西安地下铁道有限责任公司陕西西安710002
摘要：当前，地铁工程是我国交通建设主要的工程之一。地铁工程大部分位于城市建筑群的中进行施工，如何对既有建筑物进行隔离、加固等处理，从而保护建筑物不产生沉降、裂缝等破坏，BIM技术提供了很好的技术手段。利用BIM的信息化技术，把既有建筑物信息化储存到数据库，以空间坐标为定位基准，与当前设计施工的地铁工程，包括隧道、车站等具体部位结合，共同进行可视化处理，按照既定的加固措施，加人时间参数，预测施工进度过程中的各个位置构筑物的沉降、倾斜变化，从而模拟工程施工进度，避免施工过程中出现的安全、质量等问题。
关键词：BIM技术；加固；施工技术；计算机仿真
1BIM技术与建筑加固保护结合
地铁工程的建设大部分都位于市区且距居民楼、大型商场较近，有的就位于建筑物下方。地铁的施工不可避免地要对存在的建筑物产生干扰，严重时可产生安全问题。如何更有效、更合理地对施工过程进行控制就需要借助BIM技术。如果把BIM技术与建筑物的加固技术结合起来，借助于地铁施工进度的时间因素，以4D形式模拟施工过程，并在过程中不断与实际情况进行比较，对保护的效果进行评估，从而调整加固等措施，以PDCA方法循环地进行质量计划调整，获取最合适的处理措施，从而达到最好的处置效果。
1.1加固措施
1.1.1注浆加固
关于建筑物自身的加固及增加稳定性措施中，工程中最为常用的加固措施是对周边建筑物以下的地基进行注浆加固。注浆分类较多，根据注浆压力分为静压注浆和高压注浆两类。注浆方法在国内地铁施工，尤其针对深基坑开挖地铁站施工、居民楼加固等工程中得到了广泛应用。
通过注浆施工（见下图），加固地基并隔离影响区域，从而保护既有建筑免受地基沉降变形影响。
1.1.2隔离桩法
采用隔离桩法可以有效地控制及减小地铁隧道及深基坑开挖施工中引起的周围建筑物地基的变形，将地基变形有效地限制在隔离桩的范围之内，从而达到间接加固建筑地基的目的，也有效地阻隔地铁施工过程中的地基变形向建筑物地基的区域发展。通过隔离桩把地铁施工对邻近建筑物的影响降到最低，而对地基中的水压力、土壤密度影响变化较小，从而真正较少地影响原建筑下的地基原始状态，较少地对隔离桩外的建筑物产生扰动。
1.1.3地下连续墙
对于地铁施工中深基坑开挖的情况，可以采用地下连续墙隔断法。地下连续墙具有结构刚度大、整体性、抗渗性和耐久性好的特点，可紧靠已有建筑物施工，施工时少噪声、无振动，对邻近建筑物和地下管线影响较小。通过地下连续墙实施，解决了基坑外土体的位移问题，保证基坑及基坑临近建筑物的安全，控制好地下连续墙的位移，达到控制周边建筑物地基变形及沉降的目的。
1.2对已有建筑物的监控
按时间进度在施工过程中对各个关键部位的位置变化进行监控。监测点设置在基坑周边及建筑物沉降变形敏感的框架柱、承重墙和转角处。根据不同的加固保护措施设定不同位置、不同分布密度的检测控制点。把检测到的数据输人到数据库中，对当前建筑物的变形、位移状况进行评价分析，获取相关的图表，对下一步的施工提供参考。
2建筑加固的BIM模型创建
利用数据库管理软件和三维CAD显示软件对地铁工程、既有建筑、加固措施等建立三维模型，用软件实现加固措施、过程检测、施工进度协同，并与时间信息结合实现BIM技术在施工模拟进度管理中4D技术的应用。
模型采用专用数据库用于对所有数据进行管理，输人、输出所有模型信息。图形显示以AutoCAD为平台。运用Autodesk公司提供的开发包ObjectARX及编程语言VisualC++进行BIM显示模型、信息化管理界面开发。
首先，输人既有建筑物的模型信息，包括外轮廓、基础情况(桩基位置、深度，箱形基础尺寸、位置等)，以便在加固处理时进行位置判断，即BIM图形判断上的碰撞检测，避免后添加的加固构筑物与既有建筑、地下设施发生空间上的碰撞。其次，输人当前地铁工程的空间信息，包括隧道、车站位置及空间尺寸；也可以直接从其他设计图中导人图形信息(三维CAD图形信息)，在三维显示中进行位置检查。最后输人加固措施中要创建的构筑物;隔离桩、隔离墙、注浆孔等尺寸及位置。在此过程中也要对建设地铁附近的既有地下管线、电缆等进行举间位置信息输人，避免在加固措施实施时对其造成破坏。所有建筑物、构筑物信息化输人后，对信息的空间合理性进行判断，查看是否符合空闻碰撞要求:隔离措施与建筑物保持的安全距离是否符合要求，打孔位置是否与已知基础相交，并获取碰撞列表，以便对有问题位置进行调整。
3获取结果
通过使用基于BIM技术并结合相对应软件的开发利用，地铁施工过程中对周边建筑物的影响都可以掌握在可控范围之内。利用软件可以对周边建筑及基础等构筑物所要发生的趋势提前预知，做到BIM的4D虚拟施工，从而提前降低危害，节约维护成本。
3.1判断空间位置关系。通过对各个相关实体信息化，并输人到软件中，可以三维显示空间位置关系，并自动判断各个类别实体之间的相对位置是否符合要求，并给出相应的碰撞检测表，确定不合理位置。
3.2控制施工进度。事先制定工程加固施主进度计划，按照既定计划进行工程施工。若在施工过程中产生进度差异，查找原因，采取措施，改进计划，保证工程进度按预期进行;软件能够对进度问题预警提示。
3.3质量控制。在施工过程中监测附近建筑物的同时也要监测当前施工构件(桩、地下连续墙等)本身质量是否合格，关键部位更需要多次严格监控，避免出现质量事故，对质量问题及时修复;不符合质量标准不进行下一步的施工;检测数据输人软件，绘制相应的质量检测图标，以便查看问题所在。
3.4检测并预测邻近建筑物的位置变化。按时间信息输入各个关键监测点的沉降变形信息，软件自动判断获取最不利位置，并预测可能破坏的具体位置信息，给出提示，便于提前采取措施预防问题的进一步发展。
4结语
综上所述，通过BTM技术与建筑加固技术的结合，运用软件模拟在建地铁与加固的相关建筑物的空间位置，判断各个构件之间位置关系是否合理;控制施工进度:监控施工质量;对施工材料进行自动化管理;在施工过程中检测建筑物沉降变形数据并输人软件，用软件仿真模拟建筑物、地基等的变形趋势，判断当前措施是否能够满足加固要求，从而及时提出改进措施，实现高效施工，保证安全的同时节约成本。
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