BIM技术在大体积异型沉井施工中的应用

2021-01-11苑春龙

建筑与装饰 2020年36期

苑春龙

广厦建设集团有限责任公司浙江东阳 322100

1 研究现状

沉井工程中，常见的沉井形状多为规则的矩形、圆形。根据设计参数和地质类型选择的下沉方式，分为排水下沉和不排水下沉。常规沉井的截面尺寸和下沉深度都不大，下沉也较容易控制。在沉井混凝土施工时，多采用由沉井底部搭设模板支架直至顶部。而大型异型沉井，截面面积较大，形状不规则，埋深高度较高，无论是混凝土模板支架搭设，还是均匀下沉控制，都有很大的难度和危险性。

施工过程中，施工方很难对复杂节点处的工况及施工环境进行预判，如按常规模式施工，模板支架由底部搭设至顶部，一来沉井内部空间有限，不便于操作；二来支架高度太高，不利于安全把控。BIM技术在大型异型沉井中施工中，目前还没有太多应用。对BIM技术在大型异型沉井泵站中应用模式及有效性的探索，是一个值得研究的课题[1]。

2 研究方向

2.1 项目背景

（1）工程重点、难点分析。某工程采用钢筋混凝土沉井结构，平面形状呈一端宽一端窄的“点”字形。地下钢筋混凝土沉井结构，长边25.8m，宽边11.6m，埋深为24.100m。

根据图纸设计情况，以及施工现场实地勘察，总结出以下重点、难点。①沉井埋深高度较大，脚手架搭设困难，安全风险较高；②沉井截面尺寸较大，易发生不均匀沉降。

（2）可优化专业工程。某工程，地下钢筋混凝土沉井结构，长边25.8m，宽边11.6m，埋深为24.100m，项目技术人员根据设计图纸、工程量清单以及现场原地貌情况，初步编制了施工方案、作业指导书等。

2.2 应用情况

（1）BIM应用策划

在项目施工前期，本BIM研究小组深入项目，针对工程重点、难点，以及可优化的专业工程，对项目初步编制的沉井施工方案进行了探讨式研究分析。结合其他市政公用工程项目的BIM应用情况，分阶段开展BIM工作。本阶段工作主要包含基于BIM技术对大型异型沉井施工方案进行方案模拟、比选。

（2） BIM应用实施

1）沉井常规施工方案。沉井常规施工方法为，搭设支架制作第一节沉井，在第一节沉井支架上继续搭设下一节沉井支架，制作下一节沉井，依次搭设制作，最后封底。常规施工方案适用于截面尺寸不大，埋深和高度不大的沉井，施工进度及可操作性便于控制。

2）基于BIM技术对沉井方案模拟。①在首节沉井制作时，基本同常规方法一样，在施工场地内设置围挡防护，根据设计参数进行施工支架，支撑支架，模板搭设，浇筑混凝土。不同的是，在首节沉井顶部安装凹槽模板，预留沟槽，为下一节沉井支架搭设平台的钢支撑提供作业平台。②在首节沉井预留的沟槽内，依次插入I16工字钢，在工字钢上面铺设脚手板，形成第二节沉井支架搭设平台。③参照首节沉井制作方法，依次搭设内脚手架，支设内模，绑扎钢筋，安装止水带，支设外模，安装围棱及对拉螺栓，搭设外脚手架，浇筑混凝土，养护，拆模等。④在混凝土强度达到设计和规范要求后，抽去钢支撑，进行沉井封底，并对沉井内凹槽采用微膨胀混凝土封堵，至此，沉井施工完成。

图1 制作顶部留有沟槽的首节沉井

3）沉井模板支架搭设方案比选。从以上两种方案中可以看出，常规施工方案中，施工脚手架和支撑脚手架都是从沉井底部一直搭设至沉井顶部，施工安全风险较大，作业空间不足，模板吊装及拆除都有较大安全风险。利用BIM技术分析优化模拟后的施工方案，将深基坑、高支架等施工难点化解为“平地面”作业，大大降低了安全风险，保证了施工质量，加快了施工进度。

4）沉井下沉监测。在每节沉井制作时，分别在四个拐角点埋设监测点，并设置吊锤。沉井下沉过程中，一方面通过观察吊锤上下距井壁的间距，了解沉井下沉垂直度偏差；另一方面利用全站仪对埋设的监测点进行观测，根据观测结果可准确得出沉井结构的标高及位移情况，及时对沉井下沉进行调整，保障其均匀稳定下沉[2]。