張軍軍 李彩紅

（黃河科技學(xué)院，河南 濟源 459000）

0 引言

BIM技術(shù)是一種建筑信息化模型技術(shù)。利用BIM技術(shù)，能夠?qū)⑼聊竟こ讨械慕ㄖ卣魍ㄟ^數(shù)字化展現(xiàn)，便于土木工程施工中各參與方實現(xiàn)數(shù)字信息的交流，實現(xiàn)信息共享，可實時了解工程進度，從而提高工作效率。同時，土木工程應(yīng)用并融合BIM技術(shù)，不僅可以促進傳統(tǒng)土木工程施工模式實現(xiàn)創(chuàng)新，而且也有利于土木工程實現(xiàn)更好、更快的信息化發(fā)展。由此可見，加強BIM技術(shù)研究對促進土木工程發(fā)展有著深遠的意義[1]。

1 BIM技術(shù)的特征

BIM技術(shù)已經(jīng)成熟，其具有以下特征：

（1）可視化特征。BIM建筑信息模型中，整個過程都是可視化的，因此土木工程的設(shè)計、施工、運營過程中的溝通、討論、決策都在可視化的狀態(tài)下進行。

（2）協(xié)調(diào)性。BIM技術(shù)能夠協(xié)調(diào)施工的各參與方以及其他各個方面，讓土木工程施工變得規(guī)范合理，能夠避免施工的不合理性；還能夠讓施工方和甲方實現(xiàn)實時信息交流，進而可對施工做出相應(yīng)調(diào)整，提高工程的質(zhì)量和效率[2]。

（3）模擬性。模擬性并不是只能模擬設(shè)計出的建筑物模型，BIM模擬性還可以模擬不能夠在真實世界中進行操作的事物，在設(shè)計階段，BIM可以對設(shè)計上需要進行模擬的東西進行模擬實驗。

（4）一體化性?；贐IM 技術(shù)，可實現(xiàn)從設(shè)計到施工，再到運營，貫穿工程項目的全生命周期的一體化管理。

（5）可出圖性。BIM技術(shù)通過對建筑物進行了可視化展示、協(xié)調(diào)、模擬、優(yōu)化以后，還可以幫助業(yè)主出圖紙。

2 工程概況

某大型土木工程項目共計占地面積約為6.8萬m2，建筑面積總計約22萬m2?；用娣e約4.9萬m2，基坑南北長約405m，東西寬約135m，周長約是1125m，基坑開挖深度是3.5m～16.5m。綜合現(xiàn)場情況，擬定基坑支護采取預(yù)應(yīng)力錨索＋排樁方式進行支護，預(yù)計使用預(yù)應(yīng)力錨索2075根，成孔直徑都是15cm，工期為4個月?；又ёo施工時，按照實際需要及基坑四周環(huán)境情況，決定在基坑?xùn)|側(cè)使用永久性錨索，其他位置則都是用臨時錨索，且錨索實際數(shù)量會隨基坑開挖深度變化而變化。

3 項目施工的重點和難點

3.1 地理位置特殊

該項目基坑的西側(cè)有兩層高的變電站；在基坑北側(cè)順著東西走向的紅線，有一排工業(yè)廠房和公共基礎(chǔ)設(shè)施，工業(yè)廠房基本都是采用的混凝土框架結(jié)構(gòu)及砌體結(jié)構(gòu)；在基坑的南側(cè)存在既有市政道路。因此，在基坑施工前，就必須要將現(xiàn)場的地質(zhì)、地形、既有建筑及管線等情況勘查清楚，以確保此次基坑錨索施工高效優(yōu)質(zhì)進行。

3.2 地質(zhì)條件復(fù)雜

基坑開挖之前，對現(xiàn)場做了全面的地質(zhì)地形勘測后，得知現(xiàn)場地質(zhì)土層主要包括素填土、粉土、砂質(zhì)士、卵石層、強風(fēng)化泥巖及中等風(fēng)化泥巖等，具體巖性指標如表1所示。此外，現(xiàn)場地下水位比較高，且水量較大，基坑降水也是重點。

表1 現(xiàn)場土層巖性指標

3.3 錨索數(shù)量多

該基坑項目開挖施工及支護作業(yè)比較復(fù)雜，預(yù)計使用2075根錨索，且現(xiàn)場有22處陰陽角。所以支護施工時如何布置錨索位置，避免陰陽角錨索發(fā)生碰撞是重中之重。

4 BIM技術(shù)的實際應(yīng)用

該基坑項目中預(yù)應(yīng)力錨索施工是最為關(guān)鍵的部分，其質(zhì)量直接決定了基坑支護的整體質(zhì)量。因此，為了提高預(yù)應(yīng)力錨索施工的效率及質(zhì)量，基于BIM技術(shù)，結(jié)合工程圖紙及勘測報告等，運用Revit軟件建立了基坑支護樁錨的三維模型，以便輔助施工[3]。

4.1 構(gòu)建基坑三維模型

根據(jù)施工圖紙及現(xiàn)場勘測資料，通過Revit軟件構(gòu)建了相應(yīng)的基坑三維模型。但在建立模型時，Revit軟件內(nèi)沒有現(xiàn)成的腰梁、錨索等構(gòu)件的“族”，便自行對相應(yīng)的“族”進行了設(shè)計，例如：在建立錨索族的過程中，應(yīng)根據(jù)實際情況選擇合適的入射角、自由段長度、錨固段長度、錨索直徑及材質(zhì)等。建立好錨索族之后，在后期使用時可根據(jù)實際需要合理調(diào)整錨索族的參數(shù)，以便設(shè)計及施工[4]。

建立相應(yīng)的族后，開始構(gòu)建基坑三維模型，具體步驟如下：

（1）在Revit軟件中點擊建筑樣板，創(chuàng)建新的項目；

（2）通過“體量和場地”的“地形表面”工具構(gòu)建出基坑場地模型；

（3）在模型中輸入基坑大小、高程等參數(shù)；

（4）通過“建筑”對話框中的“標高”及“軸網(wǎng)”工具，構(gòu)建支護結(jié)構(gòu)的標高及軸網(wǎng)；

（5）通過“族”工具欄中的“混凝土圓形樁”功能構(gòu)建出排樁模型；

（6）使用提前建好的“錨索族”構(gòu)建錨拉樁支護模型；

（7）使用“族”工具欄中“梁”構(gòu)建出冠梁模型。

4.2 碰撞檢查及設(shè)計優(yōu)化

建好基坑及支護結(jié)構(gòu)三維模型后，將模型數(shù)據(jù)傳入Navisworks軟件，通過其中的ClashDetective工具對錨索施工相關(guān)構(gòu)件進行碰撞檢測。此次碰撞檢測總計檢測出了300余處碰撞點，其中，同類碰撞和不同錨索施工碰撞占比達到了90%，排樁與錨索碰撞只占10%。這主要是因為該基坑結(jié)構(gòu)是不規(guī)則的、陰陽角比較多，且四周環(huán)境復(fù)雜，易出現(xiàn)錨索碰撞，主要集中在錨固段及自由段。因此，在BIM模型中對碰撞位置做了相應(yīng)的調(diào)整及優(yōu)化，然后再導(dǎo)入Navisworks軟件中再次做碰撞檢測，直至不再出現(xiàn)碰撞問題。然后根據(jù)發(fā)現(xiàn)的問題與設(shè)計單位溝通，對設(shè)計方案進行優(yōu)化，最終去掉了兩根錨索，優(yōu)化了7處陰陽角的設(shè)計以及300根錨索。同時，也對300處碰撞點均做了優(yōu)化調(diào)整。

在檢測錨索與既有建(構(gòu))筑物碰撞時，該項目基坑四周地下管線、既有建筑物、市政道路等比較多，基坑西側(cè)17m處有兩層的變電站，該變電站為鋼筋砼結(jié)構(gòu)，基礎(chǔ)標高低于基準面以下約3m～20m。結(jié)合設(shè)計圖紙及BIM模型可知錨索長度均＞23m，最大長度可達34m，鉆孔設(shè)計角度是20°。通過現(xiàn)場測量和模型碰撞檢測，發(fā)現(xiàn)施工時鉆孔角度是符合要求的，但是也會跟變電站的東南角發(fā)生碰撞。經(jīng)討論及優(yōu)化調(diào)整后，最終將錨索鉆孔施工角度調(diào)整為了25°，既保證支護效果，也避免了碰撞[5]。

4.3 BIM技術(shù)的其他應(yīng)用

（1）將基坑支護結(jié)構(gòu)三維模型建成后，也可利用Revit 軟件將三維模型編輯成漫游動畫，在現(xiàn)場對施工人員進行施工技術(shù)交底，有效指導(dǎo)施工。

（2）基于基坑支護的BIM模型，也可以將各區(qū)域施工所需的材料及配件的用量精確地計算出來，以便給材料采購和材料管理提供參考依據(jù)。

（3）可使用Navisworks 軟件將基坑支護模型制成模擬動畫，對基坑支護施工的全過程進行全程模擬，使相關(guān)人員可以更加直觀地看到隨著施工的推進，材料的實際消耗量，而且還能推測工期，進而可為施工材料管理及進度管理提供幫助。

（4）可將基坑支護三維模型導(dǎo)入Lumion內(nèi)進行渲染，以便直觀的查看實際效果。

（5）通過BIM 5D技術(shù)，可以實現(xiàn)對基坑支護施工的實時、高效管控[6]。

5 結(jié)束語

綜上所述，該項目通過應(yīng)用BIM技術(shù)模擬基坑支護施工，有效解決了基坑支護施工中的難點，提高了施工效率，最終共計節(jié)約工期15 天，總體成本節(jié)省約50 萬元。因此，從長遠發(fā)展的角度來看，土木工程建設(shè)企業(yè)應(yīng)對現(xiàn)有施工模式進行創(chuàng)新，積極應(yīng)用BIM技術(shù)模擬、指導(dǎo)、協(xié)調(diào)項目施工，提高施工效率，優(yōu)化項目質(zhì)量。土木工程建設(shè)企業(yè)在應(yīng)用BIM系列軟件時，可根據(jù)項目實際情況及需要，有針對性地選擇BIM軟件或軟件組合，這樣可以達到事半功倍的效果，進而為土木工程行業(yè)實現(xiàn)現(xiàn)代化、信息化發(fā)展注入強大的動力。