BIM建模辅助复杂深基坑开挖技术的应用

朱续生

(中建一局集团第五建筑有限公司)

大河城章项目位于阜阳市颍东区,本工程地块五场地标高为30.8m~33.8m,基坑开挖标高为20.8m,基坑开挖深度为10.00m~13.00m。基坑内坑中坑最低标高为13.25m,基坑内坑中坑开挖深度为6.15m,属于超过一定规模的危险性较大的分部分项工程。项目临近颍河,稳定水位高程为27.17m~27.74m(根据地勘报告),针对基坑开挖深度较深、筏板厚度厚、承台密集、高度大的这种工况的深基坑增加了土方开挖施工及坑内支护的难度,项目创新性的提出通过三维模型将各区域土方施工情况进行直观清楚的说明[2],避免开挖过程当中因为标高过多、边界不清晰导致开挖错误,特制定如下施工流程。

2.1 绘制CAD土方开挖图

在绘制开挖图纸之前深度理解二维图纸,在原先设计蓝图上获得标高[1],厚度等关键信息,节点部位需绘制剖面图,用来表示承台、桩、集水坑之间的位置关系(见图1)。

图1 坑中坑施工流程图

2.2 BIM模型深化

BIM模型深化需要建立BIM模型的目的是反映整个土方开挖后的现场施工情况。

导出土方整体施工效果模型使参与交底人员能够对土方施工最终完成面进行宏观认识(见图2、图3)。导出细部节点三维详图[3],标明各开挖区域标高,进行三维交底,使参与交底人员能够清楚认识到开挖区域标高范围,明确开挖施工工况,指导项目复杂节点处土方施工,减少错挖、超挖等现象。

图3 坑中坑开挖模型

2.3 三维可视化交底

通过应用BIM技术对各种不同开挖高度的基坑开挖剖面进行详细的放样,细化局部开挖节点结合坑内断面模型,提高现场施工效率。

2.4 测量放线

根据BIM模型确定的现场机械设备位置及作业范围进行施工。根据现场轴线控制桩,拉通线,按照图纸要求结合BIM模型确定开挖范围(见图4),撒白灰,标定开挖线。

2.5 土方开挖

利用挖掘机进行开挖,严格控制基底标高,并预留200mm土层。根据建设单位提供的控制点及高程点,建立轴线控制网及高程控制点。做好标高标志来控制基底标高和平整度,遵循“宁少勿超”的原则。根据施工图纸,确定承台处开挖深度、开挖范围,画出土方开挖施工图,用于指导现场施工。

2.6 垫层及边坡支护施工

垫层采用采用100mm厚的C15商品混凝土,集水坑侧壁及坑底均为100mm。采用商品混凝土浇筑前,须经过开盘鉴定,原材料材质必须符合相关标准及规范要求。为保证混凝土垫层的顶面标高,垫层混凝土浇筑前,插入钢筋作为标高控制桩,埋入土层250mm,外器250mm。混凝土采用平板式振动器或振捣棒进行混凝土振捣,利用刮杠刮平,以控制厚度,铁碗压实,木抹搓平,铁抹压光(见图4)。

图4 坑内边坡支护模型

2.7 基坑防水施工

在基层上弹好基准线,把卷材就位重新卷好,边向前滚动卷材,用压辊滚压,排除卷材与基层间的气体,使卷材与基层粘结牢固。大面积涂刮高聚物改性沥青防水涂料,铺贴自粘防水卷材。卷材收头采用橡胶涂料密封。防水卷材长边及短边搭接均不小于100mm。同一层相邻两幅卷材的横向接缝,应彼此错开1.5m以上,避免接缝部位集中。上层卷材纵横接缝与下层卷材接缝宜相互错开1/3~1/2幅宽,且两层卷材不得相互垂直铺贴[4]。

2.8 基坑底板钢筋绑扎

钢筋绑扎时,靠近外围两行的相交点每点都绑扎,中间部分的相交点可相隔交错绑扎,双向受力的钢筋必须将钢筋交叉点全部绑扎。基础底板采用双层钢筋,绑完下层钢筋后,摆放钢筋马凳或钢筋支架(间距以1m左右一个为宜),在马凳上摆放纵横两个方向定位钢筋,钢筋上下次序及绑扣方法同底板下层钢筋。由于基础底板及基础梁受力的特殊性,上下层钢筋断筋位置应符合设计要求。根据弹好的墙、柱位置线,将墙、柱伸入基础的插筋绑扎牢固,插入基础深度要符合设计要求,甩出长度不宜过长,其上端应采取措施保证甩筋垂直,不歪斜、倾倒、变位。

2.9 混凝土浇筑

为了确保底板混凝土不出现施工冷缝,所以采用斜坡浇筑技术“由远至近,斜面分层”的方法浇筑,从低处开始,沿长边方向自一端向另一端进行浇筑。本工程基础底板浇筑采用坡度为1:6左右,分层浇筑厚度控制在500mm左右,推移式斜面分层连续浇捣浇筑方法进行浇筑。泵浇筑带前后略有错位,形成阶段式分层退打的局面,以达到提高泵送工效,简化混凝土泌水处理,确保混凝土上下层的结合。

2.10 测温、养护

大体积混凝土应进行保温保湿养护,在每次混凝土浇筑完毕后,应及时按温控技术措施的要求进行保温养护,保湿养护的持续保温覆盖层的拆除应分层逐步进行,当混凝土的表面温度与环境最大温差小于20℃时,可全部拆除时间不得少于14d,应经常检查塑料薄膜完整情况,保持混凝土表面湿润。在保温养护过程中,应对混凝土浇筑体的里表温差和降温速率进行现场监测[5],当实测结果不满足温控指标的要求时,应及时调整保温养护措施。

施工中根据质量过程控制系列标准,按全面质量管理要求,实施全面、全员、全过程的质量管理。对工程的总体施工质量进行检查,并接受业主、设计、监理、质监部门的质量监督。

加强生产全过程控制,根据BlM的交底提前对复杂的节点进行质量交底,提出质量控制和验收标准,实行工序管理制度,由施工员及时协调,使各工序紧密衔接,施工员和专职质检员跟班检查验收,控制各工序质量。各班实行自检、互检和交接检制度,特别注意做好交接班工作。

认真做好各种原始记录和施工日记,做到准确、完整、齐全并及时整理汇总归档。做好信息反馈工作,以进一步指导施工。

为了保证施工质量,所有参加施工的人员均持证上岗。建立设备及材料质量台账。

在交底BIM时,对现场管理人员进行交底,提出质量控制的措施。反馈工作,以进一步指导施工。为了保证施工质量,所有参加施工的人员均持证上岗。建立设备及材料质量台账。

在交底BIM时,对现场管理人员进行交底,提出质量控制的措施。建立和健全状态标识的设置,以挂牌形式标识已验收、待验、合格及不合格。

严格遵守安全生产纪律和操作规程,制定专项施工方案,进行详细的安全技术交底。挖掘机挖土必须严格遵守由上而下、逐层进行,禁止先挖放坡脚或逆坡挖土。配合反铲挖掘机的清坡清底的工人,不准在机械回转半径下工作。清坡清底人员根据设计标高作好清底工作,不得超挖[6],如果超挖不得将杂土回填,以免影响基础的质量。

现场作业面需及时清扫,并洒水降尘。场内废弃物统一集中管理,现场整洁,每日清扫施工现场。夜间施工灯光应向场内照射,焊接电弧应采取防护措施。施工材料在运输过程中要定量装卸,避免运输过程中遗撒。现场堆放的原料应及时采用高密网覆盖。掏空清除的废渣及时运到指定的垃圾消纳场。加强环保意识的宣传,采用有力措施控制人为的施工噪声,严格管理,最大限度地减少噪音扰民。

利用BIM+VR可视化对作业人员进行直观交底,避免出现返工、超挖、错挖现象,施工工期能节约1/5,且又便于操作和施工,提高了开挖深电梯基坑及承台施工工艺水平,确保工程质量,加快了施工进度,节约了能源,减低了成本。此方法便捷实用,不需要复杂设备,施工操作性强,方便人员组织,可缩短工期,节约施工材料。

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