PHC管樁BIM信息化配樁技術(shù)在施工中的應(yīng)用

韓慶，紀(jì)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(jī)場改擴(kuò)建工程航站樓工程位于廣東省珠海市金灣區(qū)三灶鎮(zhèn)，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(yù)應(yīng)力管樁樁基礎(chǔ)，建筑物樁基設(shè)計等級為甲級。其中，預(yù)應(yīng)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(qiáng)風(fēng)化花崗巖，樁端阻力特征值qpa=3500kpa～4500kpa，樁外徑D=600mm，壁厚130mm?？箟簶都翱拱螛秵螛敦Q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(shè)計抗壓預(yù)應(yīng)力管樁355根，抗拔預(yù)應(yīng)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(biāo)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(jīng)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(zhì)條件復(fù)雜。

2 PHC預(yù)應(yīng)力管樁施工重難點(diǎn)

本工程為臨海工程，根據(jù)地質(zhì)勘察報告資料顯示，勘探點(diǎn)間距約30m，部分相鄰勘探點(diǎn)間距持力層起伏達(dá)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(zhǔn)確樁長。對于樁承為主、樁長為輔的PHC預(yù)應(yīng)力管樁的樁長配置，傳統(tǒng)的配樁方法主要根據(jù)地勘報告鉆孔平面布置圖，結(jié)合樁基施工平面布置圖以及周邊鉆孔柱狀圖，采用內(nèi)插法計算樁位的持力層標(biāo)高，其計算過程繁雜、時間長，且因?yàn)闊o法確切知道樁位與各鉆孔的距離，當(dāng)遇到巖層起伏較大的地質(zhì)條件時，計算結(jié)果偏差較大，無法準(zhǔn)確預(yù)判實(shí)際樁長。傳統(tǒng)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(fèi)。針對此問題，項目采用BIM信息化配樁技術(shù)，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(tài)配樁，減少管樁損耗率、加快施工進(jìn)度、節(jié)約施工成本[1]。

3 BIM信息化配樁技術(shù)路線

BIM信息化配樁技術(shù)是將傳統(tǒng)的配樁技術(shù)與BIM技術(shù)相互融合，通過對地質(zhì)信息、設(shè)計信息進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，創(chuàng)建出符合實(shí)際地質(zhì)的三維模型，結(jié)合BIM智能化數(shù)據(jù)處理功能，計算出PHC管樁適配樁長，用于指導(dǎo)PHC預(yù)應(yīng)力管樁合理化配樁。具體技術(shù)路線見圖1。

圖1 BIM信息化配樁技術(shù)路線

4 BIM信息化配樁技術(shù)要點(diǎn)

4.1 信息收集

①利用地勘報告及工程地質(zhì)柱狀圖進(jìn)行分析，提取各鉆孔點(diǎn)編號、坐標(biāo)、孔口標(biāo)高、地層編號、地層名稱、層底高程、分層厚度等關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

②全面了解設(shè)計文件及施工方案，提取本工程PHC預(yù)應(yīng)力管樁樁端持力層、樁頂設(shè)計標(biāo)高、設(shè)計最小樁長、樁端貫入持力層深度等相關(guān)重要數(shù)據(jù)。

③結(jié)合工程超前鉆及PHC預(yù)應(yīng)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(qū)域進(jìn)行修正，提高地質(zhì)模型精確度，提高配樁準(zhǔn)確率[2]。

4.2 信息處理

用Excel表對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行信息處理，按AutoCAD Civil 3d點(diǎn)數(shù)據(jù)文件要求分層處理各層數(shù)據(jù)，保存為CSV文件格式。

根據(jù)已處理好的各巖層點(diǎn)數(shù)據(jù)文件，在AutoCAD Civil 3d中，通過點(diǎn)文件方式創(chuàng)建各巖層曲面，其創(chuàng)建方法如下：

①在“工具空間”中選擇“瀏覽”點(diǎn)擊“曲面”選擇“創(chuàng)建曲面”；

②展開“曲面”、“定義”、“點(diǎn)文件”、“添加”、“選擇點(diǎn)文件”點(diǎn)擊CSV文件格式確定“創(chuàng)建曲面”。

重復(fù)上述流程分別創(chuàng)建各層巖層曲面使其重疊，形成整個場地三維地質(zhì)模型。

在AutoCAD Civil 3d中，將三維地質(zhì)模型導(dǎo)出為RVT格式，再將文件導(dǎo)入Re‐vit中，結(jié)合樁基施工圖，通過樁端持力層、樁端入巖深度、樁頂標(biāo)高等信息，創(chuàng)建PHC管樁模型。

4.3 信息使用

通過三維地質(zhì)模型與樁基模型，可直觀了解PHC預(yù)應(yīng)力管樁與持力層之間關(guān)系，利用三維地質(zhì)模型與管樁模型，在Re‐vit中可自動計算出樁頂標(biāo)高與持力層之間的實(shí)際樁長，合理進(jìn)行PHC管樁配樁。

4.4 信息反饋

根據(jù)PHC預(yù)應(yīng)力管樁當(dāng)天施工記錄所反饋的地面標(biāo)高及樁尖入土深度等數(shù)據(jù)，判斷該區(qū)域持力層是否與巖層曲面模型相匹配，通過該數(shù)據(jù)對巖層曲面模型進(jìn)行調(diào)整及判斷相鄰區(qū)域持力層情況，使巖層曲面模型更加精準(zhǔn)，提高BIM信息化配樁準(zhǔn)確率。

5 BIM信息化配樁技術(shù)實(shí)施控制點(diǎn)

5.1 模型控制

三維地質(zhì)模型的建模精度是影響B(tài)IM配樁技術(shù)的關(guān)鍵點(diǎn)，模型建立前應(yīng)充分收集地質(zhì)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(shù)據(jù)；

②相鄰建筑物地勘報告或其他能反映施工范圍地質(zhì)的信息資料。

5.2 配樁控制

根據(jù)BIM軟件所計算出來的配樁長度，結(jié)合建筑樁基規(guī)范進(jìn)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(guī)格越多，配樁的精準(zhǔn)度越高、損耗率越小，但配樁時單節(jié)樁長需符合單節(jié)樁最小樁長及最大樁長。

6 結(jié)語

本工程共計施工PHC預(yù)應(yīng)力管樁1009根，通過BIM信息化配樁技術(shù)提高了PHC預(yù)應(yīng)力管樁配樁精準(zhǔn)率，有效控制了樁長過剩問題。對樁頂標(biāo)高控制情況進(jìn)行統(tǒng)計分析，得出相關(guān)數(shù)據(jù)（見表1）。

表1 樁頂標(biāo)高控制情況統(tǒng)計表

綜合表1數(shù)據(jù)分析，采用BIM信息化配樁技術(shù)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(tǒng)的PHC管樁配樁技術(shù)按經(jīng)驗(yàn)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(shù)不僅提高了配樁精準(zhǔn)率，還獲得了良好的經(jīng)濟(jì)效益[3]。

通過對BIM信息化配樁技術(shù)的應(yīng)用分析，該技術(shù)的配樁長度值更接近實(shí)際值。相比傳統(tǒng)的配樁技術(shù)，BIM信息化配樁技術(shù)具有能夠有效控制樁長過剩問題、減少材料浪費(fèi)、降低施工成本、加快施工進(jìn)度等優(yōu)點(diǎn)。BIM信息化配樁技術(shù)能夠使樁頂標(biāo)高精準(zhǔn)達(dá)到樁頂設(shè)計值，減少截樁、接樁事情的發(fā)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(hù)的作用，提高了樁基工程質(zhì)量。