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BIM技术在深基坑工程施工中的应用

学术期刊发表网 位置:理工论文 时间:2022-03-29 09:19 (12)

摘要:摘要:BIM技术是当下工程实现精细化管理的关键技术手段,尤其是在大型且具有一定危险性的工程当中应用效果十分明显。将BIM技术融入深基坑工程施工当中,重点就是研究其应用流程细节以

  摘要:BIM技术是当下工程实现精细化管理的关键技术手段,尤其是在大型且具有一定危险性的工程当中应用效果十分明显。将BIM技术融入深基坑工程施工当中,重点就是研究其应用流程细节以及具体应用案例,为此从以上几点入手进行分析,希望能够为相关工作的优化提供合理参考。

  关键词:BIM技术;深基坑工程;工程施工

BIM技术在深基坑工程施工中的应用

  深基坑工程实际上指的是开挖深度大于5m的基坑土方开挖、支护或者降水工程,在这些工程中应用BIM技术能够达到事半功倍的效果。除此之外基坑深度不足,但周边地质环境以及地下管线比较复杂的土方开挖等也可以使用BIM技术。近几年我国城市发展过程中,对地下空间的利用率明显提升,在常见的地铁、地下商场以及隧道等大规模工程开挖时,使用BIM技术也是十分合理的选择。

  1BIM技术概述

  BIM技术是将三维数字技术作为基础而实现数字化模型构建的一种技术形式。在这个数字化三维模型中,所有的工程信息都将会被纳入进来。而通过这个模型的构建与应用,可以为工程项目的具体设计、施工和管理等提供科学的指导。在整个的建筑工程生命周期内,都可以借助于BIM模型来进行可视化的施工管理,以此来实现整体工程项目管理全面性、系统性与直观性的显著提升。相比较其他形式的建筑工程技术而言,BIM技术最为突出的特征表现在其信息的集成化、工作的协同性以及工作的关联性等方面。首先是信息的集成化。在BIM技术的具体应用过程中,其构建出的数字化三维模型数据库和普通的二维平面设计图纸具有本质区别。通过这个数字化的三维模型,可将建筑工程中的各个节点更加直观地表现出来,比如荷载情况、空间关系以及相应构件的连接形式等,这样便可让建筑工程的管理效率及其精准性得以显著提升。其次是工作的协同性。借助于BIM技术,可以实现一个高效的信息化沟通平台构建,通过这个信息化平台,建设单位、设计单位、监理单位以及施工单位之间可实现高效的沟通。这样不仅可实现整体建筑工程管理效率和管理质量的显著提升,同时也可以使其管理成本得到良好控制。

  另外,在BIM技术中,也涵盖了科学性的碰撞检查策略,通过该策略便可对建筑工程中各个系统之间的问题与冲突加以科学判断,可以有效避免实际施工中的诸多问题,以此实现建筑工程中各个专业之间沟通的进一步强化。最后是工作关联性。在BIM技术的具体应用中,数字化三维模型的构建是该技术的基础,而在这个模型中,所有的信息之间都存在着强大的关联性。在通过该技术进行建筑工程的具体设计与施工中,如果有技术变更情况,BIM模型中的相应信息也会自动同步改变,并不需要重新进行相关图纸的设计。通过这样的方式,不仅可以保证施工设计、施工效率和施工质量,也可以进一步节约成本。凭借着这些显著特征,BIM技术在当今的建筑工程领域中已经得到了广泛应用,且其应用效果也十分明显。

  2BIM技术在深基坑工程中的应用流程

  模型建立工作的主要内容就是收集项目的勘测报告、设计文件以及周边其他建筑物相关的数据,这些数据会作为建筑模型建立的依据。优化设计工作的关键在于将已经建立好的各种专业模型整合起来,再进行优化测试,将其中不合理之处完善好。根据深基坑专项施工方案以及已经建立好的模型进行施工模拟工作,这样能够提前了解深基坑施工过程中不同阶段的进展情况,以及对周边环境产生的影响。基坑监测工作对智能化设备的依赖程度比较高,需要对基坑变形情况进行实时监测,同时及时将监测数据传输到服务器当中和BIM模型关联,最终在BIM技术的辅助下进行直观展示,就能够预测监测结果并落实相应的处理工作。

  3.1优化设计

  具体的工作依据就是地勘报告和设计文件,后续需要使用建模软件将地勘资料逐步转化成为三维地勘模型,为节省建模时间,还可以同步建立支护模型,这样能够将建筑工程的支护结构形式、几何尺寸以及材质和空间等信息都比较直观地在模型当中展现出来。

  后续的优化工作,技术人员只需要以已经建立完成的模型作为依据,初步优化之后进行碰撞检测,若检测过程中发现其他问题则要记录下来,同时在后续的优化过程中就存在的问题进行修改,若没有发现问题,则直接进行深入优化即可。

  最终技术人员使用Revit软件就能够将各种模型实现整合,同时将相关信息导入到Navisworks软件当中,对建筑深基坑全模型进行碰撞检测。若在此阶段发现问题,依旧可以进行修改,若没有问题就要进入成果产出的步骤,一般情况下的主要成果指的就是优化报告、二维图纸以及三维模型这三项内容。

  此外,需要注意的是BIM技术本身能够将原本的二维信息通过三维的方式展现出来,模拟真实环境之后就能够比较快速和直观地了解到工程设计方案当中存在的问题,并在完成安全性和经济性分析之后,将模型导入到有限元软件和结构设计分析软件,常见的就是Midas。利用软件功能对建筑结构的安全性能展开分析,对后续的工程设计工作产生优化效果,也能达到降低误差的效果。此外这种工作方式的明显优势在于,一旦在设计过程中发现问题,直接在模型上进行修改即可,能够有效提高工作效率以及优化效果。

  3.2施工模拟

  首先,根据深基坑施工方案以及优化之后的工程模型,技术人员只需要使用Revit软件就能够达到优化深基坑工程三维场地布置的效果。其中,关键内容包含基坑开挖分区、土方运输路线、物料堆放点等,需要注意的是不能仅关注工作落实,还需要注意检查是否严格符合工程要求,若存在不符合要求的情况,则要重新布置,反之则可以落实下一步工作。其次,需要按照深基坑专项的施工方案开展工程施工模拟,同时还要合理控制施工进度。将完成场地布置之后的模型导入到相应的软件内,并利用漫游技术配合施工即可达到直观查看深基坑施工情况以及工程对周边环境影响的目的。该项技术的优势在于能够准确把握地下管线以及建筑物的影响,还能够预测施工完成后的效果,因此更适合多种施工方案之间的比较。若在对比阶段发现工程内的不合理之处,则可以进一步优化,原则就是更加科学合理的对基坑工程的施工工艺以及工作面等进行调整,最终达到提高工程质量和效率的目的。最后一步就是要将工程优化图纸以及模型等进行统一整理和编辑,并准备最终的成果输出工作。

  3.3智慧管理

  智慧管理实际上是BIM技术在深基坑工程当中应用的核心环节,常规的核心平台软件就是BIM5D管理平台,其主要功能包含深基坑生产管理、安全管理、进度管理等,其中,安全监测系统、环境监测系统、自动喷淋系统在较大程度上有效提高了建筑工程深基坑管理的精细化程度。

  3.4智能监测

  将BIM技术融入深基坑检测工作中之后,技术人员就需要尽快建立基坑、支护结构以及周边环境相关的模型。首先,需要从布置深基坑监测点开始,即通过无人机和3D激光扫描仪等设备获取全部的基坑变形数据,作为后续工作的参考。在落实后续其他工作时,技术人员需要将本身已经掌握的基坑监测数据,通过物联网等先进技术进行实时传递,并将其导入到已经建立完成的BIM模型当中,后续只需要同步与基坑相应部位和测点相互关联,即可直观地展示建筑基坑不同时段产生的变形,以及后续有可能产生的变化曲线。此外,要按照每个测点允许的不同变形阈值、变化速率阈值等进行安全等级方面的评定,若变化值和速率都超过了标准值,在模型图上就会产生高亮显示作为提醒,若检测结果表明存在风险,则高亮颜色为黄色,若仪器正常则是绿色。

  4BIM技术在深基坑工程施工中的应用分析

  4.1仔细了解工程概况

  为对建筑工程的基坑支护工程效果以及安全性提供稳定保障,基坑支护设计可以使用支护桩+锚杆+锚杆止水的支护方式。技术人员还可以结合基坑深度、地层条件和周边环境,将其划分为若干个剖面,从而为后续管理工作的落实奠定坚实稳定的基础[1]。同时,建筑工程技术人员应提前调查现场的地质水文条件,判断该区域地貌情况,常见的地貌情况有剥蚀斜坡、剥蚀堆积缓坡等,除此之外,还要判断其是否经历过人工回填改造地貌的处理。同时,还应该考虑在建筑构造的影响下,现场后期产生了部分碎裂岩,场地基坑开挖的深度范围内,主要的地基土层也是以素填土和粉质黏土等为主。测量出整个场地的稳定水位埋深,确定稳定水位的最终标高。如果当地的地下水主要来源就是降水补给,那么证明地表水的年变化幅度在1m~2m之间,且各含水层之间大部分都是相互连通的。只有了解清楚上述工程实际情况,才可以为后续BIM模型的建立提供完善的准备工作依据。

  4.2BIM模型建立

  首先是BIM软件的配合应用。目前常见的BIM技术软件种类比较多,但其中大部分若同时导入进行协同工作的兼容性不好,因此在建筑模型建立之前,技术人员就要研究哪些内容能够通过软件实现相互配合使用[2],最终的工作目的就是全面提高建筑工程落实效率。其次是BIM建模的实际规划。在建模工作落实方面,需要从不同的需求角度深入分析问题,且每个角度的建模标准都有所不同。建筑工程使用的BIM技术主要集中在施工方案的优化以及细部节点的优化设计等几个方面。在基坑支护阶段,技术人员也可以将BIM技术投入使用,并更加合理优化建筑工程的施工细节以及节点部分,这项工作能够起到的效果十分关键,技术人员本身也需要随着施工进度的推进情况建立模型,最终保障模型的精度,达到指导现场工作的效果。在文件大小的控制方面,建筑工程技术人员根据基坑支护的形式,先把各单元模型的支护结构拆分后再建立,要点就是要保障模型控制工作落实的合理性,且保障文件大小规格统一,避免现场浏览以及下载产生卡顿的情况。

  此外就是模型本身的坐标系统,建筑工程技术人员应保障全部模型和参照模型的坐标都要和项目的设计点相一致,降低后续管理难度。在建筑构件的信息规划阶段,技术人员考虑的主要问题就是如何降低后期局部模型检验工作落实的难度。正式开始落实建模工作之前,还需调查整理比较统一的模型构建以及其中包含的信息内容。在建筑工程当中,BIM构件模型信息主要包含基本尺寸、标高以及材料型号等[3],属于基本参数内容。具体操作要点也与模型建立相关,为保障规范度,技术人员先建立了建筑样板文件和结构样板文件,确定项目基点之后才落实各单元标高以及轴网绘制工作[4],有效降低了后续管理难度。

  4.3超深基坑工程中BIM技术的应用

  如果超深基坑工程当中存在L形,那么建筑中必然存在阳角。技术人员应该考虑到锚索施工阶段的角度优化设计,通过使用BIM技术将锚索交叉碰撞问题排除。例如,某工程使用BIM技术建立了建筑阳角位置的锚索模型,倾角设置为20°,钻孔直径150mm,结合设计施工情况,最终模型的直径为200mm。通过对模型的调整,技术人员发现冲突锚索的每一根都调整了2°~3°,在倾角的允许范围内能够避免锚索产生冲突。但这种方式对现场施工而言并不算优质选择,主要原因在于操作比较烦琐,几乎每一根锚索的角度都要调整,施工效率比较低。因此,技术人员选择在模型当中对有可能产生的情况进行了模拟和调整,最终选出最适合现场施工的方案,不仅避免了锚索冲突,还保障了工程成本控制在合理范围之内。

  5结语

  综上所述,BIM技术的关键优势在于能够为建筑工程勾画出完整的落实流程,同时,还能够将各个阶段需要投入使用的数据进行分析和存储,形成数据库之后方便后续的调用。BIM技术能够在较大程度上减少工程造价管理工作量,同时还能提升工作质量,且当工程造价方面产生了争议时,利用BIM技术就能够减少沟通过程中由于信息差带来的矛盾,保障工程本身在满足各方面需求的基础上加快落实。

  参考文献:

  [1]张坤杰,张利旺,张亮,等.BIM技术在深基坑工程项目管理中的应用研究[J].砖瓦,2021(09):77-78.

  [2]李伯潇,兰阳.深基坑支护技术在岩土工程施工中的应用探究[J].中国设备工程,2021(16):215-216.

  [3]宁雪莲.跳仓施工技术在深基坑工程逆作法施工中的应用分析[J].房地产世界,2021(15):82-84.

  [4]朱明明,谢源,赵星煜,等.BIM技术在超高层建筑深基坑施工中的应用[J].智能建筑与智慧城市,2021(04):101-102.

  [5]郭延辉,许春红,李海鸿,等.BIM技术在复杂环境下深基坑工程中的应用[C].2020年全国土木工程施工技术交流会论文集(上册),2020:508-511.

  作者:周鑫 袁玉茂 陈卓

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