BIM技术在高桩码头桩基施工中的应用研究

宋凯

摘 要 随着科学技术的发展，我国的现代化建设的发展也有了很大的提高。BIM（BuildingInformationModeling）中文一般翻译为建筑信息模型，它是一个建设项目物理和功能特性的数字化表达，是为其从策划、设计、施工、运维直至拆除的全生命期内所有决策提供科学依据的数据库，是项目各参与方进行协同、交互、共享的信息资源平台。BIM技术的研究与应用，将加快实现工程建设项目全生命周期的数字化、智能化，提高工程建设质量和安全，促进建管养的协调发展，它是工程建设向数字化、智能化、信息化发展的重要技术手段，是工程行业发展的必然趋势。

关键词 BIM技术;高桩码头桩基施工;应用

1BIM技术在港口码头施工中的应用

1.1 编码标准

在进行编码时，要严格按照规范性、一致性和完整性的基本原则，要求所有的工种都按照相同的标准进行建模，构件的名称、属性、定义要标准，信息要完整，要含有下游应用需要的信息。建设完善的类术语库，并对建筑信息模型和构件、建模工序定义等进行规范，并根据工艺要求和方案要求对BIM应用的适用等级进行规范。

在进行编码时，软件选用Revit2014为建模软件，遇到地形、水域、施工机械等无法使用Revit2014建模软件进行建模的异型构件，可以使用其他类型的辅助软件进行模型的搭建。选择出运码头定位点A为项目基点，所对应的坐标分别为166500.63，638303.6，其余的项目均按照基点坐标来进行计算，确保可以在模型中查询到各点的坐标[1]。

1.2 划分模型

此项目可以根据区域情况分成四个工作集，并根据项目名称对工作区域进行统一命名，命名内容主要包括码头等内容，并按照主要构件、项目名称、模型属性、构件命名、建模等级次序建立模型代码集。

1.3 沉桩方案

PHC管桩沉桩总体顺序：安排三条打桩船同时打桩，按梯阶式打桩。其中两条打桩船沉设#1～#3泊位码头桩，另外一条沉设#6～#8泊位码头桩。#1打桩船先打引桥桩，再施打码头平台桩，由下游往上游沉桩施工（共422根），#2打桩船以码头中部排架为界，由下游往上游沉桩施工（共491根）。#3打桩船沉设#6～#8泊位码头桩，由上游往下游打，最后沉设钢管防护桩（共264根）。

2桩基碰撞检验

根据《港口工程桩基规范》和《高桩码头设计与施工规范》，应在施工前检验桩基是否存在碰撞。桩基碰撞验算通常采用公式法，计算两根桩正位时的最小净距，但公式法验算工作量大，且桩的位置和碰桩情况并不直观。利用CAD三维建模可以直观地观察和反应碰桩现象，但需要多次利用交集命令检查相邻两根桩的碰撞情况，较为烦琐，且无法快速、简单求得相邻桩基间的最小净距。通过运行碰撞检查命令，检测出两对桩基（C16/C17、E16/E17）之间发生了碰撞。随后，通过调整桩身斜度，消除了两对桩基间的碰撞问题[2]。

3打桩过程模拟

3.1 模拟目的

科学合理地安排打桩顺序，避免打桩过程中出现“交叉”和“碰撞”等问题至关重要。工程应用的Navisworks软件，对桩基施工顺序安排进行了前期模拟，并结合模拟结果对打桩顺序安排进行优化，避免打桩过程中出现“碰桩”和“碰船”，保证了桩基施工的顺利完成。

3.2 软件工具简介

Navisworks软件是一款用于分析、虚拟漫游及仿真和数据整合的全面校审和三维数据协同BIM解决方案的软件。它的主要功能有模型整合、虚拟漫游、碰撞检测、冲突检测、4D/5D施工模拟、渲染、动画制作和数据发布等。TimeLiner工具是Navisworks软件的一个功能模块，它可以从外部导入施工进度计划，并将进度计划与模型构件关联，以进行4D模拟，并将模拟结果导出为图像和动画。

3.3 打桩模拟流程

（1）进度文件导入

首先将桩基的施打时间安排录入到Project软件，然后通过Navisworks的TimeLiner工具中的“数据源”选项卡将Project文件导入，并自动生成任务。随后通过设置TimeLiner规则编辑器，利用“桩号”属性将进度安排自动赋予每根桩基并绑定。若后续更改Project文件，只需点击同步即可完成Navisworks中的全部更新。

（2）打桩模拟

通过“配置”选项卡对模拟进行配置后，即可利用“模拟”选项卡对打桩过程进行模拟。利用模拟结果，直观地展示和验证打桩安排的合理性，对打桩顺序安排进行优化，并再次进行模拟。

3.4 桩身强度复核

按照JTS167《港口工程桩基规范》第5.1.1条规定，在计算桩使用期内力时，应考虑施工期产生的且仍然存在的内力。设计者应重视并加强对桩基选型起决定性控制作用的桩身强度复核：①施工期桩身强度复核，除常规的吊运核算外，还应对沉桩后桩基不同的受力状态进行复核。在上部结构未实施之前，桩基基本呈悬臂构件的受力状态，在水流力、波浪力、冰荷载和斜桩自重偏心荷载的作用下产生相关内力。②使用期强度核算时，桩身内力除按桩基与上部结构整体计算外，还应叠加施工期桩基自身悬臂状态下受水流力和斜桩自重偏心荷载作用产生的而使用期仍然存在的相关内力。当码头靠泊吨级和桩身自由长度均较大时，该项强度复核对桩基的品类或规格起决定性作用，尤其是斜桩。③当泥面以上桩自由长度较大时，应按JTS167《港口工程桩基规范》第5.1.4条、5.1.5条和附录E验算桩的压屈稳定，该内容在JTS141—2011《水运工程设计通则》中被列为强制性条款，而在多数设计文件中看不到该项验算内容[3]。

4结束语

①利用BIM技术，可快速、直观地校验桩基碰撞情况，测量相邻两根桩基间的最小净距，保证安全间距;②利用Navisworks的TimeLiner模块，对打桩过程进行事前模拟，有助于科学合理地安排打桩顺序，避免打桩过程中出现“交叉”和“碰撞”等问题。③BIM技术在水运工程中的应用尚属于起步阶段，应用案例主要集中在设计阶段和施工阶段的单项或某几项应用上，实现全生命期的协同应用将是下一步的工作重点之一。

参考文献

[1] 何关培.BIM总论[M].北京：中国建筑工业出版社，2011：107.

[2] 刘松.水运基础设施BIM协同设计云平台及其应用实践[J].中国港湾建设，2017，37（10）：74-77.

[3] 倪寅.BIM技术在水运工程中的应用[J].水運工程，2018，（4）：128-133.