CN109680984A - 基于bim技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法，包括步骤：S10：利用BIM技术对待拆除的既有风道结构建立BIM模型；S20：基于所述BIM模型，根据现场情况确定汽车吊的布设位置和选型，并划分施工区段，然后对各个施工区段中的待拆除的既有风道结构进行分块；S30：基于所述BIM模型，模拟排布各个施工区段的回顶支撑体系；S40：进行现场施工，按照BIM中的模拟结果，对待拆除的既有风道结构安装回顶支撑体系、使用金刚石链绳切割技术进行切割并吊运出来。本发明应用BIM技术进行模拟仿真，在确保安全可控的状态下节约了施工成本，提高了经济效益；同时采用金刚石链绳切割技术拆除结构，拆除过程中不会产生明显振动、过大噪声和扬尘。

Description

基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法

技术领域

本发明属于建筑施工技术领域，具体涉及一种基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构的拆除施工方法。

背景技术

地铁站、商场、医院等大型公共建筑复杂的钢筋混凝土风道结构在拆除及迁移改造中，往往由于结构较为复杂，拆除难度大，并且，在拆除过程中，容易产生剧烈的振动，影响周边的设施设备。

地铁站风道结构为地铁站与外界进行空气流通的主要通口，是地铁通风系统的重要组成部分。因此，地铁站风道结构的改造施工作业需在不产生明显振动、不产生过大的噪声、不产生扬尘的条件下进行。传统的地铁风道结构改造施工作业，在破除原钢筋混凝土结构、再进行新结构的施工时，常采用带风镐头挖掘机直接对结构进行打凿破除，所产生的剧烈振动将会顺着未破除的风道结构传递至地铁站内仪器设备间，所产生的严重扬尘将会顺着地铁的进风口进入地铁隧道及站厅内，对地铁运营造成严重的安全隐患。地铁站风道的顶板、底板、侧壁结构厚度较大，形状不规整，走向较复杂，位于地面以下较深位置，加大了破除作业的难度。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法，用以解决现有技术的不足和缺陷。

本发明基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法，包括步骤：

S10：利用BIM技术对待拆除的既有风道结构建立BIM模型；

S20：基于所述BIM模型，根据现场情况确定汽车吊的布设位置和选型，并划分施工区段，然后对各个施工区段中的待拆除的既有风道结构进行分块；

S30：基于所述BIM模型，模拟排布各个施工区段的回顶支撑体系；

S40：进行现场施工，按照BIM中的模拟结果，对待拆除的既有风道结构安装回顶支撑体系、使用金刚石链绳切割技术进行切割并吊运出来。

相对于现有技术，本发明基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法，应用BIM技术，对拆除整个过程进行模拟仿真，在确保安全可控的状态下节约了施工成本，提高了经济效益。同时，采用金刚石链绳切割技术拆除结构，满足了在钢筋混凝土风道结构拆除过程中需要无明显振动、无过大噪声、无扬尘作业的技术要求。

进一步地，步骤S10中，建立所述BIM模型的方法为，首先对场地及所述待拆除的既有风道结构的轮廓进行测绘，然后将所述测绘结果与施工图纸进行比较，最后再利用BIM技术建立所述BIM模型。

进一步地，步骤S20中，首先基于所述BIM模型，找出待拆除的既有风道结构的最不利构件，然后再进行后续的汽车吊布设位置和选型的确定以及施工区段的划分；

其中，所述最不利构件包括距离汽车吊布设位置最远的待拆结构、待拆结构的混凝土异形构件、厚度特别大的顶板待拆结构和/或长宽高比相差特别大的待拆结构。

进一步地，步骤S20中，根据所述测绘结果和现场平面条件，拟定汽车吊布设位置，同时以汽车吊起重性能最小值为起重限值划分施工区段，并按分块的最大体积限值对BIM模型进行分块。

进一步地，步骤S30中，对所述BIM模型模拟排布回顶支撑体系后，在BIM模型中模拟各分块的吊运施工，以确保相邻分块起吊后剩余分块不出现失稳现象。

更进一步地，步骤S40中，采用金刚石链绳切割技术对各个施工区段的各个分块进行切割，以及使用汽车吊吊离各个被切割出来的分块。

相对于现有技术，本发明基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法，应用了BIM技术，规划待切割的大厚度复杂结构的分块情况，清晰地反馈了各个切割分块的体积大小、形状，以及重量值，确保风道顶板各大厚度切割分块支顶到位，不超汽车吊的起重性能限载，使得整个切割、起吊过程安全可靠，绿色无污染，大大降低了安全事故可能发生的几率。同时，满足了在钢筋混凝土风道结构拆除过程中需要无明显振动、无过大噪声、无扬尘作业的技术要求。并且，从施工上，本发明工艺简单，操作简便，能够加快进度，降低成本，并能够取得良好的社会效益和经济效益。

为了能更清楚地理解本发明，以下将结合附图阐述本发明的具体实施方式。

附图说明

图1为本发明的步骤流程图；

图2为本发明基于BIM技术的操作流程图；

图3为本发明BIM模型的示意图；

图4为本发明BIM模型中划分施工区段和分块的示意图；

图5为本发明BIM模型中回顶支撑体系的排布示意图；

图6为本发明使用金刚石链绳切割技术的施工流程图；

图7为本发明回顶支撑体系侧向的示意图。

其中，附图标记为：

1-待拆除的既有风道结构、2-BIM模型、3-汽车吊、4-回顶支撑体系、5-木枋龙骨、6-U型顶托、11-限载5t的施工区段、12-限载3t的施工区段、p-切割分块。

具体实施方式

为解决现有技术存在的不足与缺陷，本发明提供了一种基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法，本发明施工方法针对结构厚度较大、形状不规整、走向较复杂、位于地面以下较深位置的风道钢筋混凝土结构，在无产生明显振动、无产生过大噪音、无产生扬尘的作业要求下进行结构改造施工作业。基于BIM技术创建三维模型，以各施工区段切割分块质量可控、体积大小均匀、排布规整为原则，对大厚度复杂风道结构的拟拆除部分进行分解。基于BIM技术分解后的大厚度复杂结构模型，对结构顶板的回顶支撑体系进行排布，并进行回顶支撑体系的三维仿真模拟验算，确保各复杂大厚度顶板切割过程中，回顶支撑体系受力稳定、支顶到位，在确保安全可控的状态下节约施工成本，提高经济效益。

以下以地铁站风道结构拆除为例并结合附图来详细说明本发明基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法：

一种基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法，包括S10利用BIM技术对待拆除的既有风道结构建立BIM模型、S20基于所述BIM模型，根据现场情况确定汽车吊的布设位置和选型，并划分施工区段，然后对各个施工区段中的待拆除的既有风道结构进行分块、S30基于所述BIM模型，模拟排布各个施工区段的回顶支撑体系和S40进行现场施工，按照BIM中的模拟结果，对待拆除的既有风道结构安装回顶支撑体系、使用金刚石链绳切割技术进行切割并吊运出来。请参阅图1，其为本发明的步骤流程图。请同时参阅图2，其为本发明基于BIM技术的操作流程图。以下详细地介绍每一步的具体操作。

S10：利用BIM技术对待拆除的既有风道结构建立BIM模型

请同时参阅图3，其为本发明BIM模型的示意图。因待拆除的既有风道结构1为旧有建造物，施工定位质量不能保证，且在覆土加载的过程中，待拆除的既有风道结构会出现一定位移及沉降，待拆除的既有风道结构迁移改造前，需对其轮廓进行测绘。以得到的测绘数据与项目的施工图纸进行比较，核实待拆除的既有风道结构拆除的范围。后根据建设单位提供的施工图纸，利用BIM技术建立待拆除的既有风道结构的BIM模型2，并分析大厚度复杂结构的形状走向。

S20：基于所述BIM模型，根据现场情况确定汽车吊的布设位置和选型，并划分施工区段，然后对各个施工区段中的待拆除的既有风道结构进行分块

根据待拆除的既有风道结构1的位置及场地条件，拟定汽车吊3平面布设位置，以及该布设位置可安排汽车吊3的型号大小范围。

在BIM模型2中，根据大厚度复杂结构的形状走向、待拆结构构件的几何尺寸、以及与拟布设汽车吊3位置的平面距离，找出一个或若干个待拆结构的最不利构件，特别是形状相对复杂的异形结构部分。

具体地，若干个最不利构件可从以下几个方面进行判断：

1)距离汽车吊布设位置最远的待拆结构；

2)待拆结构的混凝土异形构件；

3)厚度特别大的顶板待拆结构；

4)长宽高比相差特别大的待拆结构。

接着，根据选定的最不利构件的拆除方案，选定汽车吊3的型号。

然后，根据选定汽车吊3的起重性能，按“离汽车吊近，起重荷载大；离汽车吊远，起重荷载小”的原则，结合待拆除的既有风道结构1的形状走向，划分为施工区段11和施工区段12。各施工区段以汽车吊3起重性能最小值为起重限值。

请参阅图4，其为本发明BIM模型中划分施工区段和分块的示意图。其中，施工区段11为限载5t的施工区段，施工区段12为限载3t的施工区段。

具体地，各施工区段的待拆结构，以不超汽车吊起重荷载、体积大小均匀、排布规整为原则，在BIM模型上，将待拆除的既有风道结构1分解为小的切割分块p。

具体地，各施工区段根据拟定的待拆除的既有风道结构1的切割分块p的起吊限载，通过计算公式G＝V×γ反算得出待拆除的既有风道结构1的切割分块p的最大体积限值(其中，G为切割分块的重量，V为切割分块的体积，γ为钢筋混凝土容重，一般情况下，γ为2450kg/m³)。

然后，各施工区段待拆结构按最大体积限值对BIM模型进行拆分，并且，尽量使得各切割分块的体积大小相等、排布规律，提高切割效率。

同时，通过BIM模型中分解后得出的切割分块明细表，可复核并确保各个切割分块在施工区段的起重限值范围内。

S30：基于所述BIM模型，模拟排布各个施工区段的回顶支撑体系

在分解后的BIM模型中，对结构顶板的回顶支撑体系4进行排布，确保各复杂大厚度顶板切割过程中支顶到位。请参阅图5，其为本发明BIM模型中回顶支撑体系的排布示意图。

进行回顶支撑体系排布后，利用BIM技术，进行回顶支撑体系的三维仿真模拟验算。点选其中一个构件，即可快速查看该构件的受力情况计算书，确保回顶支撑体系不会出现局部受力不足而失稳的情况。

而后，通过BIM模型进行切割分块吊离原结构位置的施工模拟及动态演示，分析各切割分块依次吊运的过程，确保相邻切割分块起吊后，剩余切割分块不出现因回顶不充分而致失稳的情况。

具体地，根据施工工况及需要，在三维可视化状态下，依次模拟钢筋混凝土切割分块的起吊顺序，保证相邻切割分块起吊后，剩余切割分块皆有两处木枋龙骨作为支撑点。从而，确保剩余切割分块不出现因回顶不充分而致失稳的情况。其次，在三维动态施工模拟的过程中，可判别切割分块的起吊顺序是否存在其他潜在的安全隐患。

S40：进行现场施工，按照BIM中的模拟结果，对待拆除的既有风道结构安装回顶支撑体系、使用金刚石链绳切割技术进行切割并吊运出来

金刚石链绳切割技术的切割拆除原理为：高速回转机械在带水作业的状态下拉动金刚石链绳，使得金刚石链绳与钢筋混凝土结构充分地发生高速摩擦，从而无尘无振动地实现对钢筋混凝土结构切割。

具体地，步骤S40包括1)进行施工放线、2)进行金刚石链绳引孔点、切割分块吊点的施工、3)搭设顶板切割分块的回顶支撑体系、4)使用膨胀螺栓固定金刚石链绳回转机械、5)在回转机械上安装穿过引孔点的金刚石链绳、6)使用金刚石链绳高速转动切割钢筋混凝土结构和7)使用汽车吊吊运钢筋混凝土切割分块。如图6所示，其为本发明使用金刚石链绳切割技术的施工流程图。

1)进行施工放线

在确定好立杆排布、待拆除的既有风道结构的切割分块及吊离顺序后，导出二维平面图，并按次序进行编号，对现场人员进行交底，指导施工作业。

首先进行施工放线，根据BIM分割结果，划出分块切割线。

2)进行金刚石链绳引孔点、切割分块吊点的施工

板状结构尽量按规则的矩形或平行四边形地进行切割，使用Φ63大小的混凝土抽芯钻于切割线的交汇处进行引孔，使得每个引孔都可以作用于周边的四个混凝土切割分块。

使用Φ100大小的混凝土抽芯钻出吊孔，对于顶板结构，可在每块混凝土切割分块的两边布设吊孔，这使得两块混凝土切割板可以公用一个吊孔；对于竖向结构，可在每块竖向混凝土切割分块的中位线布设吊孔。

3)基于所述BIM模型，模拟排布各个施工区段的回顶支撑体系

在对待拆除的既有风道结构进行切割前，搭设顶板切割分块的回顶支撑体系。如图7所示，其为本发明回顶支撑体系侧向的示意图。

为了保证绳锯切割时，不破坏回顶支撑体系的木枋龙骨5，有以下措施：

a、当进行风道顶板切割分块纵向切割时，回顶的木枋龙骨5与纵向切线保持平行。切割后，顶板切割分块之间纵向相连的，横向不相连。

b、当进行风道顶板切割分块横向切割时，原回顶的木枋龙骨5利用扣件式钢管的U型顶托6依次旋转90°，使得木枋龙骨5与横向切线保持平行。切割后，顶板切割分块之间完全断开，纵向横向均布相连。

4)使用膨胀螺栓固定金刚石链绳回转机械

在金刚石链绳回转机械工作前，需将其平稳固定，可使用膨胀螺栓对金刚石链绳回转机械进行固定。

5)在回转机械上安装穿过引孔点的金刚石链绳

穿入金刚石链绳前，应先将待切割面的拐角边(垂直切割时处于顶面，水平切割时处于侧面)人工修整成圆角，可沿切削方向手动拉绳锯，将位于切割面内的拐角边初磨圆滑，确保链绳在交汇孔内灵活运动无卡滞。

6)使用金刚石链绳高速转动切割钢筋混凝土结构

使用金刚石链绳高速转动对所划分的钢筋混凝土结构进行切割。

金刚石链绳切割混凝土主要是通过动力机械高速拉动金刚石链绳，使得金刚石与混凝土间产生高速摩擦。最终通过两者的摩擦，断开既有混凝土块。但在金刚石链绳切割混凝土的过程中，链绳上的金刚石会被磨损。每条金刚石链绳在切割7～8个平方的混凝土截面后，上面的金刚石颗粒就会被磨平，工作效率大大降低。

因此，大概切割混凝土5～6个平方后，即组织操作工人更换金刚石链绳。

7)使用汽车吊吊运钢筋混凝土切割分块

使用汽车吊吊离切割好的切割分块，其中，对于有四个吊孔的顶板结构，使用两根钢丝绳进行吊运，同时使用带弯钩拉筋对钢丝绳进行固定；对于有两个吊孔的竖向结构，使用两根钢丝绳进行吊运。

相对于现有技术，通过在广州地铁某地铁站拆迁安置用房工程、某地块商业楼1幢等多个工程项目中采用基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法，满足了类似项目中钢筋混凝土风道结构破除过程中需要无扬尘、无振动作业的技术要求。本施工方法基于BIM技术的实施应用，规划待切割的大厚度复杂结构的分块情况，清晰地反馈了每个切块的体积大小、形状，以及重量值，确保风道顶板各大厚度切割分块支顶到位，不超汽车吊的起重性能限载，使得整个切割、起吊过程安全可靠，绿色无污染，大大降低了安全事故可能发生的几率。并且，从施工上，该技术工艺简单，操作简便，加快了进度，降低了成本，取得了良好的社会效益和经济效益。

本发明并不局限于上述实施方式，如果对本发明的各种改动或变形不脱离本发明的精神和范围，倘若这些改动和变形属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变形。

Claims (6)

1.一种基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法，其特征在于：

包括步骤：

S10：利用BIM技术对待拆除的既有风道结构建立BIM模型；

S20：基于所述BIM模型，根据现场情况确定汽车吊的布设位置和选型，并划分施工区段，然后对各个施工区段中的待拆除的既有风道结构进行分块；

S30：基于所述BIM模型，模拟排布各个施工区段的回顶支撑体系；

S40：进行现场施工，按照BIM中的模拟结果，对待拆除的既有风道结构安装回顶支撑体系、使用金刚石链绳切割技术进行切割并吊运出来。

2.根据权利要求1所述基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法，其特征在于：

步骤S10中，建立所述BIM模型的方法为，首先对场地及所述待拆除的既有风道结构的轮廓进行测绘，然后将所述测绘结果与施工图纸进行比较，最后再利用BIM技术建立所述BIM模型。

3.根据权利要求1或2所述基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法，其特征在于：

步骤S20中，首先基于所述BIM模型，找出待拆除的既有风道结构的最不利构件，然后再进行后续的汽车吊布设位置和选型的确定以及施工区段的划分；

其中，所述最不利构件包括距离汽车吊布设位置最远的待拆结构、待拆结构的混凝土异形构件、厚度特别大的顶板待拆结构和/或长宽高比相差特别大的待拆结构。

4.根据权利要求3所述基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法，其特征在于：

步骤S20中，根据所述测绘结果和现场平面条件，拟定汽车吊布设位置，同时以汽车吊起重性能最小值为起重限值划分施工区段，并按分块的最大体积限值对BIM模型进行分块。

5.根据权利要求4所述基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法，其特征在于：

步骤S30中，对所述BIM模型模拟排布回顶支撑体系后，在BIM模型中模拟各分块的吊运施工，以确保相邻分块起吊后剩余分块不出现失稳现象。

6.根据权利要求5所述基于BIM技术的钢筋混凝土风道结构拆除施工方法，其特征在于：

步骤S40中，采用金刚石链绳切割技术对各个施工区段的各个分块进行切割，以及使用汽车吊吊离各个被切割出来的分块。