BIM技术在超高层建筑深基坑施工中的应用浅析

牟洋，黄前勇，吴国栋

（中国建筑第二工程局有限公司华东公司）

1 引言

坑基坑施工涉及道路、桥梁检测到超高层建筑、楼房等诸多领域，其存在的意义就是为确保施工安全稳定。施工单位在进行工作时，应时刻关注监测环节，确保数据收集准确，参数偏差不大，帮助施工单位明确管理难点和优化方向。

2 BIM技术的概念

BIM技术是通过建立虚拟三维立体模型而解决建设问题的技术，可以使建筑设计工作从平面时代转向立体时代，提升设计准确性和工作效率，给风险评估工作和成本造价控制工作带来极大便利。另外，BIM技术并不是一个独立存在的工作体系，它需要联合不同部门的各项职能进行统筹调控，主要目的是增加联动性，更好地将各个环节相互连接，实现智能化管控，提升建筑效率（见图1）。

图1 BIM建筑框架模型管线模型图示

3 深基坑桩体类型

3.1 钢板桩

钢板之间的紧密连接为整个结构提供更加强劲的承载能力，具体做法是将钢板搭建成等腰梯形，连接处使用螺丝固定，这样不仅可以使钢板材料连接成为墙体，大幅增加承压能力，同时还可避免墙壁出现坍塌或渗水情况，进一步提升钢板墙的防护能力（见图2）。

图2 钢板桩示意图

3.2 护坡桩

深基坑进行土方挖掘工作时，因为一定程度上会破坏原有的土壤结构，所以工作人员为了实现安全管理，可以对当前土建工作进行有效控制，在开挖深基坑之前要进行多项基础的支撑保护工作，确保后续施工稳定进行，避免超负荷挖掘，每天定时定量保质保量的完成额定土方工作。一方面，分层分段的进行开挖，详细收集土壤结构材料，制定开挖流程，避免破坏承重结构。另一方面，要有效减少基坑开挖后，结构现场在空气中的暴露时间，并定期维护，避免出现结构变化，预测可能发生的风险事故，针对性解决，合理控制工程造价，避免损害工作人员生命财产安全（见图3）。

图3 排桩支护结构BIM模拟

3.3 土钉墙

土钉墙施工不仅是深基坑工作中的难点部分，也是混凝土桩后期接入工作完成质量的先决条件。在进行土钉墙技术施工过程中，需要施工人员严格按照工艺流程进行施工，同时，定期检查各项指标和参数的准确性，避免出现数据偏移，保质保量完成（见图4）[1]。

图4 土钉墙BIM模拟示意图

3.4 水泥桩

水泥桩技术，这种方法是借助水泥本身可以固化的特点，利用搅拌机对砂石骨料和水泥浆以及软土进行定时搅拌，形成内部结构紧密且具有连续性的桩状固体，确保其不仅具有足够的挡土功能，同时还能有效的防止水渗透。

3.5 地下连续墙

地下连续墙技术的特点是噪音产生较少，不会过多的破坏土壤结构，而且防水性能良好，大面积建设也不会对地基稳定性造成干扰，不易发生形变，而且还能很好的控制沉降速度。

3.6 锚杆施工技术

锚杆技术是深基坑施工中的一项核心技术，合理开展可以防止结构出现大量的面积形变，也能起到基本的作用，避免出现坍塌事故。但这项工作需要在开工前对基础表面和墙体表面进行结构检查，确保符合设计要求后才能进行孔钻探，然后再进行二次数据核验，确保空洞稳定且数据准确后方可以扩充变成后续工艺所需要的圆柱形，而后需要再次测量中心点是否符合预计数值确认无误后才能进行钢筋笼的安放（见图5）[4]。

图5 BIM钻孔模拟

4 优化措施

4.1 确保工程勘察科学化

通过对三维立体模型的构建，可以更好地开展建筑深基坑结构设计，在图纸设计过程中，要着重体现各个安装位置，将BIM 技术和传统的建模技术融合，提升整体设计质量，加强工作联动性，直观地了解安装工艺，加强各类结构之间的关联性，帮助工作人员在短时间内解决问题，发挥技术优势，监控动态数据的变化情况。这样的工作模式可以从后期加快结构完成时间，确保流程可以实时优化，设计方案也可以更加灵活多变，在实际工作过程中，可以有效控制成本，效果显著。工程勘察环节的合理开展直接关乎到超高层建筑工程完成的快慢。首先，工作人员必须结合当地的土质条件，了解可能发生的突发状况，并以此作为参考数据，对地下水位、地下土壤结构进行合理探测，并对施工工程进行规划。然后对可能影响超高层建筑质量的因素进行综合考虑，以安全可靠为基础，落实实验标准，根据结果的变更情况进行合理预测，确保工程勘察科学化转变，提升方案可行性和经济性。最后，在施工过程中，还需要进一步加强检验力度，定期抽查样品，对结构的尺寸稳定性进行核查，对发现的问题要第一时间反馈给相关部门，并制定相对完善的解决方案。

4.2 重视多种因素的影响

为确保满足当前三维立体模型搭建技术的个性化需求，工作人员应该快速落实BIM 技术的应用策略，实现新型技术体系和建模体系的融合，让更多用户了解当前建筑深基坑结构设计的关键内容。另外，还要对传统的设计环境进行分析，了解其工作原理。以CAD 软件为主，其局限性较大，很难实时监控建筑深基坑结构的内部数据，在技术不断进步的当下，已经无法应对多变的施工需求，所以为确保工期的稳定，就要进一步对结构设计方案进行优化，积极落实三维立体模型的工作模式，让广大用户通过模型了解施工计划，体现其功能性。

施工人员在开展深基坑工作时，要充分明确可能影响施工质量的因素，尤其是水位变化。工作人员必须明确当前场地和周围坡面坑底等位置的距离，采取不同的应对方法，实现对周围超高层建筑物情况的监控，对土壤条件发生的变化进行实时收集，争取建立环境友好型的工作模式。

4.3 加强信息化转变

在工程中，要采用性能良好的测量设备及时反馈当前地质结构变动情况，安装临时监控设备，实现综合性的质量监控，密切关注深基坑现场的各项指标变化情况。在深基坑工作开挖时，结构很容易因内部应力而出现形变，所以要严格按照工艺流程施工。建筑深基坑结构的合理设计离不开空间的合理规划，所以工作人员必须要在规划工作中积极应用BIM 技术，合理规划设计，建立应急预案，当发生突发状况时，能够及时做出反应。另外，工作人员也需要发挥BIM 技术的应用优势，利用其功能特性提升项目整体的可行性和结构的稳定性。

5 结语

综上所述，科学合理的将BIM 技术应用在深基坑施工中，可规避风险，保障整体工程质量。