BIM技術在樁基工程中的應用

周世炳

(浙江省地礦建設有限公司,浙江 杭州 310052)

1 概 述

我國的建設工程行業從2003年開始引進BIM技術,近幾年來在國內得到大力推廣,BIM技術應用的發展非常迅速。2016年住建部發布了《2016—2020年建筑業信息化發展綱要》的通知,強調在“十三五”時期使建筑業信息化得到全面發展,提升BIM等信息技術的應用水平[1]。

2 工程項目簡介及重難點

2.1 項目簡介

杭州至富陽城際鐵路工程土建施工SGHF-8標段項目位于杭州市富陽市G320國道,本項目包括：科受風井、科創園站—科受風井盾構區間及杭富線附屬配套工程。其中：

科受風井位于G320國道,沿G320國道東西向布置。科受風井有效站臺中心里程為右DK11+433.169,起點里程為DK11+312.844,終點里程為DK11+508.844,總長為196 m,科受風井設2組風亭,4個出入口。科受風井為地下兩層雙柱三跨箱型框架結構。風井圍護結構采用Φ1 000 mm@750的鉆孔咬合樁,采用明挖順筑法施工。

五號隧道起終點里程K11+220～K13+605,總長度2 385 m,其中隧道暗埋段K11+520～K13+385,長度1 865 m。本隧道K12+245.375～K13+605段位于土建施工SGHF-8標段中。區間采用明挖順筑法施工,圍護結構采用Φ1 000@750及Φ800@600咬合樁,兼作止水帷幕,標準段一序樁與二序樁交錯布置,相互咬合,咬合厚度250 mm/200 mm,樁中心間距750 mm/600 mm,最大深度24 m,最小深度為9 m。

2.2 項目重難點

線性工程設計與施工現場地質情況復雜；各專業工作環境密集；設備運輸通道狹窄；項目部距離現場較遠,對現場整體情況不太好把控,難以保證及時獲取現場實際情況的實時更新；施工過程中,操作與記錄均以傳統的基礎方式進行,施工精度、數據精度難免存在一定缺欠,粗放式管理難以改變各方面對施工的影響,導致工期難以控制。為確保項目施工進度及施工質量,本項目引進了BIM技術應用。

3 BIM技術實施

3.1 項目模型

3.1.1 圍護結構模型

本項目隧道及車站圍護結構由葷樁和素樁咬合而成,因此在建模前先創建葷樁和素樁的族文件,葷樁和素樁定義不同的顏色作為區分。在REVIT建模軟件中新建項目文件,根據項目信息創建標高軸網,導入葷素樁族文件以及CAD底圖,建立模型見圖1。BIM技術創建出來的工程參數化模型,充分實現了工程施工的可視化,能直接反映項目中各個構件的尺寸、位置、材質等信息,包含了工程的所有參數[2]。

圖1 圍護結構模型

3.1.2 三維地質模型

傳統的勘察報告采用大量繁瑣的柱狀圖、剖面圖、鉆孔平面圖來表現地質地層構造,工作量大且易出現偏差。我們通過BIM技術建立了三維地質模型(圖2),模擬土層與巖層的分布,同時根據已有設計圖紙建立了樁基礎模型。多專業進行整合,實現了基于BIM的三維地質模型的樁長校核應用。

圖2 三維地質模型

3.1.3 場布模型

在本項目中,場地面積雖大,但能夠用來施工作業的面積卻很少,使用了BIM技術模擬現場施工環境,根據不同工況對總平面布置實時進行動態調整,合理安排施工機械,在節約資源的同時保證了現場施工有序進行。場布模型見圖3。

圖3 場布模型

3.2 現場應用

傳統樁基施工通常由于工期緊,施工面多,多采用粗放型管理方式,樁基施工質量較難保證。采用BIM技術對樁基施工的各道工序進行精細化管理,詳細記錄施工數據,嚴格把控樁基質量。

3.2.1 樁基跟蹤

本工程采用廣聯達BIM5D軟件對施工過程進行管理。在樁基的施工過程中,把樁基工程的質量管理分解成一個個管控點的控制,而管控點的施工從小處入手,精細化管理每道工序,從而提高樁基整體施工質量。

首先確認樁基施工各個工序的質量控制要點,在BIM5D軟件中根據這些要點編寫樁基跟蹤管控點，見圖4。

圖4 樁基施工管控點

設置好管控點后在軟件客戶端為每根樁關聯樁基跟蹤任務,并將任務分配給施工員。現場施工員在樁基施工過程中同步記錄每道工序每個管控點的詳細數據,并拍照上傳，見圖5、圖6。

圖5 手機端樁列表 圖6 管控點數據記錄界面

每根樁的數據及時儲存在云端,上傳的施工數據可以在手機端或者網頁端實時查看,便于項目部管理。如果出現質量問題,云端數據直接定位到數據記錄人員,便于及時反饋,確保樁基施工質量。

3.2.2 施工進度控制

項目管理人員在實施進度計劃的過程中,運用動態控制原理,不斷進行檢查,將實際情況與進度計劃進行對比,找出計劃發生偏差的原因,實時調整進度計劃[3]。將編制好的project進度文件導入BIM管理軟件,進度計劃與BIM模型進行鏈接,生成帶有進度計劃的4D建筑信息模型。施工過程中將實際進度信息導入4D建筑模型,用不同的顏色區分按時完成的樁、提前完成的樁、滯后完成的樁,以直觀顯示工程的進展情況。項目部管理人員根據模型顯示的進度情況分析產生原因,調整進度計劃,對本項目進行動態管理。同時通過軟件的施工模擬功能生成虛擬施工動畫,發現編制的進度計劃存在的問題,如工作任務的時間先后錯誤等,從而提高了進度計劃優化的效率。

4 經濟效益

項目施工過程中用BIM技術進行樁長校核,可以精準確定樁長,從而減少鋼筋、水泥等材料的浪費,節省施工成本。BIM5D軟件可以記錄并存儲現場所有的施工數據,每個數據都可以溯源追蹤。項目管理人員因此可以對施工過程的每一個步驟進行精細化管理,從而提高了工程施工質量；保證了樁基施工一次成型,減少了返工造成的經濟損失。

5 結 語

BIM技術在本項目樁基階段的三維地質模型建立校核樁長、施工場地布置、樁基跟蹤的質量精細化管理,以及在工程進度動態化調整等方面的應用,已初步體現出BIM技術相比傳統施工管理的優勢,進而縮短了工期,提高了工作效率,保證了工程質量,降低了施工成本。