基于BIM技术的水冲法土方外运施工模拟与实施.docxVIP

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基于BIM技术的水冲法土方外运施工模拟与实施

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摘要：

通常情况下，对高层建筑基坑进行土方开挖，一般采用人工、机械或人工配合机械进行开挖作业[1]，项目经过多次现场实地勘察，结合以往类似工程案例与经验，针对本地市场环境、政策、周边环境及场地情况，通过内外部多方专家对工程特点分析，考虑采用水力冲挖技术，并采用泥浆船运输土方，结合BIM技术进行方案模拟和验证，提高土方开挖及运输的效率，缓解交通拥堵的压力，解决项目土方开挖及运输等过程中的难题，加快工程管道铺设施工，最大限度的减少对周边交通运行、其他在建工程的不利影响。

关键词：水冲法，BIM技术，方案模拟，土方外运

背景环境

本项目地处杭州市核心城区，延安路是杭州的中轴线，商业中心，人员密集。周边主要有标力大厦、银泰百货、武林广场等商业办公楼，周边居民区主要有耶稣堂弄小区、南都天水苑小区、延安新村小区、皇亲苑小区等。周边道路较为狭窄，早晚高峰车流量大，交通压力大。人流交通密集，扬尘、噪音需严格控制。

依赖车队运输，土方外运困难，外运量巨大，作业面持续紧张。旧土无法及时外运，需要进行覆盖，产生新土后需要再次进行覆盖，工效进一步降低。采取合适的外运方式，减少土方外运对周边交通、居住区等的不利影响是非常有必要的[2]。

水冲法土方外运工艺原理

依据自然界水流冲刷的原理，借助水力切割的作用来完成挖土，利用泥浆携砂的原理完成运土的土方工程施工作业。离心泵自供水源抽取水后，水流由高压泵产生压力，通过水枪喷嘴射出一股密集的高压、高速柱状水流，对需要开挖的土体进行切割、粉碎，使之湿化、崩解，混合液经排水沟汇流入集浆坑内[3]，再由泥浆泵经输泥管道输送至弃土区域进行沉淀，从而完成土方工程挖、装、运、卸、填的各道施工工序。沉淀的泥土可作为场内回填用土或外运，水可重复利用[4]。

工程概况

项目位于杭州市下城区延安路与百井坊巷交汇处，北至体育场路。地处市中心武林商圈的核心，是杭州标志性项目，下城区两高引擎性的项目。项目总用地面积4.48万㎡，总建筑面积约39万㎡，其中地上建筑面积19.41万㎡，地下建筑面积19.56万㎡，项目规划建设6栋42-150m高的塔楼，17-22m高商业裙楼及5层地下室。本项目分为2个地块，即武林天水单元XC0105-05A地块及SC0105-05B地块。其中05A地块基坑开挖深度约为28.4~29.7m，土方量约为129万m3。05B地块土方量约为20万m3，工程总土方量约150万m3。

水冲法土方外运施工技术及流程

4.1施工组织

场内设置泥浆坑，利用高压水枪，将土方冲刷成泥浆，通过泥浆泵汇集至泥浆箱，设置2路泥浆管道，通过主泵往外泵送。利用体育场路下方浣纱渠敷设泥浆管道，设置架空支架进入出口池，并通过出口池进入运河。武林门游船码头段采用配重沉底法进行管道敷设，西湖文化广场桥下方栈桥段，采用浮标法敷设管道，至坝子桥段采用支架法沿运河驳坎敷设管道，管道均以法兰连接并刷绿色油漆、设置仿生绿植，以保障管道的密闭性与美观。坝子桥位置设置泥浆驳运点，设2处泊位，运输船临停即装，装满即走，其余船只通过对讲机和GPS待装调度，保证船只的衔接。

4.2工艺流程

工艺流程图

4.3施工要点

4.3.1水冲法整体路线

水冲法土方外运路线为：施工现场→体育场路人防通道→浣纱渠→密渡桥泵站西侧浣纱渠检修口→密渡桥泵站分流渠→密渡桥泵站分流渠出口→京杭运河→临时驳运点→卸土点。

周边关系及线路图

4.3.2施工机具选型及安装

泥浆泵选型

工程土方开挖区多点开挖，多泵同时施工[5]。对各泥浆坑选用立式泥浆泵（浮筒架设），总管泥浆加压泵采用卧式泥浆泵（适合陆上安装及转运）。

卧式泥浆泵

水泵的扬程=出入浆口垂直高差+管路损失+出口压力+安全裕量。

出浆输送规模为1500m3/h，输送距离约为3800m，综合计算泥浆泵所需扬程约为91m，选用GMZM300-250型泥浆泵。

泥浆管选型

根据工程区管道布置空间要求、管道输送距离及管道安装难易、泥浆泵运行要求，确定采用DN400管进行输送。

管道连接图（法兰连接）

清水泵安装

泥浆配置通过清水泵加压后，分支管注入待挖区坑中配制泥浆。清水泵采用φ160mm将输送管与泵体连接，端部连接转换头，转换头由8路支管接头，支管采用φ110mm锦塑软管连接，最终清水由支管人工控制涌出至泥浆池。清水泵由专用电箱控制。

清水泵转换头

4.3.3施工工艺

土方转运

将场内临时弃土转运至泥浆池旁制定位置，通过采用高压水冲土拌浆，同时将场内泥浆抽排至水冲法泥浆池中，通过钢筋篦子将较大块障碍物筛分，最终由泥浆泵送管外运。

中心出土点周围土方转运照片

高压冲水拌制泥浆

工程水冲法水源取自运河水。