靜力切割與BIM結合的綠色施工技術在基坑支護拆除工程中的應用研究

王鑫　鐘煒

摘要：城市新建建筑施工過程中往往面臨基坑支護拆除工程，由于周邊施工環境復雜，環保要求比較高，政治影響較大，具有施工工期緊、低噪聲低揚塵、交通通行要求高等難點，傳統的基坑支護拆除技術很難達到預期要求。為解決這一問題，以某項目基坑支護靜力切割拆除工程為例，文章結合靜力切割技術與BIM 技術，對現有的拆撐工藝進行研究、改進和優化，為實現綠色施工做出努力。實踐證明，此兩種技術的結合，在基坑支護的拆除工作中效果較為理想。

Abstract： In the process of construction of new urban buildings， they are often faced with excavation support demolition project. Due to the complex surrounding construction environment， high environmental protection requirements， great political influence， tight construction period， low noise， low dust and high traffic requirements， the traditional excavation support demolition technology is difficult to meet the expected requirements. In order to solve this problem， taking the static cutting demolition project of foundation pit support of a project as an example， this paper combines the static cutting technology and BIM technology to study， improve and optimize the existing support dismantling process， and make efforts to realize green construction. Practice has proved that the combination of these two technologies is effective in the demolition of foundation pit support.

關鍵詞：靜力切割;BIM;基坑支護拆除;綠色施工

Key words： static cutting;BIM;demolition of foundation pit support;green construction

中圖分類號：U231.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2019）33-0255-03

0? 引言

在保證建筑諸如安全、舒適、經濟等性能的基礎上，在建筑的設計、施工等各個方面引入環境概念，是一個涉及多領域、多學科的復雜的系統工程[1]。伴隨我國經濟的發展，城市建設進程不斷加快，新建建筑施工中越來越多的開始關注環境保護問題。因為建筑物的施工過程周期較長，消耗資源量和能源量大，并且產生廢棄物多，提倡綠色施工，以節約能源、降低消耗、減少污染物的產生量和排放量為基本宗旨，這對于減少施工過程中對環境的影響具有重大意義。在工程建設中，綠色施工在保證質量、安全的前提下，以科學管理和技術進步，來節約資源并減少對環境的負面影響，實現四節一環保（節能、節地、節水、節材和環境保護）[2]。綠色施工的理念充分考慮并利用環境因素，施工過程中對環境的影響最少，符合現今的施工要求。本文以某項目基坑支護靜力切割拆除工程為例，在拆撐過程中采取靜力切割拆除方案，并引入BIM技術進行4D施工進度模擬，對拆撐工藝的優化設計進行了研究。

1? 靜力切割技術與BIM技術

1.1 靜力切割技術

在基坑支護拆除中，靜力切割技術主要運用金剛石鋼線切割機等繩鋸切割設備對基坑支護結構進行分段切割，并保證切割后的基坑支護結構的鋼筋混凝土仍然能夠保持其完整性。在切割完成后，通過利用起重吊機起吊至拖車等運輸設備，直接運離現場。

因為靜力切割技術施工過程中無振動、噪聲、粉塵，不對未拆除的結構物造成任何損傷，不對周圍環境造成污染，完全符合綠色施工的要求[3]。

1.2 BIM技術

建筑信息模型（building information modeling，BIM）是對于項目進行設計、施工和運營維護管理的一種新型過程方法[4]。伴隨著計算機技術的不斷發展，以Revit，Navisworks，Lumion等軟件為基礎，使三維模型的繪制成為可能，BIM技術集成了建筑工程項目各種相關信息的工程數據，為設計師、建筑師、水電暖鋪設工程師、開發商乃至最終用戶等各環節人員提供真實準確的模擬和分析[5]。

2? 靜力切割與BIM 技術在基坑支護拆除工程的應用實例

2.1 工程概況

工程名稱為某項目基坑支護靜力切割拆除工程，工程位于城市市區，周邊施工環境及環保要求比較高，政治影響較大。工程總建筑面積89500m2（其中地上建筑面積72500m2，地下建筑面積17000m2）;最高層數12層，最高高度64.18m;本項目共3個單體（綜合樓1棟，宿舍樓2棟），最大單體建筑面積58300m2，最大單跨跨度30m;基坑深度約為9m，地下2層。本工程基坑共設置一道鋼筋混凝土支撐，支撐底部設鋼立柱，待整個基坑換撐板帶澆筑達到100%強度后具備換撐條件拆除支撐梁，拆除支撐混凝土總方量約為1000m3。

混凝土支撐拆除自北向南，混凝土設計強度等級為C20，計劃澆筑混凝土強度等級為C40，待混凝土養護5d達到混凝土強度的50%以上即可達到原拆除支撐的設計要求。1-7軸按照施工進度要求，需將混凝土強度提高至C40，養護3d，達到50%，地下室外墻防水及保護層、土方回填分三段施工，保護層為30mm厚擠塑聚苯板B1級，隨鋪隨回填，外墻面積為4219m2，回填土為3：7灰土，分層夯實。土方回填總量約為7065m3。（圖1）

2.2 工程難點

①本拆除區域地處市區，揚塵污染防治管理要求較高，基坑拆除的工程量很大，在機械拆除進行中要對建筑結構、鋼筋成品采取保護措施，機械拆除后清理渣土工期長難度較大，故采用靜力切割施工方式完成拆除工作。

②拆除工程施工工期緊張，由于受場地條件限制，吊裝設備起重重量小，支撐梁起吊困難，混凝土的分塊小，切割工程量很大，出于提高施工進度的需求，投入的切割機械和吊裝機械及人員量大。

③考慮到基坑占地面積大，且結構底板不能在支撐切割拆除過程中受損，因此支撐梁的吊裝存在一定困難，為保證吊裝過程的安全，采用吊車吊裝。

④工程用電量大，要求總包單位提供100kVa以上的箱變，使其能滿足這些機械的供電量，現場二級配電箱至少需要5臺配置。

2.3 靜力切割及吊裝運輸

本工程支撐拆除主要采用靜力切割方式，切割機械主要為金剛石鋼線切割機。切割下的支撐梁由汽車吊吊出基坑外，根據工期要求，拆除時由外而里進行，支撐梁拆除順序為先切割支撐梁，后切聯系梁。

總體吊裝思路：本工程吊具使用200噸汽車吊，最大起吊半徑≤30m，15m內起吊重量控制在22噸，15-30m起吊重量控制在7噸。260噸汽車吊，最大起吊半徑≤40，15m內起吊重量控制在40噸，15-30m起吊重量控制在13噸，30-40m起吊重量控制在5噸。起吊半徑15米以內的區域，支撐拆除混凝土塊體重量控制在15噸內（即以對撐主截面1000*700為例，切割長度8.5米以內），起吊半徑15米以外的區域，支撐拆除混凝土塊體重量按實際情況及吊裝能力合理安排。

支撐梁切割：根據以上吊裝條件和理論數據，提前計算好混凝土塊重量并用紅漆做好切割標記，考慮支撐卸力后輕微位移發生變化，切割刀口要求成倒八字這樣利于后期吊裝。本工程繩鋸機械配置8-12臺，切割路線布置由繩鋸從基坑邊30m內區域由外向內斷開對撐梁、支撐聯系梁、環梁，直接用吊車吊出混凝土塊，大概順序先斷支撐梁，后斷主撐主要考慮水平撐卸力。排架允許承載力應大于切割后的鋼筋混凝土塊重量，保證在吊離前的混凝土塊體安全。為保證已施工結構的安全完整性，拆除支撐梁時，地下室換撐板帶必須達到設計值100%后方可進行拆除。計劃采用環撐板帶的混凝土強度等級為C40，按照混凝土齡期曲線，3d后達到50%。

鋼筋混凝土塊體在吊離過程中應穩定可靠。其大小應考慮吊車的選型及吊車起重穩定力矩且需滿足裝車要求，使其保證運輸過程的安全。大環梁與電梯井洞口及樓梯洞口重疊區域采取機械破碎方式，考慮其底部孔洞較大，整體切斷無法吊裝，需更換大噸位吊車吊運。（圖2）

2.4 BIM 技術在工程中的應用

在建筑項目施工過程中，BIM技術可以幫助我們進行4D施工進度模擬工作，實現建筑施工的全過程可視化，使施工人員能夠更加直觀地看到在施工過程中可能出現的問題，從而提前加以糾正，優化施工方案。

在BIM可視化功能的基礎上，模型信息與進度計劃可以被有效地連接起來，在關鍵線路中，四維仿真模擬能夠直觀的反應施工可能發生的情況，對于非關鍵路線，提前檢查的過程也能夠更大程度上的保證施工安全，一旦發現可能會出現的問題，應當積極采取相關解決措施[6]。

在項目進行中，可以按以下方式實現4D 施工進度模擬工作，首先結合施工進度表，把在Revit軟件中繪制的三維模型加入時間維度，BIM 技術在施工層次的4D模擬就完成了。通過對施工現場中起吊設備和運輸設備運動的模擬，場地狹小帶來的施工不便問題因而在施工前更好的得到了解決。當施工進度全部用計算機進行事先模擬，施工人員就能對支撐拆除的施工階段有更加直觀的了解，為施工方案的編制提供技術支持，保證了施工的安全和效率。

3? 結語

此基坑支護靜力切割拆除工程應用了BIM 技術和靜力切割結合的施工方法，相比于傳統施工方式，此方式更能保證施工進度，縮短施工工期;在拆除過程沒有污染和噪聲，使得拆除施工給工程項目周邊環境的不利影響降到最低。BIM 技術在基坑支護拆除施工中的應用，很大程度上降低了靜力切割后產生的混凝土塊向場地外運輸的難度，為現場施工方案的設計與實施提供了技術支持與保障。通過此次工程的實際應用表明，優化后的BIM和靜力切割技術在基坑支護靜力切割拆除工程的拆除施工發揮了積極作用，具有良好的社會效益與經濟效益。

參考文獻：

[1]中建建筑承包公司.綠色建筑概論.建筑學報，2002，7.

[2]綠色施工導則[J].施工技術，2007（11）.

[3]張志軍，肖列，姜早龍，吳晗，馮曉哲，李康.新型綠色靜力切割技術在城市核心區高架橋拆除工程中的應用研究[J].施工技術，1002-8498（2019）：04-0119-06.

[4]EASTMAN C. BIM Handbook： a guide to building information modeling for owners， managers， designers， engineers and contractors [M]. Hoboken： Wiley， 2011： 1.

[5]梁學艷.BIM 技術在沈陽地鐵車站設計中的應用研究[J]. 北方交通，1673 - 6052（2015）07 - 0107 - 04.

[6]劉陽.基于BIM的綠色施工技術在貴港某項目的應用[J].土木科建筑工程信息技術，1674 - 7461（2019）04 - 0088 - 08.