BIM技術在高樁碼頭樁基施工中的應用研究

宋凱

摘 要 隨著科學技術的發展，我國的現代化建設的發展也有了很大的提高。BIM（BuildingInformationModeling）中文一般翻譯為建筑信息模型，它是一個建設項目物理和功能特性的數字化表達，是為其從策劃、設計、施工、運維直至拆除的全生命期內所有決策提供科學依據的數據庫，是項目各參與方進行協同、交互、共享的信息資源平臺。BIM技術的研究與應用，將加快實現工程建設項目全生命周期的數字化、智能化，提高工程建設質量和安全，促進建管養的協調發展，它是工程建設向數字化、智能化、信息化發展的重要技術手段，是工程行業發展的必然趨勢。

關鍵詞 BIM技術;高樁碼頭樁基施工;應用

1BIM技術在港口碼頭施工中的應用

1.1 編碼標準

在進行編碼時，要嚴格按照規范性、一致性和完整性的基本原則，要求所有的工種都按照相同的標準進行建模，構件的名稱、屬性、定義要標準，信息要完整，要含有下游應用需要的信息。建設完善的類術語庫，并對建筑信息模型和構件、建模工序定義等進行規范，并根據工藝要求和方案要求對BIM應用的適用等級進行規范。

在進行編碼時，軟件選用Revit2014為建模軟件，遇到地形、水域、施工機械等無法使用Revit2014建模軟件進行建模的異型構件，可以使用其他類型的輔助軟件進行模型的搭建。選擇出運碼頭定位點A為項目基點，所對應的坐標分別為166500.63，638303.6，其余的項目均按照基點坐標來進行計算，確保可以在模型中查詢到各點的坐標[1]。

1.2 劃分模型

此項目可以根據區域情況分成四個工作集，并根據項目名稱對工作區域進行統一命名，命名內容主要包括碼頭等內容，并按照主要構件、項目名稱、模型屬性、構件命名、建模等級次序建立模型代碼集。

1.3 沉樁方案

PHC管樁沉樁總體順序：安排三條打樁船同時打樁，按梯階式打樁。其中兩條打樁船沉設#1～#3泊位碼頭樁，另外一條沉設#6～#8泊位碼頭樁。#1打樁船先打引橋樁，再施打碼頭平臺樁，由下游往上游沉樁施工（共422根），#2打樁船以碼頭中部排架為界，由下游往上游沉樁施工（共491根）。#3打樁船沉設#6～#8泊位碼頭樁，由上游往下游打，最后沉設鋼管防護樁（共264根）。

2樁基碰撞檢驗

根據《港口工程樁基規范》和《高樁碼頭設計與施工規范》，應在施工前檢驗樁基是否存在碰撞。樁基碰撞驗算通常采用公式法，計算兩根樁正位時的最小凈距，但公式法驗算工作量大，且樁的位置和碰樁情況并不直觀。利用CAD三維建模可以直觀地觀察和反應碰樁現象，但需要多次利用交集命令檢查相鄰兩根樁的碰撞情況，較為煩瑣，且無法快速、簡單求得相鄰樁基間的最小凈距。通過運行碰撞檢查命令，檢測出兩對樁基（C16/C17、E16/E17）之間發生了碰撞。隨后，通過調整樁身斜度，消除了兩對樁基間的碰撞問題[2]。

3打樁過程模擬

3.1 模擬目的

科學合理地安排打樁順序，避免打樁過程中出現“交叉”和“碰撞”等問題至關重要。工程應用的Navisworks軟件，對樁基施工順序安排進行了前期模擬，并結合模擬結果對打樁順序安排進行優化，避免打樁過程中出現“碰樁”和“碰船”，保證了樁基施工的順利完成。

3.2 軟件工具簡介

Navisworks軟件是一款用于分析、虛擬漫游及仿真和數據整合的全面校審和三維數據協同BIM解決方案的軟件。它的主要功能有模型整合、虛擬漫游、碰撞檢測、沖突檢測、4D/5D施工模擬、渲染、動畫制作和數據發布等。TimeLiner工具是Navisworks軟件的一個功能模塊，它可以從外部導入施工進度計劃，并將進度計劃與模型構件關聯，以進行4D模擬，并將模擬結果導出為圖像和動畫。

3.3 打樁模擬流程

（1）進度文件導入

首先將樁基的施打時間安排錄入到Project軟件，然后通過Navisworks的TimeLiner工具中的“數據源”選項卡將Project文件導入，并自動生成任務。隨后通過設置TimeLiner規則編輯器，利用“樁號”屬性將進度安排自動賦予每根樁基并綁定。若后續更改Project文件，只需點擊同步即可完成Navisworks中的全部更新。

（2）打樁模擬

通過“配置”選項卡對模擬進行配置后，即可利用“模擬”選項卡對打樁過程進行模擬。利用模擬結果，直觀地展示和驗證打樁安排的合理性，對打樁順序安排進行優化，并再次進行模擬。

3.4 樁身強度復核

按照JTS167《港口工程樁基規范》第5.1.1條規定，在計算樁使用期內力時，應考慮施工期產生的且仍然存在的內力。設計者應重視并加強對樁基選型起決定性控制作用的樁身強度復核：①施工期樁身強度復核，除常規的吊運核算外，還應對沉樁后樁基不同的受力狀態進行復核。在上部結構未實施之前，樁基基本呈懸臂構件的受力狀態，在水流力、波浪力、冰荷載和斜樁自重偏心荷載的作用下產生相關內力。②使用期強度核算時，樁身內力除按樁基與上部結構整體計算外，還應疊加施工期樁基自身懸臂狀態下受水流力和斜樁自重偏心荷載作用產生的而使用期仍然存在的相關內力。當碼頭靠泊噸級和樁身自由長度均較大時，該項強度復核對樁基的品類或規格起決定性作用，尤其是斜樁。③當泥面以上樁自由長度較大時，應按JTS167《港口工程樁基規范》第5.1.4條、5.1.5條和附錄E驗算樁的壓屈穩定，該內容在JTS141—2011《水運工程設計通則》中被列為強制性條款，而在多數設計文件中看不到該項驗算內容[3]。

4結束語

①利用BIM技術，可快速、直觀地校驗樁基碰撞情況，測量相鄰兩根樁基間的最小凈距，保證安全間距;②利用Navisworks的TimeLiner模塊，對打樁過程進行事前模擬，有助于科學合理地安排打樁順序，避免打樁過程中出現“交叉”和“碰撞”等問題。③BIM技術在水運工程中的應用尚屬于起步階段，應用案例主要集中在設計階段和施工階段的單項或某幾項應用上，實現全生命期的協同應用將是下一步的工作重點之一。

參考文獻

[1] 何關培.BIM總論[M].北京：中國建筑工業出版社，2011：107.

[2] 劉松.水運基礎設施BIM協同設計云平臺及其應用實踐[J].中國港灣建設，2017，37（10）：74-77.

[3] 倪寅.BIM技術在水運工程中的應用[J].水運工程，2018，（4）：128-133.