基于BIM的混凝土管樁虛擬施工

李澳

摘要：混凝土管樁的施工質(zhì)量對工程建設(shè)質(zhì)量有至關(guān)重要的影響。對混凝土管樁的常用施工工藝進(jìn)行WBS分解，應(yīng)用BIM技術(shù)，構(gòu)建混凝土管樁三維模型，模擬混凝土管樁的施工過程，在施工前進(jìn)行三維施工技術(shù)交底，可視化地指導(dǎo)施工，以確?；炷凉軜兜氖┕べ|(zhì)量。

Abstract： The quality of the construction of concrete piles has a decisive influence on the quality of the construction of the structures. The construction techniques commonly used for concrete piles are broken down into WBS， and the BIM technique is applied to build a three-dimensional model of concrete piles， simulate the process of building piles concrete， present three-dimensional construction techniques before construction and visually guide construction to ensure the quality of the construction of concrete piles.

關(guān)鍵詞：BIM;管樁;施工

Key words： BIM;pipe pile;construction

中圖分類號：TU17 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2020）19-0140-03

0 ?引言

建筑信息模型 （ Building Information Modeling，BIM）技術(shù)具有可出圖形、可模擬、優(yōu)化性、協(xié)調(diào)性、直觀可視等特點[1]（圖1）。BIM技術(shù)的發(fā)展給建筑工程行業(yè)帶來了一場變革，運用BIM技術(shù)將傳統(tǒng)的平、立、剖面組成的二維圖紙轉(zhuǎn)化為三維模型，可彌補二維圖紙不直觀、項目各參與方溝通交流不便利等不足，通過與時間關(guān)聯(lián)形成4D，與成本關(guān)聯(lián)形成5D，連同建設(shè)環(huán)境和可持續(xù)性分析形成6D等（圖2），可以提高工程全壽命周期信息的管理，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享與協(xié)同管理[2]。BIM技術(shù)貫穿管樁的勘察設(shè)計階段、施工階段、竣工決算階段和交付使用階段可減少施工過程中產(chǎn)生的紕漏。

1 ?管樁BIM應(yīng)用

1.1 混凝土管樁設(shè)計選擇

建筑物的受力、抗震要求及工程所處位置的地質(zhì)情況影響混凝土管樁的施工設(shè)計，若設(shè)計過程中未考慮到管樁的施工對周圍建筑物的影響，采取了不佳的管樁施工順序、施工速率及施工工藝等會導(dǎo)致周邊建筑物輕則墻體抹灰脫落、重則墻地面開裂甚至對周圍路基產(chǎn)生影響。因而在管樁設(shè)計時，選擇管樁型號、樁長、管徑、樁頭、確定樁尖設(shè)計標(biāo)高、沉樁方式等過程中應(yīng)綜合考慮樁體的承壓、抗拔效果及擠土效應(yīng)對周圍建筑物、路基及水電管網(wǎng)等的影響。

1.2 管樁的施工工藝

管樁施工前應(yīng)做好準(zhǔn)備工作，包括平整場地、按圖紙測量放線進(jìn)行樁基定位、檢查打樁的機(jī)器設(shè)備及起重機(jī)、水電管網(wǎng)的鋪設(shè)、會審施工圖紙及做好技術(shù)交底以及確定樁基工程施工中的記錄員和監(jiān)理員的安排。準(zhǔn)備工作完成后按設(shè)計確定的沉樁工藝進(jìn)行沉樁。沉樁的方法主要包括錘擊沉樁法（圖3）、振動沉樁法及靜力壓樁法（圖4）。

1.3 管樁整體施工應(yīng)用

管樁施工前需要做到三通一平，根據(jù)設(shè)計的管樁施工圖進(jìn)行樁基放樣。將設(shè)計的管樁施工軸網(wǎng)CAD圖導(dǎo)入 Revit 軟件，根據(jù)施工需要的不同類別、材質(zhì)及尺寸的管樁構(gòu)建不同的族，再構(gòu)建整體三維模型，對于大量的相同的樁可采用復(fù)制或陣列命令。以某工程為例，圖5為工程中所用樁及承臺形式。

其次將 Revit 軟件構(gòu)建的三維模型（圖6a）導(dǎo)入 Navisworks 軟件中（圖6b）。

Navisworks軟件可制作虛擬施工動畫供施工人員快速查閱，關(guān)聯(lián)Project等可制作進(jìn)度計劃的軟件制作出的進(jìn)度計劃形成 BIM4D，指導(dǎo)施工進(jìn)度管理工作。軟件的模型文件信息分析和數(shù)據(jù)整合功能便于施工過程中各方協(xié)同管理。用Navisworks軟件中模擬施打群樁的過程，可根據(jù)基坑大小、樁的密集程度、規(guī)格和標(biāo)高，考慮擠土等因素確定樁的打樁順序。在此項目中，我們可以制作動畫對打樁過程進(jìn)行事先建模，通過模擬施工過程（圖7a），對各個樁長的設(shè)計進(jìn)行檢查，查看地基樁基礎(chǔ)是否合理，同時模擬地基情況，避免打樁過程中發(fā)生出現(xiàn)交叉、碰撞等問題。Navisworks模擬施工的動畫可制作成二維碼指導(dǎo)施工（圖7b）。在此動畫中，打樁按車間、技術(shù)車間、辦公（含餐廳）、輔助用房的施打順序進(jìn)行施打。同時也可將三維模型、進(jìn)度計劃等文件導(dǎo)入廣聯(lián)達(dá)BIM5D軟件中，通過軟件的項目資料、數(shù)據(jù)導(dǎo)入、施工模擬、物資查詢、合約視圖等功能將項目參建各方信息有效協(xié)同，改變了參建方傳統(tǒng)的點對點式交流，利于工程項目管理。