摘要:深基坑施工是超高层建筑施工中的重要内容,深基坑施工质量直接影响着超高层建筑的整体质量及其建成后的稳定性。目前,深基坑施工中还面临着诸多问题,因此有必要对BIM技术进行有效应用,对深基坑施工提供良好帮助。文章对超高层建筑深基坑施工面临的问题及BIM技术的应用思路进行了分析,结合某超高层建筑深基坑施工实例介绍了BIM技术的应用。
关键词:BIM技术;超高层建筑;深基坑;施工应用
中图分类号:TU17 文献标识码:A
1 引言
随着我国综合国力的不断提升以及城市空间的不断紧缩,在当前时代背景下,超高层建筑物已经成为城市建筑物的主要发展趋势,而在超高层建筑物的施工中对于深基坑施工技术的要求极高,需要有效确保深基坑施工的质量,而在超高层建筑深基坑施工中融入BIM技术,可以进一步提升深基坑施工的质量及精准性,进而满足超高层建筑对于深基坑施工的要求,在这种情况下,BIM技术的应用管理就显得尤为必要。而要想确保BIM技术能够在超高层建筑深基坑施工中充分地发挥出其应有的作用,就必须明确BIM技术的应用优势,并在此基础上做好应用管理措施,全面掌握BIM技术应用要点。
2 深基坑工程的特点
2.1 具有较强的个性化
在深基坑工程施工的过程中,相关人员需要做好完善的现场勘查工作,了解各个地区水文和地质的具体情况,进而选择合适的支护方案。不同地区的地理条件不同,土质和水文情况也具有较强的差异。在施工之前还需要了解建筑周边的道路通道、地下管网。深基坑工程施工的个性化因素比较多,在设计的过程中需要结合当地的特点来确定合适的标准,而不能直接复制其他工程的要求。
2.2 具有较强的时空和环境效应
在深基坑开挖的过程中发现,基坑底部压力在逐渐变化、土体的强度也在发生改变,这使得整个基坑的稳定性都处于动态变化的过程中,这一现象就可以被称为“时空效应”。按照经验来说,随着基坑开挖深度的增加,土地形变量也会增加,为了满足施工质量,在施工的过程中需要坚持先撑后挖的原则,减少时空效应所造成的不良影响,减少开挖操作对周边环境和土体所造成的问题。
2.3 具有较大的风险和较多的事故
与其他工程项目相比,深基坑工程施工过程更为复杂,其中需要运用多种技术手段。如果在开挖过程中土体长期暴露在外的话,发生安全事故的风险就会进一步提升。与此同时,在开挖、排降水操作中如果操作不当,也可能会引发各种严重的事故。除此之外,在支护结构设计的过程中,很多施工单位为了节约成本会选择低劣的材料,这也是安全事故频发的一个重要原因。
3 BIM技术理论概述
首先,从信息集成的层面而言,工作人员利用BIM技术所构建的三维模型和二维平面设计图纸有着本质上的区别。其中三维模型可以全方位呈现各个建筑节点,例如:构件连接形式、空间关系、荷载情况等。工作人员可以通过三维模型来直接获取建筑物的信息和数据,这对于提升项目管理的精确度和管理成效有着关键作用。其次,从工作协同的角度来看,建筑企业通过运用BIM技术可以构建高效的信息交流平台,施工企业、监督机构、设计部门以及业主方都可以通过此平台来开展交流和沟通,这样一来,不仅仅降低了管理成本的投入,而且还提升了管理成效。最后,从工作关联的层面来看。BIM技术的工作内容就是构建三维模型,所以模型中所有的信息和数据都会存在一定的关联性,一旦建筑物施工过程中出现了技术变更,那么模型中的信息数据也会同步变更,有关图纸也不需要重新绘制,这对于降低施工成本、确保建设品质有着非常积极的作用。
4 超高层建筑深基坑施工中BIM技术的应用思路
4.1 应用BIM技术开展基础造型模拟
超高层建筑深基坑施工中,针对基础施工,即±0.000以下的施工,应借助BIM技术的可视化、模拟性特征,对基础造型进行深化设计,明确各部位的空间位置关系,并准确掌握各类型基坑的标高、坐标信息,从而为施工定位放线提供有效指导。例如,某超高层建筑工程项目,基坑最深深度高达26.036m,采用Autodesk Revit软件,建立垫层模型,并使其完全满足各部位的规范造型需求,包括独立基础、塔吊基础、柱下墩、集水坑以及人防墙下条基等。同时,在考虑施工放坡的基础上,在软件中对测量点坐标进行预设,模拟各处点位、高程坐标,从而1:1模拟施工现场,将施工点位数据完整地显示出来,并进行重点部位三维出图。借助软件的坐标数据输出,并使用全站仪,为基础造型开挖提供有效的指导。
4.2 深基坑土方开挖
在超高层建筑施工过程中,土方开挖环节属于初始施工环节,同时也是影响整体施工质量的关键环节,针对于这一情况,相关的深基坑施工技术管理人员在实践工作期间就需要有效的将BIM技术与无人机技术进行融合并运用到深基坑土方开挖工作中。具体而言,要将BIM系统与无人机连接,控制无人机在建筑工程施工现场中进行全方位的倾斜摄像以及全景摄像和动态摄像,然后借助BIM技术将所搜集到的图像进行模型化处理,形成施工现场的整体三维点云模型,结合模型信息来计算出整体施工的土方量,以此降低超挖以及欠挖问题出现的概率,从而凸显出BIM技术在超高层建筑深基坑施工中的应用成效,提升深基坑整体施工质量。
4.3 在进度管理中的应用策略
在BIM技术运用的背景下,通过使用特定的软件可以制作施工模拟动画,软件会根据提前建立的模型,经过格式转化,然后使用动画制作工具完成特定场景的条件来完成动画的制作和展示。在观看动画的过程中,人们可以根据实际情况将计划进度表导入系统中,系统就会将进度任务与模型动画建立起关联,最终形成全过程的动画模拟。除此之外,BIM技术的应用还可以将深基坑工程实际施工过程的实际进度实时录入系统中,然后通过对比实际进度与计划进度来发出预警,督促管理人员加强进度管理。
4.4 智能监测
(1)布置基坑监测测点,通过无人机、3D激光扫描仪、智能全站仪及光栅监测等设备与技术自动获取基坑变形数据。(2)将获取到的基坑监测数据利用物联网、5G等技术实时传递并导入已经建立好的BIM模型,并与基坑相应部位、测点相关联,利用BIM4D技术,自动建立基坑不同时段的变形模型与云图,直观地展示其变形情况与趋势,智能预测可能的变形曲线。(3)根据每个测点的允许变形阈值和变化速率阈值,分析评定其安全等级并及时反馈,若变形值和变化速率值超过阈值,则在模型和云图上红色高亮显示,并报警提醒;若预测此处有较大风险,则黄色高亮显示,若正常则绿色显示。(4)根据检测分析结果对基坑进行处理。
5 结束语
超高层建筑深基坑施工中,可以应用BIM技术开展基础造型模拟、辅助基坑土方开挖、开展主体与支撑体系的碰撞检查模拟,从而保障深基坑施工质量。
参考文献:
[1] 朱粟郁.超高层建筑深基坑排桩支护结构抗震性能测试[J].华南地震,2019,39(04):136-141.
[2] 余肖锋.高层建筑深基坑支护施工技术研究[J].四川水泥,2019(12):119.
[3] 魏建海.高层建筑深基坑工程监理控制问题和防护措施[J].地产,2019(23):139-140.
[4] 罗岩斌,李萍.关于高层建筑深基坑施工技术探讨[J].门窗,2019(22):128.
[5] 雷志芳.高层住宅建筑深基坑施工沉降监测技术构建[J].中国标准化,2019(22):57-58.