BIM技术在罗源捞钢工程中的应用

原福建德盛镍业有限公司精炼分厂钢坯堆放区由于地下基础失稳，致使大约1.5~2万吨（约1250~2000块）钢坯下沉埋入地下，最大埋深约-30m，钢坯在下沉过程中带动周围土体位移，致使A~D列21~35线厂房基础及主体结构严重破坏，厂房屋面塌陷。现A~D列35~24线厂房主体结构及围护结构拆除，B~C列33~27线基础已经凿除。其中24~21线主体结构经后期复测、检查，确定其结构也已严重损坏、变形，无法继续使用，在基坑施工前需进行拆除。

拟建场地位于福建省罗源县罗源湾开发区金港工业区宝钢德盛不锈钢有限公司精炼厂内。钢坯打捞区域处在精炼厂垮塌的钢坯库内，东面紧邻钢坯生产线；南面靠近带钢厂房；西面贴近钢坯库未垮塌部分；北面贴近精炼厂电气室及设备维修间；东侧紧贴连铸钢坯生产线及与钢坯生产线平行布设有一条电缆沟；平行于带钢厂房外墙埋设有一条Φ1600的排水管及一条Φ400的输气管。

工程背景

本工程施工场地主要为淤泥、淤泥质土，该土层具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、灵敏度高等特点。基坑围护结构施工、土方开挖过程中会使周围土体产生较大的位移变形，以及可能产生较大的地下水位变化。这些变化情况都会使得周围建构筑物产生较大的位移变形，特别是基坑东侧的连铸生产线及北侧的转炉区域对位移变形的反应更加明显。因此在施工过程中要严密监测周围建构筑物的位移变形，及时采取应对措施，避免基坑施工中对现有厂房结构造成进一步的破坏。

根据已有的钢坯分布情况资料以及多次组织专家讨论方案，综合各方意见，从施工工艺、工程安全、经济性角度出发，考虑本基坑场地内存在下沉的钢坯、垮塌的原厂房柱基、原地坪桩等许多障碍物，地下连续墙的围护结构形式在本工程中较为复杂的条件下很难施工，因此本工程选择钻孔灌注桩+止水帷幕+内衬墙的围护结构形式，最终确定基坑围护平面采用圆形加西侧方形基坑的平面布置，灌注桩围护直径50米，总面积约为2164m2，基坑周长约为185m。小圆加方形基坑的平面布置方案有效的结合钢坯分布形状，减小了开挖面积，并增大了基坑距离周边厂房柱基的距离，即经济又有利于对周边环境的保护。

项目应用BIM技术的必要性和可行性

由于地下情况复杂，不仅有下沉的钢坯、垮塌的原厂房柱基、原地坪桩等障碍物，而且地质淤泥层厚，开挖面大，且不能扰动周围地基，围护要求高，施工难度大。单纯的2D平面CAD

图纸在众多的复杂构件中，已对基坑的施工开挖和支护指导作用力有不及。

通过BIM软件Revit结合动态工具Navisworks的使用，建立建筑信息模型，在前期对断桩和钢坯的倾覆位置及周边建构筑物范围有直观上的了解，有助于对施工方案和手段进行选择，同时动态施工过程模拟让施工工序及组织步骤，不再局限于二维横道图，统观全局的动态模型，避免了施工盲点，对控制工程的施工资源调配，把握关键节点，有极大的作用，保证了工程施工的顺利进行。

BIM软件在该工程中的应用

大致建模过程如下：

1)原型导入，分步建模：将原有CAD施工平面设计图导入Revit，通过设计及地质勘察资料和数据，用Revit按照大致工期安排，按照支护桩（全套管、螺旋和冲孔桩）—止水帷幕—外围高压旋喷桩—取土—打捞钢坯—清障—内衬墙支设的施工顺序先后步骤建立一个三维基坑围护模型，如图1、图2所示

图1罗源基坑围护CAD设计平面图

图2CAD导入Revit辅助建立分步3D模型

2)立体模型检查：通过分步建立的3D模型，可以从任意视角调取任意的截面，观察任意位置是否有构件不合理交错、体积碰撞、工序重复或疏漏等从CAD平面制作无法看出的细部、暗部构造。

3)统计材料用量，计算劳力分配：建模过程中，Revit软件自动根据属性设置对建模使用的材料分类，并对不同类型的材料使用量进行了信息统计，避免了繁琐的工程量的统计和计算，解放了设计人员的劳动力。

图3任意位置剖面观察

4)结合工具，动态模拟工况：3D分步模型建立完成后，通过Office的Project工具编辑工程进度，将Revit文件和进度文件一起调入Navisworks中，利用Navisworks特有的的Timesline工具，按步骤和类型，再现整个项目从成桩到冠梁以及内衬墙和内支撑逐步成型的整个施工过程。

图4材料用量统计表

图5施工过程模拟

5)多次模拟，综合比较，得出优化方案：模拟完成后，可根据实际需要情况，对模型和文件进行任意修改，例如加入某些具体的施工要素等，然后再次模拟检验，这样多次模拟情况对比，得到最优的设计施工方案。

图6基坑围护构架渲染示意图

主要成果

通过BIM模拟罗源钢坯打捞施工过程，优化了原有施工组织设计，在各施工环节原有计划上通过BIM软件的模型创建，并对比实际情况精细模拟，结合施工过程中的材料、人力调配使用跟踪，综合统计，通过BIM优化后的施工组织设计所创造的总体收益，比原有计划可节省劳力工450/人·日，各类机械台班约150班次，节省混凝土约700m?，施工交接顺利，施工效率提高显著，实现工期节约77天，成本节约250余万元的良好经济效益。

吴学峰 上海交通大学

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