多层内支撑深基坑施工BIM 技术应用研究

2023-01-02王晓波

河南建材 2022年4期

王晓波

山西八建集团有限公司（030053）

1 深基坑工程特点

深基坑的特点主要是指在工程建设中，为提升整体建设质量，会对地下区域进行加固，并采用有效、合理的措施对工程项目的周围环境进行监测，对整体建筑的安全性全权保护的工程[1]。深基坑在实际建设过程中，通常是指开挖深度≥5 m 的基坑建筑，具有很强的区域性、特殊性、综合性、风险性，能够集时空效应、环境效应、高质量为一体的建筑工程。

2 深基坑工程存在的问题

随着建筑工程的发展，我国建筑基坑的深度不断增加，虽然已经不断对基坑工程进行完善，但是还有不足之处，需要相关人员对其进行研究。首先，在建设过程中，招标方案的技术性还不高[2]。其次，对深基坑施工过程及支护过程的要求较高。再次，工程开展中存在许多的不可预测因素，需要对这些不可测因素进行解决。最后，数据共享、高效协作的工作模式还有待优化。

3 BIM 技术在深基坑工程中应用情况

3.1 研究意义

目前，深基坑建设中BIM技术的运用比较少，几乎停留在理论层面，在实际运用过程中产生的效益也很难显现。虽然有学者对BIM技术在深基坑中的应用展开一定的研究，但是研究的范围比较窄，无法围绕整个建筑全周期开展研究，进而无法使得BIM技术在建筑中发挥其最大的价值[3]。为使工程建设资源得到合理匹配和优化，促进建设工程的信息化发展，为主体结构提供保障，应对BIM 技术在深基坑中的应用优势全面发掘。

3.2 技术路线

首先，对深基坑施工中的施工准备工作、支护结构施工、土方开挖等关键技术进行分析，并对常见问题进行研究和处理。其次，对于BIM技术在深基坑中的运用展开分析。

4 深基坑施工关键技术分析

4.1 深基坑施工准备

为提升高层建筑的质量，在实际建设过程中会根据需要设计建设超大基坑，并对其进行支护及防水防渗施工操作[4]。在通常情况下深基坑建设过程中需要考虑的因素比较多，因此在施工前需要对其进行准备，以提升实际工程建设效果，并根据相关技术标准，对其进行检查，为整体建筑的建设质量作充足的准备。

在深基坑施工时，首先，需要对施工现场和地质进行调查，了解当地水文和土体情况，并根据实际需要，采用有效的措施防止深基坑土体出现水土流失危害。在施工过程中，若是存在老黏土的情况，则在施工之前需要根据水文的运行状态，选用有效的防水防渗技术，以防止地下水渗到深基坑中，危害深基坑的建设效果。

其次，要对项目周边的建筑进行勘察，掌握周边建筑类型和实际分布情况，为深基坑的开挖提供依据。

再次，需要对项目周边的地下管线位置和轴向进行详细的把握，从而避免在建设过程对市政基础工程造成损害。需要对周边污水排放的位置、情况开展了解，提升深基坑建设的精准度。

最后，要对深基坑周围车辆的行驶情况和道路的荷载量进行总体把握，并对施工可能造成的影响进行衡量。此外，需要对建设地区的气候和气温变化展开调查，根据气候变化对整体施工进行设计和规划。

4.2 支护结构施工

在深基坑支护结构施工过程中要根据以下几点进行分析，以此提升整体工程建设效果。

第一，根据当地的实际情况选择适合的深基坑支护护类型。深基坑支护类型主要划分为两类:临时性结构、永久性结构。支护结构材料根据自身的特性，分为刚性材料和柔性材料两类。根据结构的施工工艺和材料可以分为直立式和支锚式两种[5]。就现阶段深基坑建筑施工而言，支护形式的结构能有效地满足深基坑需要。随着支护技术的发展，多层内支撑深基坑较多，支护形式也比较广泛，应根据实际情况对支护施工技术的要点展开分析。

第二，在钻孔灌注桩围护结构施工过程中会运用间隔施工的方式。位置偏差应在5 cm 左右。垂直度误差不应超过5%。钻孔灌注桩在配筋时应保持均匀平衡，若是存在偏差，需要在钢筋笼的捆绑、埋设时保证钢筋笼放置的方向与实际的方案一致。维护施工结束之后还要进行土方开挖，应运用低应变动测法对整体钢筋混凝土进行检测，保证桩数不少于5 根，并且在检查过程中，要对土方开挖过程中裸露在外的桩体进行考量，并根据实际情况对其进行保护。

第三，对深基坑内支撑施工关键技术进行分析。在建筑深基坑中，其内支撑系统中的内容多种多样，其中包含围檩、水平支撑、水平立柱等。在施工之前，需要对支撑布置的方式、支撑系统预顶力要求、周边环境要求为基础计算工况。在内支撑建设过程中，需要梳理内支撑结构的施工顺序，控制开挖的深度和时间，提升检查的周密性，使得各个地方的建设具有协调性，并在各个结构相互契合过程中，保持正常功能，支撑到整体建设结束。

在内支撑系统施工过程中，要根据施工方案对深基坑结构整体稳定性进行保障。在周边支护发生形变时，内支撑系统能够发挥作用[6]。根据支护结构的特性可知，施工工序是由一侧向另一侧进行的，但是根据实际施工需要，从中间向两边开展施工也存在可行性。

4.3 深基坑土方开挖

在土方开挖时，尽管现在施工水平在不断上升，但是此施工过程中仍旧存在一定的不安全因素，需要施工人员对其进行有效地解决。

首先，需要对其中的关键节点进行有效控制，严禁出现超挖的现象，保持匀速开挖，以便对开挖的速度进行有效控制，避免进程过快造成土方变形，甚至对周边土体的稳定性造成影响，出现塌方的可能，使得现场管理出现困难等情况。因此在土方开挖过程中，需要进行分层，每一层干燥土质挖深不能超过3 m。若是遇到软土层，则实际开挖的深度不能超过5 m。此时一定要谨记，若是没有对深基坑进行基础支护，则需要减少基坑开挖后暴露的时间，减少深基坑由于水分流失出现变形的情况。如在周围设置了具有一定支护或是防范作用的围护桩、锚索等，深基坑维护周围的土体仍旧会发生偏移[7]。

其次，深基坑底部存在变形或是土体隆起的情况，大部分是因为上部土层开挖造成的卸荷回弹。还有一部分是因为土方开挖对土体造成严重的挤压作用，此种作用使得土体出现了塑流。土体从物理学角度而言属于连续体，即一段土体发生事故，则与其连接的土体也会发生相应的位移，使得周边的土体不断出现沉降或侧移的情况，进而造成周边建筑物或是管线等出现损害，丧失主要的使用功能。

最后，在施工过程中，要对各个环节给予高度关注，从各个层面开展施工控制，提升实际建设效果。在开挖过程中可应运用人工与机械配合的方式，当机械挖掘的深度与设计的深度接近时，应先预留出50～80 cm 的土层，再配以人工挖掘的方式进行。若是土层位于岩层的下方，并且当时的条件不利于挖掘工作开展时，可以运用爆破的方式松动土方，但是要注意爆破时火药的用量，避免爆破对周边的物体造成破坏。在土方作业之前，需要提前查明基岩面和周围土体之间是否存在断层、裂缝等情况，若存在要对其进行及时处理。

4.4 支撑拆除

在地下主体结构建设时，需要拆除混凝土内支撑梁。拆除下层混凝土支撑时要注意保护深基坑支护结构主体，避免上层支撑及钢管立柱受到损坏。钢筋混凝土水平支护过程中要采用人工凿除的方式或是运用爆破的方法进行。人工凿除会将支撑分为若干段，并运用起吊设备将其移出施工地点[8]。在移除之后对其作凿碎处理，并就地掩埋，防止其对整体施工造成不良影响。在爆破拆除过程中，需要根据实际情况，运用专业爆破人员开展爆破施工。在爆破之前需要对主体结构进行防护，以免对其造成影响。

5 深基坑施工BIM 技术应用分析

首先，BIM技术在模型创建中的运用能够贯穿于整个基坑建设生命周期中，包括设计、施工、检测等各个阶段。在设计基坑支护施工之前，应根据探测参数建立符合工程建设的模型，其包括地层、水文、支护结构、周边等信息，并且涵盖施工工序、进度安排、施工预算等资源配置信息，使深基坑建设模型具有科学性和合理性。为保证深基坑具有准确性和完善性，需要将各个信息之间的关系及逻辑性输入到模型中，进而为后续工作的开展提供基础[9]。

其次，在深基坑施工中，BIM模型能适当简化支护结构，并依赖计算机数据处理能力改善深基坑与计算机模型之间的互联性，进而控制失误率，提升整体工程建设效果。在现有造价软件中，不能对二维图纸中涵盖的数据进行直接统计，而运用BIM技术创建深基坑施工模型，则直接能将其中的数据信息进行集成，并根据创建的模型进行规划。工程建筑项目的相关信息都需要统筹和计算，BIM技术的运用有效避免了人工计算量存在的误差，并且对支护工程设计方案的调整给予技术支持，使整体工程项目实现了自动数据实时更新，避免造价模型数据更新不及时造成的滞后风险。

最后，在工程建设管理过程中运用BIM技术，能提升现场施工的指挥能力，规范施工操作，使施工操作更具有科学性和合理性。深基坑施工具有一定的复杂性和危险性，因此在构件施工过程中，要对构件进行合理布置，以提升整体施工效果。但是二维图纸无法为整体施工提供帮助，并且还会对施工管理人员的现场指挥造成阻碍。BIM 技术的运用，能够有效改变二维图纸运用中的缺点，具有可视化、立体性、直接性的特点，能够帮助深基坑建筑进行外形构件和整体结构的展现。在三维立体效果下，深基坑施工技术的指挥效果得到有效提升，在施工时能够使其中的复杂节点得到良好控制，以此提升整体建设效果。

深基坑施工过程中，应跟随施工进度进行整体项目的管理。传统管理方式主要进行人工推动，使得整体项目的管理复杂程度不断提升。在实际管理过程中，一些细节节点容易被忽视，对整体工程进度管理效果造成影响。但是运用BIM模型，能够使施工规范化、合理化，能够根据相应的平台将材料信息和建设信息进行智能化管理，以此为基础，对各个环节所需要的材料用量进行合理计算，并根据实际需要和范围规定设置出施工整体方案，展现建设项目整体推进动态化的施工过程，为施工的控制提供技术性手段，使得施工规划和进度得到优化管理。