BIM技術(shù)在深基坑工程中的應(yīng)用研究

王 薇

(華北水利水電大學(xué)，河南 鄭州 450045)

0 前 言

在建筑工程領(lǐng)域，BIM技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個(gè)階段。但在深基坑工程領(lǐng)域，BIM技術(shù)主要用于方案展示和土方挖運(yùn)過(guò)程的模擬，利用BIM生成基坑支護(hù)模型方面的探索少之又少。正處于初步發(fā)展階段，深基坑工程中應(yīng)用BIM的較少。深基坑工程屬于集地質(zhì)工程、巖土工程、結(jié)構(gòu)工程于一體的綜合性工程，受地域及環(huán)境條件的影響較大。本文將結(jié)合建筑業(yè)的BIM技術(shù)路線，將BIM技術(shù)應(yīng)用到深基坑工程領(lǐng)域。

1 工程概況

1)該工程±0.00標(biāo)高為96.10 m，自然地面標(biāo)高為94.35 m，車庫(kù)筏板標(biāo)高為85.15 m，開挖深度為自然地面下9.20 m。該基坑工程支護(hù)結(jié)構(gòu)安全等級(jí)為一級(jí)，局部二級(jí)，安全系數(shù)為1.10、1.20。基坑周邊超載設(shè)計(jì)取均布荷載值90～165 kPa。

本項(xiàng)目地處黃河沖積平原，地貌單一，地形平坦。工程涉及的地層結(jié)構(gòu)主要為雜填土、粉土、粉土夾粉質(zhì)黏土。水文地質(zhì)條件，穩(wěn)定地下水位埋深在現(xiàn)有自然地面下約11.85 m，高程82.5 m，屬第四系松散巖類孔隙潛水，地下水的補(bǔ)給主要為大氣降水，基坑開挖深度為自然地面下9.2 m，底標(biāo)高為85.15 m，地層3～8 m位置為上層滯水層，水量較大，8～12 m為不透水層，故本項(xiàng)目采用輕型井點(diǎn)降水。

2)支護(hù)方案設(shè)計(jì)。本工程支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用《理正深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件》。確定的支護(hù)結(jié)構(gòu)及支護(hù)形式如表1～2。

表1 支護(hù)結(jié)構(gòu)及支護(hù)形式

表2 邊坡土釘設(shè)計(jì)北立面、東立面錨桿、土釘設(shè)計(jì)表

土釘全長(zhǎng)設(shè)置對(duì)中定位支架，對(duì)中支架間距2.0 m，錨桿通過(guò)14#a槽鋼與噴射混凝土面層相連接。

邊坡錨索設(shè)計(jì)見表3。

表3 南立面、西立面錨索設(shè)計(jì)表

土釘與錨索全長(zhǎng)設(shè)置定位支架，間距2.0 m和-3.75 m處設(shè)置冠梁。

2 三維模型的建立

1)基坑體量的創(chuàng)建。Revit內(nèi)部提供的概念體量工具，可在項(xiàng)目前期的設(shè)計(jì)階段，幫助設(shè)計(jì)者快速確定建筑形態(tài)。同時(shí)通過(guò)概念體量模型可快速查看建筑的面積、體積參數(shù)等。還可在概念體量模型表面創(chuàng)建建筑模型中的墻、樓板、屋頂?shù)葓D元對(duì)象，完成從概念設(shè)計(jì)階段到方案、施工圖設(shè)計(jì)的轉(zhuǎn)換。

如圖1，完成概念體量的創(chuàng)建后，通過(guò)在概念體量模型的表面創(chuàng)建板構(gòu)件，實(shí)現(xiàn)了基坑護(hù)坡模型的創(chuàng)建。

圖1 三維模型的建立

2)構(gòu)件的參數(shù)化建模。參數(shù)化是建模的核心，建模主要通過(guò)拉伸、放樣、放樣融合、空心融合來(lái)實(shí)現(xiàn)異形構(gòu)件的創(chuàng)建。通過(guò)改變參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)族類型的參數(shù)化驅(qū)動(dòng)。以錨索為例，新建公制常規(guī)模型，軸線-參照線-錨索拉伸放樣創(chuàng)建-錨板錨片放樣融合創(chuàng)建-預(yù)應(yīng)力錨桿的創(chuàng)建(包括1鋼絞線的放樣創(chuàng)建、2鋼絞線保護(hù)套模型創(chuàng)建、3錨桿成組、復(fù)制 )錨桿支架的創(chuàng)建-錨桿端頭固定器的創(chuàng)建-水泥樁體的創(chuàng)建-傾斜錨墊板的創(chuàng)建，建成后將錨桿組合另存，并將另存的錨桿組合族分解、編輯、另存，每個(gè)構(gòu)件分別只留一個(gè)另存載入項(xiàng)目，便于后期統(tǒng)計(jì)各構(gòu)件數(shù)量。將錨桿各構(gòu)件載入并成組復(fù)制。同理結(jié)合深基坑支護(hù)，建立土釘、錨桿、錨索腰梁、樁等參數(shù)化族，形成參數(shù)化的構(gòu)件族庫(kù)，實(shí)現(xiàn)參數(shù)化建模。

3 基于BIM剖立面的圖紙生成(見圖2)

圖2 西立面、東立面支護(hù)形式(剖面2)

4 施工模擬

Revit可以實(shí)現(xiàn)直觀的可視化設(shè)計(jì)，進(jìn)行施工漫游。運(yùn)用Navisworks軟件進(jìn)行施工模擬，可在設(shè)計(jì)階段發(fā)現(xiàn)施工中可能存在的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)方案的優(yōu)化。

5 小 結(jié)

在設(shè)計(jì)階段采用Revit建模，可以實(shí)現(xiàn)直觀的可視化設(shè)計(jì)，且由于每個(gè)構(gòu)件及其所處位置在模型中都是唯一的，可以做到一處修改，處處更新，大大地提高了設(shè)計(jì)效率。借助Navisworks軟件進(jìn)行施工模擬，可在設(shè)計(jì)階段就實(shí)現(xiàn)方案的優(yōu)化，大大減少了返工現(xiàn)象，提高了設(shè)計(jì)效率。該方法對(duì)于類似的基坑支護(hù)工程，可提供參考。

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