基于BIM的混凝土管桩虚拟施工

李澳

摘要：混凝土管桩的施工质量对工程建设质量有至关重要的影响。对混凝土管桩的常用施工工艺进行WBS分解，应用BIM技术，构建混凝土管桩三维模型，模拟混凝土管桩的施工过程，在施工前进行三维施工技术交底，可视化地指导施工，以确保混凝土管桩的施工质量。

Abstract： The quality of the construction of concrete piles has a decisive influence on the quality of the construction of the structures. The construction techniques commonly used for concrete piles are broken down into WBS， and the BIM technique is applied to build a three-dimensional model of concrete piles， simulate the process of building piles concrete， present three-dimensional construction techniques before construction and visually guide construction to ensure the quality of the construction of concrete piles.

关键词：BIM;管桩;施工

Key words： BIM;pipe pile;construction

中图分类号：TU17                                       文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）19-0140-03

0  引言

建筑信息模型 （ Building Information Modeling，BIM）技术具有可出图形、可模拟、优化性、协调性、直观可视等特点[1]（图1）。BIM技术的发展给建筑工程行业带来了一场变革，运用BIM技术将传统的平、立、剖面组成的二维图纸转化为三维模型，可弥补二维图纸不直观、项目各参与方沟通交流不便利等不足，通过与时间关联形成4D，与成本关联形成5D，连同建设环境和可持续性分析形成6D等（图2），可以提高工程全寿命周期信息的管理，实现数据共享与协同管理[2]。BIM技术贯穿管桩的勘察设计阶段、施工阶段、竣工决算阶段和交付使用阶段可减少施工过程中产生的纰漏。

1  管桩BIM应用

1.1 混凝土管桩设计选择

建筑物的受力、抗震要求及工程所处位置的地质情况影响混凝土管桩的施工设计，若设计过程中未考虑到管桩的施工对周围建筑物的影响，采取了不佳的管桩施工顺序、施工速率及施工工艺等会导致周边建筑物轻则墙体抹灰脱落、重则墙地面开裂甚至对周围路基产生影响。因而在管桩设计时，选择管桩型号、桩长、管径、桩头、确定桩尖设计标高、沉桩方式等过程中应综合考虑桩体的承压、抗拔效果及挤土效应对周围建筑物、路基及水电管网等的影响。

1.2 管桩的施工工艺

管桩施工前應做好准备工作，包括平整场地、按图纸测量放线进行桩基定位、检查打桩的机器设备及起重机、水电管网的铺设、会审施工图纸及做好技术交底以及确定桩基工程施工中的记录员和监理员的安排。准备工作完成后按设计确定的沉桩工艺进行沉桩。沉桩的方法主要包括锤击沉桩法（图3）、振动沉桩法及静力压桩法（图4）。

1.3 管桩整体施工应用

管桩施工前需要做到三通一平，根据设计的管桩施工图进行桩基放样。将设计的管桩施工轴网CAD图导入 Revit 软件，根据施工需要的不同类别、材质及尺寸的管桩构建不同的族，再构建整体三维模型，对于大量的相同的桩可采用复制或阵列命令。以某工程为例，图5为工程中所用桩及承台形式。

其次将 Revit 软件构建的三维模型（图6a）导入 Navisworks 软件中（图6b）。

Navisworks软件可制作虚拟施工动画供施工人员快速查阅，关联Project等可制作进度计划的软件制作出的进度计划形成 BIM4D，指导施工进度管理工作。软件的模型文件信息分析和数据整合功能便于施工过程中各方协同管理。用Navisworks软件中模拟施打群桩的过程，可根据基坑大小、桩的密集程度、规格和标高，考虑挤土等因素确定桩的打桩顺序。在此项目中，我们可以制作动画对打桩过程进行事先建模，通过模拟施工过程（图7a），对各个桩长的设计进行检查，查看地基桩基础是否合理，同时模拟地基情况，避免打桩过程中发生出现交叉、碰撞等问题。Navisworks模拟施工的动画可制作成二维码指导施工（图7b）。在此动画中，打桩按车间、技术车间、办公（含餐厅）、辅助用房的施打顺序进行施打。同时也可将三维模型、进度计划等文件导入广联达BIM5D软件中，通过软件的项目资料、数据导入、施工模拟、物资查询、合约视图等功能将项目参建各方信息有效协同，改变了参建方传统的点对点式交流，利于工程项目管理。