雷廷建 （福建互華土木工程管理有限公司，福建 寧德 352100）

1 引言

隨著城市建設規(guī)模不斷擴大和步伐的加快，地下空間的開發(fā)隨之越來越多，使得深基坑工程也不斷涌現，同時對施工進度、質量及安全的要求也越來越高，傳統(tǒng)的施工管理模式已不能滿足，所以需要引入其他輔助工具，進行設計、施工及運營管理。近年來，在建筑工程領域中，我國正在大力推廣BIM技術，其主要原因為BIM可以做到可視化、施工模擬化、各參建方協(xié)調化等方面，為土木工程行業(yè)的發(fā)展提供了新的契機。大量的研究和實踐表明，BIM技術引入可以提高現場施工管理效率及質量，而深基坑等危大工程正是需要BIM技術的輔助。本文在前人的研究基礎上，結合自身參與的工程項目，探討并總結BIM技術在基坑支護工程中的應用情況。

2 工程概況

擬建工程為建發(fā)·天行泱著住宅項目，主要由10棟高層住宅組成，主體結構型式為剪力墻結構，采用筏板基礎及樁基型式，設有一層地下室。

場地整平后標高為4.00m～5.00m，地下室區(qū)域墊層底標高為-0.500m～0.300m，主樓筏板墊層底/承臺底標高為-0.970m～-2.000m，電梯井墊層底標高為-3.800m，整體基坑開挖深度約為4.30m～7.00m，基坑周長約為854m。

3 地質條件及周邊環(huán)境

3.1 土層分布情況

工程位于福建省寧德市蕉城區(qū)，根據福建省構造（斷裂）帶及構造單元劃分略圖，場地區(qū)外圍的地質構造較為復雜。南北方向有閩東火山斷坳陷帶和閩東南濱海斷隆帶，東西方向主要為松溪政和斷裂帶，主要表現為寧德一帶沿斷裂發(fā)育的斷裂谷地，飛鸞嶺附近有瀑布和跌水分布，并控制一系列盆地的發(fā)育和海岸線凸起彎曲等。

勘察期間各勘探孔孔口高程在2.90m～5.24m，南側閩東東路標高為3.40m～4.20m，北側玉塘路標高為5.00m～5.40m，東側仙蒲路標高為4.20m～5.00m，西側空地標高多為2.10m～3.90m。

3.2 周邊環(huán)境概況

場地東側為仙蒲路，距離基坑邊線最小距離為2.3m；場地南側為閩東路，距離基坑邊線最小距離約為10.4m；場地西側為規(guī)劃余復路（尚未建設），場地北側為玉塘路，距基坑邊線最小距離約為5.1m。

4 圍護結構設計方案

4.1 支護選型

在設計階段，工程師綜合考慮基坑影響范圍內的周邊環(huán)境以及結合地勘的水文地質情況，基坑支護方案選用H型鋼+水泥土攪拌樁止水帷幕+預應力錨索、懸臂灌注樁以及土釘墻等聯合支護形式?；又ёo結構BIM三維模型，如圖1所示。

圖1 基坑支護結構BIM模型

4.2 基坑支護剖面

①北側區(qū)域。北側基礎為承臺樁基，埋深約為5.9m。為保證在基坑施工期間，確保玉塘路的正常運行，該區(qū)段采用單排H型鋼鋼板樁+預應力錨索支護+水泥攪拌樁止水帷幕，基坑支護斷面結構圖，如圖2所示。坑內采用真空管井降水。

圖2 基坑北側區(qū)域支護剖面

②南側區(qū)域。南側為現狀閩東路，距離道路距離相對較遠，支護結構采用土釘墻支護形式，基坑支護斷面結構圖，如圖3所示。

圖3 基坑南側區(qū)域支護剖面

③西側區(qū)域。西側為規(guī)劃中的余復路，基于因為尚未建設，該區(qū)域采用土釘墻支護形式，基坑支護斷面結構圖，如圖4所示。

圖4 基坑西側區(qū)域支護剖面

④東側區(qū)域?；訓|側鄰近仙蒲路，最小距離為2.3m，為保證在基坑施工期間，確保仙蒲路的正常運行，該區(qū)域采用單排H型鋼鋼板樁+預應力錨索支護+水泥土攪拌樁止水帷幕，基坑支護斷面結構圖，如圖5所示。

圖5 基坑東側區(qū)域支護剖面

⑤局部深坑區(qū)域。該區(qū)域局部落差約為3.5m，采用單排懸臂灌注樁+單軸攪拌樁止水帷幕支護形式，基坑支護斷面結構圖，如圖6所示。

圖6 局部深坑區(qū)域支護剖面

圖7 BIM二維展示圖

5 BIM應用研究

5.1 數值模型建立的意義

在基坑工程中運用BIM技術，可以實現三維顯示地質分布可視化、支護結構以及周邊環(huán)境分布情況的功能。形成三維模型后，可以有效地查看支護結構與周邊環(huán)境的相對關系，是否存在位置沖突，并且可以利用模型，進行施工組織設計以及現場實施信息化管理。

圖8 BIM三維展示圖

5.2 模型解決的問題

5.2.1 三維可視化展示

通過建立三維模型，可以有效地展示出各段支護形式及不同支護形式銜接處節(jié)點的細部大樣，如圖10所示。

圖10 冠梁及圍護樁局部展示圖

5.2.2 碰撞分析

該工程基坑南側CD段與DE段的交接處（即陽角處）錨索的布置不太合理，根據施工經驗，極有可能發(fā)生錨索碰撞。

5.2.3 工程量統(tǒng)計

在建立BIM模型時，均按照設計圖尺寸進行建模，所以經過最終匯總，可匯總出各個不同結構構件等工程量信息，進而可以測算出基坑支護的工程概算。

5.2.4 施工管理

在BIM模型中，我們可以實現與實際基坑開挖工序進行分步演示，包括土方外運路線。并且可以將施工計劃進度以及實際施工進度進行匯總，動態(tài)跟蹤調整，避免因為一些關鍵工序的延誤，最終真正意義上實現動態(tài)化的施工管理。

5.2.5 基坑監(jiān)測

將BIM技術引入深基坑的監(jiān)測中，建立支護結構、結構支撐的模型，實時獲取基坑變形數據并導入模型，進行分析并以可視化的形式呈現，實現智能基坑監(jiān)測。

圖11 錨索碰撞分析圖

6 結論

本文以實際工程案例為研究背景，采用BIM技術為輔助工具，有效地解決了傳統(tǒng)單一施工管理手段可能遇到的現場問題。

①本工程的基坑規(guī)模較大，而且基坑影響范圍內的環(huán)境較為復雜，設計過程中，已根據不同地質情況以及周邊環(huán)境復雜程度，分別采用單排H型鋼鋼板樁+預應力錨索+止水帷幕、單排懸臂鉆孔灌注樁+止水帷幕及土釘墻等多種組合支護形式，根據施工開挖情況，驗證了該組合支護形式的安全性。

②基坑工程中引用BIM技術作為輔助手段、進行施工現場的管理工具，將周邊環(huán)境、支護結構等進行整體建模，可實現現場可視化展示，更為直觀。利用BIM模型進行施工工序模擬，可以事先解決結構之間碰撞問題，避免施工過程中的返工或停滯。并且可以事先統(tǒng)計工程量，合理布置任務及材料采購，確保工程項目順利進行。