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      BIM在地鐵明挖車站施工過程的應(yīng)用

      2018-04-30 05:05:46劉明鳴
      關(guān)鍵詞:土方車站管線

      劉明鳴

      中鐵二十二局集團(tuán)軌道工程有限公司 北京 100001

      正文:

      在我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展相對較好的一些準(zhǔn)一線城市中,城市人口呈現(xiàn)為非常顯著的逐年遞增趨勢,這使得城市交通問題越來越嚴(yán)重。在交通立體化的網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中,挖掘開發(fā)地下交通空間資源隨之成為了解決城市交通問題的主要方法。在這樣的背景和大環(huán)境下,城市地鐵建設(shè)進(jìn)入到了飛速發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期。明挖車站是地鐵建設(shè)中的重要方法,但因當(dāng)前技術(shù)有限的原因,使得地鐵的明挖車站土建工程極易對周邊管線、周圍建筑物以及土層穩(wěn)定等帶來影響。建筑信息模型(BIM)是一種集合了工程學(xué)、建筑學(xué)以及土木工程的重要工具,其主要包括了以三維圖形為主、物件導(dǎo)向、建筑學(xué)相關(guān)的電腦輔助設(shè)計(jì),其可針對施工項(xiàng)目的全過程來加強(qiáng)對整個(gè)項(xiàng)目的全面管理,從而更好的保障工程的準(zhǔn)確性、高效性。筆者在地鐵明挖車站土建工程中,優(yōu)化工程全面管理,提出了BIM技術(shù)的應(yīng)用,現(xiàn)對其具體情況總結(jié)如下。

      1 BIM技術(shù)的概述

      BIM主要是指建筑信息模型,根據(jù)美國對BIM的定義來看,其認(rèn)為BIM實(shí)際上是一種對建筑項(xiàng)目功能和物理特征的綜合表達(dá)方法,是一種較為典型知識資源的共享方法,能夠?yàn)榻ㄖ?xiàng)目全生命周期提供各方面必須的信息,以便其決策參考所需,同時(shí)在項(xiàng)目實(shí)施各個(gè)階段,借助該項(xiàng)技術(shù),其還可為項(xiàng)目主體提供相應(yīng)的項(xiàng)目信息共享知識,確保各方面操作更為協(xié)調(diào)。BIM技術(shù)實(shí)際上是一種基于通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)上的操作技術(shù),一種全新的技術(shù)方法,在建筑行業(yè)已經(jīng)得到了公認(rèn),并且被廣泛運(yùn)用到了施工過程中,同時(shí)這也是CAD技術(shù)運(yùn)用于建筑行業(yè)一種非常重要的體現(xiàn),在推動建筑行業(yè)持續(xù)發(fā)展中具有至關(guān)重要的意義。BIM技術(shù)使得以往傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳遞方式與信息的存儲方式得到了改變,促使施工項(xiàng)目各個(gè)主體方之間的溝通交流的實(shí)現(xiàn)了有效強(qiáng)化,同時(shí)促使整個(gè)信息得到了全范圍的共享,從而促使建筑行業(yè)信息化技術(shù)得到了進(jìn)一步的提升。

      2 工程概況

      某市地鐵車站位于濱海大道位置某路口,該地鐵站的東北角是一個(gè)13層的住宅小區(qū),車站的西南角是一座220KV變電站,車站的上方分別有兩條35KV高壓線電纜架空通過,東南角是一座高爾夫球場,西南角是一處商業(yè)出租場地。該車站的整體結(jié)構(gòu)屬于地下三層三跨的箱型的框架結(jié)構(gòu),站臺則設(shè)計(jì)為島式站臺,其整個(gè)站臺的寬度為13m,車站的主體結(jié)構(gòu)的整體長度大約為521m,結(jié)構(gòu)頂板覆土的厚度約為3.2m,標(biāo)準(zhǔn)段的寬度大約為21.9m,底板埋深大約為26.8-29.3m。該地鐵車站的主體結(jié)構(gòu)主要運(yùn)用明挖順作法來進(jìn)行處理,基坑圍護(hù)則主要運(yùn)用φ1000@1400鉆孔灌注+φ609 t=16鋼支撐來構(gòu)建起內(nèi)部的支撐結(jié)構(gòu)。

      3 BIM建模分析

      本項(xiàng)目運(yùn)用Autodesk公司所研發(fā)的Revit軟件來進(jìn)行BIM建模,結(jié)合本項(xiàng)目地鐵車站的實(shí)際情況構(gòu)建起一個(gè)三維模型,借助Revit軟件不僅能夠呈現(xiàn)出較為完美的建筑物效果,同時(shí)其結(jié)構(gòu)的信息、材質(zhì)以及參數(shù)等均能夠?qū)嵤┳杂傻脑O(shè)定,見圖1。

      圖1 地鐵車站基坑支護(hù)三維模型

      4 BIM在明挖車站施工中的應(yīng)用

      4.1 管道模型分析

      本項(xiàng)目前期涉及管道遷改共6種10條管線,可供管道遷改的空間狹小且2次轉(zhuǎn)彎,轉(zhuǎn)彎時(shí)管道上下交叉重疊,為避免管道間出現(xiàn)施工干擾,因此根據(jù)管道遷改設(shè)計(jì)圖紙,借助revit軟件建立三維模型,施工前進(jìn)行管道遷改“碰撞試驗(yàn)”,見圖2。

      通過管線遷改模型的建立,6種管線有一個(gè)綜合直觀的立體效果呈現(xiàn),發(fā)現(xiàn)了設(shè)計(jì)中存在的一系列問題,比如說:解決了管線遷改綜合設(shè)計(jì)圖與各類專業(yè)設(shè)計(jì)圖紙路徑不符的問題,解決了管線綜合設(shè)計(jì)圖僅考慮安全間距而未考慮管線檢查井具體尺寸而發(fā)生干擾的問題,也解決了局部管線交叉發(fā)生碰撞的問題,為順利開展后續(xù)施工提供了極大的便利。

      圖2 管線交叉重疊重新調(diào)整相對位置

      4.2 基坑模型分析

      借助Revit軟件基于本項(xiàng)目的實(shí)際情況完成地鐵車站三維模型的構(gòu)建,結(jié)合本項(xiàng)目的實(shí)際情況來看,通過project軟件完成來對整個(gè)工序時(shí)間、順序的合理安排,并借助該方法,對基坑開挖的處理方法進(jìn)行了對比。通過對比結(jié)果顯示,在相同的施工條件下,雙側(cè)放坡開挖臺階收坡法能夠更好的提升土方開挖速度,節(jié)約了工期,見圖3。

      圖3 基坑開挖虛擬建造模型

      4.3 雙向開挖臺階收坡法

      在進(jìn)行車站土方開挖的過程中,針對中間采取拉槽放坡開挖,兩側(cè)采取臺階預(yù)留反壓土開挖的處理方法,借助這種處理方案,能夠有效實(shí)現(xiàn)基坑開挖安全以及提高施工進(jìn)度,保證了后續(xù)TBM過站節(jié)點(diǎn)要求。具體的施工處理方法如下:

      (1)冠梁下首層的土方在進(jìn)行挖掘的過程中,應(yīng)當(dāng)首先設(shè)置在第一道鋼支撐位置0.5m以下部位,沿著基坑的縱向拉槽來實(shí)施開挖處理,槽的兩側(cè)頂則需要各自保留3m左右的工作平臺,為第一道鋼支撐施工以及后續(xù)網(wǎng)噴提供相應(yīng)的工作平臺。

      (2)針對雙側(cè)臺階的頂部可以結(jié)合項(xiàng)目中鋼支撐位置的具體情況做出相應(yīng)的調(diào)整處理,以確保樁間噴射混凝土能夠得到更好的實(shí)施,又能夠借助該平臺來實(shí)現(xiàn)對鋼支撐的安裝處理,使得鋼支撐不會對整個(gè)土方開挖施工帶來任何不利影響,實(shí)現(xiàn)對整體施工進(jìn)度的提升。

      (3)考慮到雙側(cè)均有土方,各層之間需要保持平臺預(yù)留土與基坑拉槽開挖始終保持同步,循環(huán)進(jìn)行,直到開挖至距離基底標(biāo)高20-30cm,再通過人工或設(shè)備進(jìn)行修整,使其能夠達(dá)到標(biāo)高位置,以此實(shí)現(xiàn)對基底土穩(wěn)定性的保障。

      (4)拉槽放坡完成后進(jìn)行臺階收坡,臺階的高度保持在2.5m-3m范圍內(nèi),在實(shí)施收坡處理期間采取分層分片對稱開挖處理原則,保證開挖過程基坑側(cè)壁受力均衡,見圖4。

      圖4 臺階收坡示意圖

      4.4 BIM技術(shù)的應(yīng)用效果

      本項(xiàng)目在地鐵車站土建施工過程中,借助BIM技術(shù)的運(yùn)用,對施工前期地下管線遷改方案進(jìn)行了優(yōu)化,避免施工過程中的方案變更而延誤工期。對土方開挖方案進(jìn)行了調(diào)整,由單側(cè)開挖改為雙側(cè)開挖,場內(nèi)道路也進(jìn)了重新規(guī)劃,有原來的單向放坡雙車道,優(yōu)化為基坑中段側(cè)向進(jìn)出通道單獨(dú)設(shè)置,環(huán)向車流進(jìn)出場地,通過這種方式處理,能夠?qū)崿F(xiàn)土方開挖進(jìn)度提升,加快了現(xiàn)場施工進(jìn)度,保證基坑開挖安全的前提下保證了施工工期。在主體結(jié)構(gòu)施工中利用新技術(shù)對各種結(jié)構(gòu)尺寸及預(yù)留孔洞更加直觀的對工人進(jìn)行交底,取得良好效果。

      為此,本項(xiàng)目在進(jìn)行土建施工期間,借助BIM技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對整個(gè)項(xiàng)目順序、時(shí)間的模擬操作,從而發(fā)現(xiàn)施工方法存在的問題,提出新的處理技術(shù),從而確保項(xiàng)目施工安全、質(zhì)量、進(jìn)度、效益得到更好的提升。

      5 結(jié)論

      BIM技術(shù)已經(jīng)在國內(nèi)外各個(gè)建筑工程領(lǐng)域得到了廣泛運(yùn)用,并且經(jīng)過大量的工程實(shí)踐證實(shí)了BIM技術(shù)的有效性和實(shí)用價(jià)值,不僅能夠?qū)崿F(xiàn)對施工情況的模擬,制定科學(xué)的施工進(jìn)度計(jì)劃,優(yōu)化施工方案,同時(shí)還能夠?qū)崿F(xiàn)對工程造價(jià)的控制。在地鐵明挖車站土建施工期間,借助BIM技術(shù)可以更好的實(shí)現(xiàn)對各個(gè)操作環(huán)節(jié)的檢查,以便更好的采取有效的施工管理措施,保障項(xiàng)目的順利推進(jìn)。

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