浅谈BIM技术在立井井筒施工组织设计中的应用

王为为

摘要：随着信息技术的飞速发展，建筑设计和施工设计逐渐从二维向三维甚至多维转变。近年来，BIM技术在房屋建设、桥梁隧道、市政工程等领域得到了充分的应用，并取得了显著成效，但在采矿方面应用较少。为加快信息技术与矿山建设的深度融合，助力转变矿山建设发展方式，提高立井建设质量和效率，本文在立井工程施工组织设计中运用BIM技术，以确保在施工组织设计中的三维数字化可以实现。

关键词：BIM技术;立井井筒施工;应用

1立井井筒施工中BIM的特性

1.1可视化

通过BIM进行三维建模，可以直观地反映井筒内部、梯子间、罐道、梯子间、罐道梁、提升设施等物理构件之间的关系。对于特定点和相关部件，模拟图像不仅可以旋转放大，而且可以更详细地了解每个关节的具体位置，帮助员工更直观、更清晰地进行操作。

1.2高效协调性

软件利用施工信息模型，在BIM模型中进行全面的碰撞调查，将碰撞位置提前与设计师反馈，减少施工期间设计错误延迟。问题发生后的纠正和重复会延迟施工时间并增加成本。可以使用BIM来协调和组织专业的项目信息。时间短、清晰准确、数据准确等组成。不同学科、空间、时间成本等协调整合的专业系统平台进行现场管理，使得管理效率得到有效的提升。

1.3模拟性

随着BIM的发展，这不仅体现在3D采矿模拟模型上，还结合时间（四维）和组合成本（五维）来模拟不同的紧急情况。在三维中，不仅可以模拟工程模型，还可以模拟许多新兴事件实验。在四维的情况下，可以通过结合时间来优化整个施工过程，避免在关键施工节点上浪费时间，指导施工。五维模式下，根据建筑物的实际情况，结合造价，实时控制和调整造价。

1.4全面性

BIM模型可以為每个参与者同步整个项目的质量、进度和成本。可以随时为制造商提供施工过程中所需的工程量清单、概算、各阶段材料准备等信息，使建筑材料的调配和运输具有前瞻性。并且可以通过BIM进行动态的现场施工跟踪管理。

2施工设计

2.1天轮平台布置

本项目采用2套单钩提升系统，2台提升机，13吨吊钩头和一个5立方米的铲斗。传统的方法是使用CAD进行二维设计。施工人员按计划安装。天轮位置设计不当，容易产生横向干扰。这些问题只出现在安装过程中，需要重新设计。这不仅耽误了工期，也浪费了人力物力。通过BIM技术直接进行3D平面设计，可以准确地显示出每个天轮的安装位置和交叉距离，杜绝了设计阶段的所有问题，更有效地开发施工和确保正确安装。天轮平台布置如图1所示。

2.2井筒设备布置

立井工程分为土表段施工、基岩施工（竖井掘进机）和地基施工三部分。表土段采用挖掘机人工操作，结构到达基岩段后停止施工。安装好安装段、路面、吊盘、封口盘，开始掘井机的操作，竖井掘进施工至设计井底标高，砌碹至马头门顶板;采用传统施工方法对马头门进行施工。

竖井工程分为土表段施工、基岩施工（竖井掘进机）和地基施工三部分。表土段采用挖掘机人工操作，结构到达基岩段后停止施工。安装节段、铰链、吊盘，封口盘，开动掘进机;车桥楼低矮设计，炮塔置于马头门上方;马头门顶板采用传统方法建造，操作路线和设备顺序对后续建筑的发展很有帮助。

2.3井筒施工设计

竖井深250米，为单层混凝土结构。土面墙模板选用一般下降金属模板，墙体部分高2米。因此，每2米设计为建筑断面高度，表土表面以下每4米为建筑断面高度。Revit是用于轴设计的一系列软件系统。“基本墙”命令用于绘制混凝土结构材料，“rebar”命令用于加固井。井完全按照设计进行设计。可以使用“复制”命令绘制相同的部分，直到绘制了整个井。马头门结构复杂，可以根据设计的形状和尺寸使用“室内模型”命令进行绘制。

3BIM技术在立井井筒施工中的应用

3.1施工演示，精确把控进度

根据BIM技术的仿真特点，将时间与三维模型相结合，对关键节点进行划分，对整个项目进行仿真模拟。在进行井筒装备施工之前，可以通过BIM技术将地图设计中的盲点和复杂的施工位置可视化，并可以使用三维数字化对施工进行模拟，在实际施工中对比井筒，如果发现有不合理的施工情况，应进行科学合理的设备布局，对井筒装备的施工进行指导。

3.2碰撞分析规避风险

由于井内空间有限，井设备安装吊板下落，吊板在安装前不能在梯子之间向上移动，施工中结构不可逆。在发生事故和重大人员伤亡的情况下，模拟施工可以大大避免危害。施工顺序对于油井、管道、水库梁、电缆、起重设备等井设备安装的碰撞，以及计划和位置之间的碰撞尤为重要。那些需要提前预留安装的或者防止前后工序颠倒不该安装的安装了，或根据施工模型和碰撞检测算法，不仅对水库梁、竖井壁、管道、设施和井结构进行动态检测和分析，还对施工过程和实际情况的关键节点进行优化施工，针对施工中的实际情况有了清晰的展示，同时降低了事故发生的可能性，其施工成本也得到有效的降低，使得在实际施工过程中可能出现的错误问题也得到有效的降低。

3.3施工安全质量管理

在进行立井筒装备进行施工的过程中，BIM技术可以进行跟踪、记录和分析等工作，并进行不同细分、程序、制造步骤、材料、设备和设备建造中的设施的信息。施工技术人员按照施工标准现场对比施工过程，及时了解质量、方法和项目工程以及工艺流程。材料消耗和设备使用基于时间管理和实时建筑变化进行有效的控制。

3.4精确管理优化成本

项目预算井设备工作量大、难度大。传统的成本预算已不能满足项目开发，耗时且容易出错。使用BIM技术可以提高效率和准确性。从成本预算上如果能提前预知施工问题，返工成本就会降低。BIM模型可以通过各个节点查询成本信息，也可以更新同时发生的工程变更信息。

3.5合同管理

BIM软件可以通过各个节点监控工作进度，包括已完成的工程量和已完成的计划量、实际单价、合同单价信息。同时可以了解分包商的分包商信息。如合同执行的情况等审核已完成的工程量，确定施工成本，使施工人员能有效控制成本。

结语

BIM技术在竖井工程施工组织设计中的运用，实现了竖井施工从二维设计到三维设计、四维施工的革命。同时，人们对于立井井筒的施工也从传统的施工方法中予以转变，全新的视觉体验提升了项目的施工水平。为此，在进行立井井筒施工过程中，BIM技术也实现了广泛的应用。

参考文献

[1]刘海龙.煤矿立井井筒装备设计与施工中的问题及对策[J].内蒙古煤炭经济，2020（19）：155-156.

[2]张吉星.深立井井筒快速施工技术应用[J].内蒙古煤炭经济，2020（06）： 158+160.