基坑開挖提供有效的數(shù)據(jù)支撐。同時(shí)，在深基坑開挖過(guò)程中，可以借助3D模型，來(lái)對(duì)開挖高程進(jìn)行動(dòng)態(tài)化分析，從而避免欠挖、超挖等問(wèn)題的出現(xiàn)，保障深基坑開挖的施工質(zhì)量。

3.3 深基坑支護(hù)中BIM技術(shù)的應(yīng)用

深基坑施工中，支撐體系發(fā)揮著重要的作用，是不可缺少的重要施工內(nèi)容。但是，支撐體系通常比較復(fù)雜，雖然設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮到了結(jié)構(gòu)主體、支撐體系之間的空間位置關(guān)系，但一些部位依然會(huì)與結(jié)構(gòu)發(fā)生碰撞，尤其是在多道內(nèi)支撐體系中，碰撞問(wèn)題更為常見(jiàn)。設(shè)計(jì)過(guò)程中，剪力墻與支撐立柱、框架柱與支撐立柱以及樓板與支撐梁之間的關(guān)系容易確定，因此很少出現(xiàn)碰撞。但是，結(jié)構(gòu)與支撐體系間的位置關(guān)系不易確定，容易發(fā)生碰撞，主要包括結(jié)構(gòu)梁與支撐立柱之間的碰撞，框架柱、結(jié)構(gòu)梁與支撐梁之間的碰撞，基礎(chǔ)底板坑與支撐立柱之間的位置關(guān)系，降板處與支撐立柱之間的位置關(guān)系[3]。

面對(duì)上述問(wèn)題，可以采用BIM技術(shù)，對(duì)結(jié)構(gòu)與支撐體系進(jìn)行碰撞模擬。通過(guò)在深基坑施工中對(duì)BIM技術(shù)進(jìn)行有效應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)事前可控，從而有效減少實(shí)際施工中的風(fēng)險(xiǎn)。例如，某超高層建筑工程項(xiàng)目在深基坑施工中，針對(duì)主體結(jié)構(gòu)、深基坑支護(hù)體系，采用Autodesk Revit軟件開展了碰撞檢查模擬，同時(shí)聯(lián)合設(shè)計(jì)方實(shí)施了優(yōu)化調(diào)整，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，制定最佳施工技術(shù)方案，準(zhǔn)確計(jì)算施工費(fèi)用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)的有效控制。具體來(lái)說(shuō)，先借助Autodesk Revit軟件，構(gòu)建了深基坑支護(hù)BIM模型（見(jiàn)圖3）。再按照豎向、水平兩個(gè)方向?qū)δＰ瓦M(jìn)行拆分，以便于對(duì)主體與豎向支撐之間的碰撞關(guān)系、主體與水平支撐之間的碰撞關(guān)系進(jìn)行分別檢查。

通過(guò)開展碰撞檢查模擬，可以將碰撞主體之間的相對(duì)關(guān)系、管線碰撞的位置等快速查找、顯示出來(lái)。但是，在復(fù)雜、密實(shí)的結(jié)構(gòu)實(shí)體中，管線碰撞檢查方式難以實(shí)現(xiàn)。因此，該工程是分別對(duì)豎向支撐體系、水平支撐體系開展碰撞檢查，根據(jù)每個(gè)碰撞構(gòu)件的ID號(hào)，來(lái)篩選碰撞構(gòu)件，做出判斷，歸類標(biāo)記碰撞情況[4]。在歸類標(biāo)記碰撞情況的過(guò)程中，應(yīng)遵循如下幾項(xiàng)原則。

圖3 深基坑支護(hù)BIM模型

①針對(duì)會(huì)影響主體結(jié)構(gòu)抗震性能、承載力的，應(yīng)盡量規(guī)避碰撞，需及時(shí)與設(shè)計(jì)方聯(lián)系，對(duì)深基坑支護(hù)體系進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)、變更；

②針對(duì)需編寫在施工技術(shù)方案中的碰撞，如穿板的附加鋼筋、穿地下室外墻的防水等，應(yīng)將碰撞數(shù)量、碰撞部位記錄下來(lái)，作為疑問(wèn)在圖紙會(huì)審中提出，并做好記錄，以便于后續(xù)結(jié)算；

③針對(duì)降板處、基礎(chǔ)底板坑與支撐立柱之間的位置關(guān)系，如支撐立柱處于坡面上、支撐立柱處于坑底內(nèi)部等，需及時(shí)與設(shè)計(jì)方聯(lián)系，對(duì)支撐立柱的長(zhǎng)細(xì)比進(jìn)行驗(yàn)算，對(duì)施工技術(shù)方案進(jìn)行綜合考慮。

4 結(jié)語(yǔ)

超高層建筑深基坑施工中，可以應(yīng)用BIM技術(shù)開展基礎(chǔ)造型模擬、輔助基坑土方開挖、開展主體與支撐體系的碰撞檢查模擬，從而保障深基坑施工質(zhì)量。