摘要：近些年来，建筑工程逐步向高层发展，使得深基坑工程变得越发重要。深基坑支护技术是保证深基坑工程质量完好，提高建筑稳定性和安全可靠性的重要施工技术，而预应力锚索技术则可以保证深基坑工程边坡的稳定，二者相互合作，共同应用是保证深基坑工程能够正常开展的重要根本所在。BIM 技术是一种新型的设计方法，它实现了设计从二维空间向三维空间变革，从静态的信息向动态的信息发展的过程。将其应用在深基坑支护预应力锚索施工中，可以辅助工程师提前发现图纸中存在的问题，并采取相应措施进行处理。基于此，本文将结合实际的额工程项目，对BIM技术在深基坑支护预应力锚索施工中的应用进行详细的分析和探究。
关键词：BIM技术；深基坑支护；预应力锚索施工；应用
改革开放以来，BIM技术在建筑行业当中得到了广泛的应用，其具有的三维可视化、模拟性等特点，打破了传统设计与施工之间的壁垒，使所有无法解决的问题都变得不再有困难。在大型建筑深基坑支护工程中，预应力锚索技术是保证该工程施工中边坡稳定、支护工程能够顺利开展的额关键性技术手段。将 BIM技术合理的额应用在其中，可以使工程师的施工决策更科学、设计更可靠、措施更有效，为项目深基坑支护工程在预期时间内完成，且保证质量完好上提供了强有力的技术支持。
1、工程概况
湖南广电节目生产基地项目位于长沙市金鹰影视文化城、浏阳河畔，处于长沙及周边城区地质条件颇为复杂的地段。是一个集大型演艺活动、影视节目生产、艺术展览、创意工坊、观众参观通道等功能于一体的现代化“环球梦工厂”式的节目生产基地，是即将开发的马栏山创意集聚区的龙头项目。工程占地约 100 亩，建筑面积约 22 万 m 2，基坑周长约 1 110m，东西最长约为 410m，南北最宽约为185m，基坑面积约为 4.84 万 m 2。基坑支护开挖深度 3.4 ～16.4m。基坑支护工程主要采用旋挖成孔灌注桩 + 连系梁 + 预应力锚索 + 基坑侧壁砼护面形式，预应力锚索共计 2 066 根，成孔直径均为150mm。根据基坑周边环境的不同，基坑东侧为永久性锚索，其它区域为临时性锚索；锚索的道数随基坑开挖深度变化。
2、施工重难点
2.1 地理位置特殊
本工程处于长沙世界之窗与海底世界景区之间，基坑整体呈东高西低走势。场地东侧为一南北向延展的高坡，南侧靠海底世界景区且红线内场地埋设有电缆箱涵，距离本工程基坑边线 0.69 ～17.8m，东南侧电缆箱涵外侧设置有抗滑桩且东南侧有一变电站（2F，地下 1 层），另外沿红线自东向西为一系列园区内部用房（1 － 2 层，砌体结构或混凝土框架结构）及游泳池等构筑物，西侧红线内场地埋设有电缆隧道，距离本工程地下室外墙 23.1m。红线外为嘉华路，路宽约 12.0m。北侧依世界之窗景区且基坑边线距离用地红线 0.2 ～ 29.2m。锚索施工时应注重不能对周边建（构）筑物基础造成破坏。
2.2 地质条件复杂
根据本工程地勘资料，场地内粉质黏土、全风化泥质粉砂岩、强风化泥质粉砂岩及中风化泥质粉砂岩分布不具规律性，且成分差异性大，部分地段粉砂含量较高，出现多层大面积的软弱夹层，在高水力梯度下易产生流砂流土。地下水主要分为赋存于人工填土及第四系粘土层中的上层滞水、赋存于第四系淤泥质粉质粘土，及卵石层中的潜水、以及赋存于强、中风化基岩中的裂隙水；水位高，水量大，且地下水与浏阳河有密切的水力联系。
2.3施工质量要求高
预应力锚索施工是基坑支护工程中的关键分部工程，其质量将直接影响基坑支护工程的质量。影响锚预应力索质量的主要原因包括成孔、锚索制作安装、泥浆配比等，施工方案技术交底及施工现场管理也尤为关键。鉴于此，项目部成立 BIM 工作站，根据设计图纸、地勘报告，结合基坑周边地下管网环境进行基坑桩锚支护结构 + 环境 BIM 模型，科学合理指导预应力锚索的施工作业。
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3、BIM 技术应用
3.1 模型建立
（1）整体模型建立.在 Ｒevit 建模软件中项目环境下，根据设计图纸建立基坑支护结构整体 BIM 模型，包括旋挖支护桩、冠梁、腰梁、预应力锚索。（2）精细化模型建立。在 Ｒevit 建模软件中体量环境下，根据设计图纸建立预应力锚索的精细化模型，包括预应力锚
索的钢绞线、导向帽、注浆管、架线环、紧固环、锚垫板、锚具、波纹管及辅助材料等
3.2 碰撞检查及设计优化
利用 Ｒevit 建完模型后，生成． NWC 文件，导入Navisworks 软件中，利用 Clash Detective 工具进行同类构件之间（锚索与锚索）及不同类构件（锚索与旋挖支护桩、锚索与周边地下管网）之间的碰撞检查，自动生成碰撞报告。根据碰撞报告，对碰撞点逐一进行位置反查，找出有效碰撞点。通过碰撞检查共发现有效碰撞点 313 处，其中锚索与锚索的碰撞点占碰撞点总量的 91.7%，锚索与旋挖支护桩的碰撞点占碰撞点总量的 8.3%。因本项目基坑外围设计较不规则，转角偏多，故影响施工的碰撞点均分布于各阴角处，碰撞点具体碰撞位置包括预应力锚索自由段与锚固段。
BIM 工程师根据结构设计规范对预应力锚索每一个有效碰撞点进行钻孔角度的调整，并实时更新模型，再利用 Navisworks 进行施工碰撞检查模拟验证，形成预应力锚索施工前期问题报告汇总表，在表中提出针对各阴角碰撞点的建议优化方案，反馈至设计方。最终落实调整预应力锚索根数311 根（其中调整锚索与锚索间碰撞287 处，调整锚索与旋挖支护桩间碰撞 24 处），取消锚索根数 2 根，修改阴角 7 处。单根预应力锚索调整方式形成 Excel 文件，配合 BIM 模型进行图纸技术交底。各预应力锚索碰撞点调整方位包括垂直向上、垂直向下、放射式钻入，调整角度区间为［－ 3°，+ 3°］，满足了设计规范要求；此外，经设计院设计优化，将施工困难的基坑转角角度进行了相应调整，合理指导了锚索的施工作业。
3.3 锚索与原建（构）筑物碰撞调整
因项目所处位置特殊，锚索施工前必须先探查是否对周边建（构）筑物造成破坏。本项目基坑南侧地下有电缆箱涵，钢筋砼结构，底板底埋深自正负零以下 3.0 ～9.5m，距离基坑边线 0.69 ～17.8m根据基坑支护结构 BIM 模型及设计图图纸可以看出该处的锚索长度均≥23m，最长达 34m，锚索钻孔角度为 20°。通过 BIM 模型多位置、多角度测量观
察发现，此处第一排预应力锚索施工时，若钻入角度在施工允许误差（±3°）范围内稍有偏差，则会与电缆箱涵西北侧左下角部发生碰撞，当钻孔角度为16.5°时，碰撞则无法避免。经过在 BIM 模型中反复调整同时协同设计院结构师进行锚索受力分析验证后，最终确定将此处锚索向下调整 5°，即以 25°角方向进行钻孔施工。
3.4 地质条件较差区域的设计优化
从三维地质模型可以发现，基坑北侧地质条件最为复杂，但施工图中标示该处锚索设计与其它地质条件较好处相同，为了确保工程质量，BIM 工程师及项目技术工程师向设计院提出在该处增加锚索的建议，减小结构安全隐患。经设计院评估验证，对该处锚索进行设计调整，增加一排锚索，共计 17根，并新增至 BIM 模型中进行上下排锚索的碰撞检查，无碰撞点后再进行施工。
3.5 三维可视化交底
在进行三维技术交底动画制作时，需要先利用 Ｒevit 建模，生成 FBX 文件，导入 3Dmax 中，之后在根据优化后的预应力锚索模型及施工方案进行制作。利用精细化的 BIM 模型可以对人材机准备到锚索施工精确定位、成孔钻机就位、成孔施工、清孔、锚索制作安装、注浆等进行动态的展示。而借助BIM 化的新型沟通方式，可以向相关技术人员和作业班组展示出更科学、更精确的二维图纸信息，进而提高了技术交底的效率，实现信息多方随时共享。
结语
总而言之，对于地质条件复杂，周边环境特殊的深基坑支护工程而言，其预应力锚索施工的难度也会加大，为此，就需要借助BIM 技术的三维可视化、模拟性等特点，在预应力锚索出现碰撞问题时，可以及时的发现并将碰撞报告提交给设计院进行锚索的优化设计，从而制定出全新的三维可视化交底动画，减小了基坑结构的安全隐患，降低了锚索施工返工率，从而使工程的质量和安全方面得到有利的保障，并保证了施工进度效率的提高。
参考文献
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[2]BIM技术在深基坑施工课程教学中的应用[J].饶平平，张筱骏男，张朝阳.土木建筑工程信息技术.2017（05）
[3]BIM技术在超大深基坑进度管理中的应用[J].杨斌.江西建材.2017（11）
论文作者:贺大荣
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年7期
论文发表时间:2019/7/10
标签：基坑论文; 预应力论文; 工程论文; 模型论文; 技术论文; 深基坑论文; 结构论文; 《建筑学研究前沿》2019年7期论文;