BIM 技术在地铁施工过程周边建筑加固中的应用

李竹贤

摘要：城市地铁一般会修建在城市的中心位置和一些人员相对比较密集的区域，地铁现如今作为人们日常出行的重要方式，受到广大民众的支持。在修建地铁的过程中，或多或少的会对周围的建筑物造成一定的影响，因此，必须要对周边的建筑物进行保护，以免在修建过程中使得周边建筑出现沉降和其他的破坏情况。

关键词：BIM技术;地铁施工;周边建筑

现如今，BIM技术能够很好的提供相应的技术手段，利用 BIM的信息化技术，能够将现有的建筑物信息储存到网上的数据库，利用空间坐标的技术，能够对建筑物位置进行准确的定位，将当前的建筑物与隧道等建筑之间结合起来，利用可视化技术，加入需要进行的加固措施，预测加固过程中可能会对建筑物造成的影响，从而能够提前避免在实际过程中出现的各种问题，减少施工过程安全事故的发生。

一、BIM技术概述

建筑信息模型BIM技术是现有的一种新兴的计算机建筑建模技术，主要是对各个项目信息能够通过建立三维模型进行有效分析，这种技术不仅仅只是局限于能够建立建筑的相关模型，还能够在整个建筑的施工周期内，将传统的粗放型施工转变成先进的集约型施工，BIM技术能够有效地进行施工控制，并且在可视化模拟方面有较好的应用，能够实现可视化效果的设计，以此来检验模型效果图，同时能够加入相关的时间信息，实现4D效果模型设计，同时还能够对整个施工过程进行有效的监控，能够管理相关的人员，避免在施工过程中发生问题，以此来提高工作的施工质量，BIM技术在整个施工过程中，要进行三维碰撞检验，三维虚拟施工以及4D模拟施工，能够有效地减少人员投入，对项目进行有效控制，实现资源的最大化利用。

城市地铁由于能够提供便利的交通，以及对城市空间内的交通状况产生较大的改善作用，从而在近些年来得到了快速的发展，同时地铁的布局一般会处于密集型建筑以及集中居住的环境区域内，地下管线分布复杂，在建设过程中必定会影响到周边的环境，在地铁的修建过程中也可能会引起施工区域的倾斜变形等问题，这些现象会对周围的各个建筑物产生不同程度的影响，导致建筑物出现倾斜开裂等问题，因此，在现有施工过程中必须要关注这些问题。

在现代，很多国内外的学者对于地铁施工中应该如何对周边建筑物进行保护进行了有效的分析，同时也提出了相应的解决办法。根据目前国际国内很多学者的研究成果表明，在地铁施工过程中，对周边建筑物的保护措施有很多种方式。因此能够有效利用BIM的优点，把周围附近的建筑物进行信息数字化并储存到数据库中，能够进行可视化处理，仿照地上，地下所有建筑物以及设施信号，在判断施工过程中的空间和距离，按照进度对相关点的测量，并模拟下一步的施工情况，预测可能会产生的一些问题，并提前做好准备。

二、BIM技术与建筑加固保护组合

在现代地铁的修建过程中，地铁的修建位置大多位于城市中心区域以及在居民区和商场附近，一些地铁大多会建设在地下，在地铁的施工过程中，会对临近的大型建筑物以及居民区域产生一定的影响，导致发生一些安全问题。为了能够有效地进行施工，就要借助BIM技术，以帮助完成安全的施工过程[1-2]。

将BIM技术与建筑物进行加固的技术结合起来，同时将时间因素也考虑进去，通过4D的模式对整个施工过程进行模拟，模拟后的结果与实际运行的结果进行比较分析，能够对最终的施工效果进行有效评估，从而根据现有的实际状况调整相关的加固措施，能够利用较为合理的处理措施，得到较好的加固效果。

1.加固措施

（1）注浆加固

在有关建筑物自身加固方式选择上，最常用的方式就是对地基进行注浆加固，而注浆的分类也比较多，按照注浆压力能够分为静压注浆和高压注浆两类，这种注浆的方式在我国地铁施工过程中，尤其是在一些深基坑开挖地铁站施工，以及有关的居民楼加固等过程中有了比较广泛的应用，能够通过注浆施工加固地基，并隔离有影响的区域，从而保护建筑物不会发生沉降的现象[3-4]。

（2）隔离桩法

利用隔离桩法能够有效地控制在地铁隧道内的深基坑开挖施工，引起的对周围地基的变形影响，能够将地基发生变形的区域有效地限制在隔离桩的范围之内，从而能够通过间接的方式达到加固地基的目的，避免向建筑物地基的区域发展。

利用这种方法，能够将地铁施工过程中对建筑物的影响降到最小，而且对地基中水压力以及土壤密度产生较小的影响，能够真正的影响现有的地下原始状态，对隔离桩外的建筑物产生的影响也非常的小。

（3）地下连续墙

在地铁对深基坑开挖时可以利用连续墙隔断法，这种方法具有结构刚度大，整体性，耐久性好的特点，能够紧紧的依靠现有的建筑物进行施工，在施工过程中产生的噪音也比较少，所产生的振动幅度也相对较小。并且能够减少对附近建筑物的影响，通过利用地下连续墙的技术，能够有效地解决基坑外土体的位移，同时能够保证在附近的建筑物处于一个相对比较安全的状态之下，要相对的控制连续墙的位移，防止周围的建筑物可能出现的位移和沉降现象。

（4）其他处置措施

除此之外，通过在原基础上增补刚性桩，以分担原有基础的压力，一般采用的方式主要有树根桩，锚杆静压桩，微型钻孔钢管桩等。

2.对已有的建筑物监控

在施工过程中，要按照时间进度的推移，改变现有的监控位置，关注对关键部位的监控，监测的点应该设置在基坑周围以及容易发生沉降变形敏感的框架柱、承重墙或者是拐角处，根据不同的保护措施，要设置不同的监测点，将监测到的数据实时的存入到数据库中，对现有的建筑物已经发生变形和位移的状况要进行评价，获取到相关的图表能够有效地开展下一步的施工，提供相应的参考。

三、建筑加固的BIM模型创建

要利用数据库的管理软件以及CAD软件，能夠建立有效的三维模型，用软件的方式能够实现加固措施过程检测，以及施工进度之间进行协调，并且加入时间信息结合BIM技术，能够在施工进度模拟管理上，实现4D技术的应用[5]。

1.模型创建

在模型创建时采用专用的数据库，对所有的数据进行有效管理，输入输出所有模型的信息，图形显示以Auto CAD相关的平台，利用公司提供的开发包以及c++语言，进行BIM模型的显示，在Auto CAD平台上，能够编制相关的功能以及对操作界面进行编制，按照数据库的信息，交互获取数据显示到CAD平台上，软件开发的工具，能够实现人机交互操作，对现有的建筑和所要设计的地铁以及建筑物的加固措施等相关的信息输入，能够建立一定的模型。

首先要输入现在已有的建筑物的模型，包括一些外部轮廓形状相关的基础信息，以便在进行加固處理时，能够对位置信息进行有效的判断，使用BIM图形进行碰撞检测，避免在进行加固过程中与现在的建筑和地下的一些设施之间发生碰撞的现象。

其次，要输入现有地铁的空间信息，包括有关隧道的尺寸，车站的位置等等，也可以从其他的设计图中直接导入相关的信息，利用三维界面显示位置检查。

最后输入所要进行的加固措施，以及要创建的建筑物，例如隔离桩，隔离墙，注浆孔等等。在这个过程中，对地下的管道，电缆等空间的位置也要进行输入，要避免在进行加固时对电线电缆管道造成破坏。

所有的建筑物以及相关的信息在输入之后，要对空间位置进行有效合理的判断，加固措施是否做到符合标准，隔离桩，隔离墙建筑物之间，距离是否符合标准，所打孔的位置与现在已有的基础是否相交，并要获取碰撞列表，以便在有问题的时候能够进行有效调整。

2.检测流程

在将时间添加到软件之后，按照现有的工程进度将数据输入到模型中，软件会自动的更新相应的图形，显示在加固之后所造成的建筑物沉降变形，检测点的沉降，累计的信息，并且可能会产生最不利的影响，利用不同的颜色标注出来，以便提出相应的改革措施，防止更坏的结果出现。

在对加固的效果进行判断时，要注意应该提前使用一些技术手段，避免出现更大的危害，要减少对邻近建筑物的破坏与影响，同时要注重降低有关的处置费用，节约一定的成本。

四、获取结果

在利用BIM技术并且结合相关的技术软件进行利用时，地铁在施工过程中对邻近的建筑物可能会产生的影响都能够处于一个可控的范围，利用相关的软件能够对周围的建筑物可能发生的情况进行提前的判断，将BIM的4D虚拟施工技术应用其中，能够有效降低危害，同时节约了相关的维护成本[6-7]。

1.判断空间位置关系

通过将所有实体信息输入转化为数据后，能够以三维的形式显示在空间中的关系，并自动的判断各个建筑物的位置是否符合相关的要求，并进行一定的碰撞检验，观察出存在的不合理位置。

2.控制施工进度

利用事先制定的工程加工施工进度计划，在施工过程中按照原有的计划施工，如果在施工过程中速度与计划产生了一定的差异，就要分析相关的原因，并且采取一定的措施，软件也能够对现有的进度问题提供预警。

3.质量控制

在施工过程中，除了对邻近的建筑物要进行一定的监测外，同时对当前的施工构件等质量是否合格也要进行监控，对于一些关键的部位要进行多次的监控，要避免出现质量问题产生的事故，对产生的质量问题要及时的进行维修，在不符合标准的情况下不能够进行下一步的施工，将检测的数据输入软件后，绘制质量检测图标，查看所存在问题的原因。

五、结论

利用BIM技术与现有的建筑加固技术相结合，同时利用相关的软件能够判断现有的各个构件之间是否合理，同时能够有效地控制施工的进度，对现有的施工质量进行监控，以及材料也进行自动化的管理，依据软件的仿真模拟技术，能够判断可能会出现的变形趋势，以及判断是否能够有效满足需要加固的要求，提出相关的改进措施，在保证技术的同时还能够节约相关的成本。

参考文献;

[1]王雪青，张康照，谢银.基于BIM实时施工模型的4D模拟[J].广西大学学报（自然科学版）. 2015（04）

[2]童刚强，李洪涛，呙晶.深基坑邻近建筑物注浆加固技术[J].岩土工程技术. 2016 （01）

[3]桑培东，肖立周，李春燕.BIM在设计-施工一体化中的应用[J].施工技术. 2015（16）

[4]张建平，李丁，林佳瑞，颜钢文.BIM在工程施工中的应用[J].施工技术. 2016（16）

[5]BIM在地铁项目精细化施工管理中的应用案例研究[A]. 田佩龙，胡振中，王珩玮，张建平，邹东.第二届全国BIM学术会议论文集[C]. 2016

[6]浅谈BIM技术在地铁车站装修设计过程中的应用——以广州市轨道交通7号线鹤庄站为例[A]. 马竞.第二届全国BIM学术会议论文集[C]. 2016

[7]基于BIM的基坑5D变形监测[A]. 赵华英，陆扬，叶红华，陈陟，周智，赵亮，孙广礼，葛琳，梁士毅.第十七届全国工程建设计算机应用大会论文集[C]. 2014