PHC管樁BIM信息化配樁技術在施工中的應用

韓慶，紀來有，湯亮，李建華，趙繼成

（中國建筑第二工程局有限公司華南分公司）

1 工程概況

珠海機場改擴建工程航站樓工程位于廣東省珠海市金灣區三灶鎮，總建筑面積18.7萬m2，分為地上4層地下2層，建筑高度40.25m。采用旋挖灌注樁、預應力管樁樁基礎，建筑物樁基設計等級為甲級。其中，預應力管樁1009根，分為PHC（AB）型管樁端承摩擦型樁，樁端持力層為全、強風化花崗巖，樁端阻力特征值qpa=3500kpa～4500kpa，樁外徑D=600mm，壁厚130mm。抗壓樁及抗拔樁單樁豎向抗壓承載力特征值均為2600kN，抗拔樁單樁豎向抗拔承載力特征值為500kN?？箟簶队行堕L約為20m～50m，抗拔樁有效樁長約為28m～50m?？箟簶蹲钚堕L為20m，抗拔樁最小樁長為28m。本工程設計抗壓預應力管樁355根，抗拔預應力管樁654根。

項目處于丘陵與三角洲沖積平原交匯接觸地帶，地面標高5.98m～7.50m。場地原始地貌屬濱海平原地貌，原地勢低洼，后經人工填石、填土抬高平整。巖土層分為人工填土層、第四系海陸交互相沉積層、殘積層、燕山期花崗巖，工程地質條件復雜。

2 PHC預應力管樁施工重難點

本工程為臨海工程，根據地質勘察報告資料顯示，勘探點間距約30m，部分相鄰勘探點間距持力層起伏達到約13m，而施工圖中僅給出PHC管樁的長度范圍，抗壓樁有效樁長約20m～50m，抗拔樁有效樁長約28m～50m，未確定準確樁長。對于樁承為主、樁長為輔的PHC預應力管樁的樁長配置，傳統的配樁方法主要根據地勘報告鉆孔平面布置圖，結合樁基施工平面布置圖以及周邊鉆孔柱狀圖，采用內插法計算樁位的持力層標高，其計算過程繁雜、時間長，且因為無法確切知道樁位與各鉆孔的距離，當遇到巖層起伏較大的地質條件時，計算結果偏差較大，無法準確預判實際樁長。傳統配樁方法為確保安全性，往往偏于保守配樁，配樁過長，造成不必要的資源浪費。針對此問題，項目采用BIM信息化配樁技術，提前模擬、分析、計算出每根PHC管樁配樁長度，做到可視化動態配樁，減少管樁損耗率、加快施工進度、節約施工成本[1]。

3 BIM信息化配樁技術路線

BIM信息化配樁技術是將傳統的配樁技術與BIM技術相互融合，通過對地質信息、設計信息進行數據分析，創建出符合實際地質的三維模型，結合BIM智能化數據處理功能，計算出PHC管樁適配樁長，用于指導PHC預應力管樁合理化配樁。具體技術路線見圖1。

圖1 BIM信息化配樁技術路線

4 BIM信息化配樁技術要點

4.1 信息收集

①利用地勘報告及工程地質柱狀圖進行分析，提取各鉆孔點編號、坐標、孔口標高、地層編號、地層名稱、層底高程、分層厚度等關鍵數據。

②全面了解設計文件及施工方案，提取本工程PHC預應力管樁樁端持力層、樁頂設計標高、設計最小樁長、樁端貫入持力層深度等相關重要數據。

③結合工程超前鉆及PHC預應力管樁施工記錄或其他能反映地層信息的資料，對地層起伏較大區域進行修正，提高地質模型精確度，提高配樁準確率[2]。

4.2 信息處理

用Excel表對收集的數據進行信息處理，按AutoCAD Civil 3d點數據文件要求分層處理各層數據，保存為CSV文件格式。

根據已處理好的各巖層點數據文件，在AutoCAD Civil 3d中，通過點文件方式創建各巖層曲面，其創建方法如下：

①在“工具空間”中選擇“瀏覽”點擊“曲面”選擇“創建曲面”；

②展開“曲面”、“定義”、“點文件”、“添加”、“選擇點文件”點擊CSV文件格式確定“創建曲面”。

重復上述流程分別創建各層巖層曲面使其重疊，形成整個場地三維地質模型。

在AutoCAD Civil 3d中，將三維地質模型導出為RVT格式，再將文件導入Re‐vit中，結合樁基施工圖，通過樁端持力層、樁端入巖深度、樁頂標高等信息，創建PHC管樁模型。

4.3 信息使用

通過三維地質模型與樁基模型，可直觀了解PHC預應力管樁與持力層之間關系，利用三維地質模型與管樁模型，在Re‐vit中可自動計算出樁頂標高與持力層之間的實際樁長，合理進行PHC管樁配樁。

4.4 信息反饋

根據PHC預應力管樁當天施工記錄所反饋的地面標高及樁尖入土深度等數據，判斷該區域持力層是否與巖層曲面模型相匹配，通過該數據對巖層曲面模型進行調整及判斷相鄰區域持力層情況，使巖層曲面模型更加精準，提高BIM信息化配樁準確率。

5 BIM信息化配樁技術實施控制點

5.1 模型控制

三維地質模型的建模精度是影響BIM配樁技術的關鍵點，模型建立前應充分收集地質信息，主要從以下幾方面收集：

①勘察單位地勘報告、超前鉆詳勘數據；

②相鄰建筑物地勘報告或其他能反映施工范圍地質的信息資料。

5.2 配樁控制

根據BIM軟件所計算出來的配樁長度，結合建筑樁基規范進行PHC管樁配置，一個樁位的接樁口不能超過3處。配樁時，需充分了解所配樁型存在的幾種樁長，樁長規格越多，配樁的精準度越高、損耗率越小，但配樁時單節樁長需符合單節樁最小樁長及最大樁長。

6 結語

本工程共計施工PHC預應力管樁1009根，通過BIM信息化配樁技術提高了PHC預應力管樁配樁精準率，有效控制了樁長過剩問題。對樁頂標高控制情況進行統計分析，得出相關數據（見表1）。

表1 樁頂標高控制情況統計表

綜合表1數據分析，采用BIM信息化配樁技術可以看出樁長過剩長度≤0.5m，所占比例為94.6%，0.5m～1m之間所占比例為3.9%，而傳統的PHC管樁配樁技術按經驗值所占比例主要集中于0.5m～1m之間，因此，采用BIM信息化配樁技術不僅提高了配樁精準率，還獲得了良好的經濟效益[3]。

通過對BIM信息化配樁技術的應用分析，該技術的配樁長度值更接近實際值。相比傳統的配樁技術，BIM信息化配樁技術具有能夠有效控制樁長過剩問題、減少材料浪費、降低施工成本、加快施工進度等優點。BIM信息化配樁技術能夠使樁頂標高精準達到樁頂設計值，減少截樁、接樁事情的發生，并減少了對成品樁的二次擾動，對成品樁起到了有效保護的作用，提高了樁基工程質量。