BIM技术在深基坑内支撑拆除中的应用

武 俊，张 波，王华燕，章伟洋

(中国建筑第二工程局有限公司，广东 深圳 518045)

0 引言

随着建筑行业的不断发展和创新，BIM技术被广泛应用于建筑施工中。深基坑工程地下室结构施工受内支撑制约，内支撑拆除风险高，施工难度大，严重制约施工工期。为解决此类问题，利用BIM技术指导内支撑拆除施工，可降低安全风险，提高施工效率，降低项目成本，实现预期目标。本文以深圳市龙华区锦顺名居项目为例，阐述BIM技术在深基坑内支撑拆除中的应用。

1 工程概况

锦顺名居项目位于广东省深圳市龙华区，项目占地面积18 264m2，总建筑面积177 880m2，地下3层，局部2层，主要功能为住宅、公寓、商务办公及商业。基坑采用荤素咬合桩+锚索+内支撑的支护形式，基坑深11.5m，周长为557m。

地下室结构施工按后浇带位置分为A～G 7个区，结合分区情况与内支撑支护形式，将内支撑拆除划分为Ⅰ，Ⅱ，Ⅲ 3个区域(见图1)。I区为小环撑，对应A区；Ⅱ区为对撑，对应B区；Ⅲ区为大环撑，对应C，D，E，F，G区。各区内结构施工达到内支撑拆除条件后，独立拆除，通过分区拆除，可降低内支撑对地下室结构施工的影响。

图1 基坑支护三维效果

项目基坑支护设有1道钢筋混凝土内支撑梁，74根钢格构柱，环形内支撑梁尺寸为1.6m×1.2m，矩形内支撑梁尺寸为1.0m×1.2m，地下室外墙与基坑支护侧壁间净距为1.2m，腰梁外侧与地下室外墙间净距为0.2m，内支撑梁顶标高为-4.000m，底标高为-5.200m， 地下1层楼板面标高为-5.600m，内支撑梁底部与地下1层楼板顶部间净距为0.4m。内支撑与地下室位置关系如图2所示。

图2 内支撑与地下室位置关系

2 施工工艺

利用BIM技术模拟施工过程，具体流程为：地下室底板及换撑板施工→拆除与塔楼墙柱冲突的格构柱→地下3层结构施工→地下2层结构及换撑梁施工→拆除内撑梁及剩余格构柱。

2.1 地下室底板及换撑板施工

换撑板强度等级及板厚同地下室底板，采用素混凝土，如图3所示。浇筑时应充分振捣，保证换撑板与支护桩充分接触。在底板上450mm处预留地下室外墙施工缝，采用止水钢板挡水，待地下室底板强度达到要求后进行地下3层结构施工。

图3 地下室底板及换撑板施工

2.2 拆除与塔楼墙柱冲突的格构柱

塔楼墙柱为主要竖向受力构件，不能后浇，因此需找出与塔楼墙柱冲突处，对格构柱进行换撑处理。利用BIM技术对基坑支护模型与地下室结构模型进行碰撞，共发现内支撑与结构墙柱冲突8处。

换撑采用临时回顶钢管立柱桩，用20mm厚、φ700钢管及30mm厚钢板制成。底板浇筑前，预埋钢板和地脚螺栓，并在底板面设置钢板，钢板与临时立柱桩底焊接，支撑梁处采用植筋，植入地脚螺栓与钢板连接，后与临时立柱桩底焊接，完成立柱桩安装，临时支撑与底板连接如图4所示。施工前，利用BIM技术制作格构柱换撑施工模拟动画，进行三维交底。

图4 临时支撑与底板连接

2.3 地下3层结构施工

底板及换撑板施工完毕后，进行地下3层结构施工，依次进行墙柱及梁板钢筋绑扎、架体搭设、模板安装及加固、混凝土浇筑，在地下室底上450mm处预留外墙施工缝并焊接止水钢板。

施工时格构柱与结构冲突，采用以下方法处理。

1)格构柱与梁冲突 格构柱与梁冲突处，梁纵筋尽量拉通，若梁纵筋遇格构柱无法拉通时截断，将截断的纵筋弯折，按要求焊接到格构柱角钢上，进行角钢补强，在格构柱周边0.5～1m范围设置施工缝，同时预留梁纵筋，并采用支撑架进行回顶，四周支撑架≥2排，待地下室施工完毕且拆除格构柱后再进行此处施工，梁纵筋截断后，二次施工时采用机械连接，如图5所示。

图5 格构柱与梁筋冲突处理

2) 格构柱与板冲突 格构柱与板冲突处，板钢筋尽量拉通，不能拉通时，板纵筋在格构柱周边0.5～1m 截断预留，并采用支撑架进行回顶，待内支撑及格构柱拆除完毕后进行该处结构施工，如图6所示。板筋截断预留时，采用绑扎搭接，搭接长度应满足对应的接头百分率要求，也可采用双面焊接5d(d为钢筋直径)进行连接。

图6 格构柱与板冲突处理

2.4 地下2层结构及换撑梁施工

待地下3层结构施工完成，进行地下2层结构施工，地下2层施工同地下3层，换撑梁与地下2层同步施工，采用植筋方式，施工效果如图7所示。

图7 地下2层结构与换撑梁施工

换撑梁施工时，其面标高同地下1层楼面标高，在基坑侧壁钻孔，将换撑梁钢筋植入基坑侧壁内，另一侧锚入地下室外墙，换撑梁布置间距为1.8m，与钢筋混凝土支护桩一一对应。换撑梁尺寸为400mm×500mm，面筋、底筋均为3φ22，腰筋为2φ22，箍筋直径为10mm，每间隔300mm布置1道。

由于换撑梁与腰梁间上下净距仅0.4m，为满足换撑梁混凝土浇筑空间，在换撑梁处地下室外墙安装0.1m高吊模，从吊模上方灌入混凝土，其余位置地下室外墙吊模高0.5m，换撑梁与外墙交接做法如图8所示。

图8 换撑梁与外墙交接做法

格构柱与墙柱、梁板冲突处理同地下3层。

2.5 内支撑拆除及吊运

施工前利用BIM技术进行施工模拟，以进度、成本、安全为主要考虑要素，合理安排施工。待换撑梁强度达到设计要求，拆除内支撑。项目内支撑划分为Ⅰ区小环撑、Ⅱ区对撑梁、Ⅲ区大环撑3部分，根据各区域工期安排，可对优先施工区域独立拆除。采用金刚石绳锯对内支撑梁进行分区域、分段切割。内支撑切割分段如表1所示。

表1 内支撑切割分段

内支撑切割时，尺寸为1.0m×1.2m的对撑梁切割长度≤1.8m，尺寸为1.6m×1.2m的环梁切割尺寸≤1.2m，严格按方案要求进行切割。

切割完成后进行内支撑梁的吊运，利用BIM技术提前规划运输路线，采用叉车和汽车式起重机进行吊运，共设置3个起吊点，运送时按规划路线运送至起吊点，由汽车式起重机吊出。内支撑场内运输路线如图9所示。

图9 内支撑场内运输路线

切割的内支撑梁块，由汽车式起重机吊出基坑后，转运至幼儿园区域进行粉碎，粉碎后回收其内部钢筋，将混凝土碾碎成石粉，用于地下室外墙的回填，可提高回填质量，变废为宝，降低施工成本，符合绿色施工的要求。

3 质量安全保证措施

1)为保证有效传递基坑侧壁土压力，消除安全隐患，换撑板浇筑时需使换撑板与支护桩充分接触并振捣密实。

2)内支撑梁底标高为-5.200m，地下1层板面标高为-5.600m，净距为0.40m，在结构墙柱与内支撑梁冲突位置，墙柱混凝土振捣困难，为保证浇筑质量，在内支撑梁上开φ70圆形洞口，将振捣棒通过圆形洞口伸入墙柱内，进行墙柱混凝土振捣。

3)叉车路过后浇带时，为防止后浇带周围出现裂缝须铺设钢板。

4)换撑梁与地下室外墙交接位置施工缝位于楼板上200mm，此位置为防水薄弱点，换撑梁混凝土浇筑不易密实，换撑梁与地下室外墙交接阴角位置也为防水薄弱点(见图10)。为加强薄弱点防水能力，采用BIM技术制作施工动画进行施工模拟，利用BIM技术可视化指导防水施工。

图10 钢筋混凝土撑换梁防水示意

5)内支撑拆除前进行施工作业或将其作为人行通道时，应在内支撑两侧设置安全防护。

6)为保证施工安全，内支撑切割时应严格控制切割尺寸。

7)内支撑拆除时，在支护桩顶冠梁设置监测点，监测拆除过程中基坑竖向位移和水平位移，各设16个监测点，当监测数据变化异常或达到报警值时，立即停止拆撑。

4 结语

以深圳市龙华区锦顺名居项目为例，依托BIM技术对内支撑拆除进行施工模拟，提前解决施工难题，依据BIM技术提供的有效信息进行合理判断，利用BIM技术可视化优势，对内支撑拆除的复杂工序进行可视化交底，提高工人的接受能力，降低质量安全风险，为后续类似工程施工提供参考。