CN107034932A - 一种基于bim的施工过程基坑变形监测、预警平台 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于BIM的施工过程基坑变形监测、预警平台:①根据基坑开挖方案和施工进度，建立基坑时变BIM模型；②通过BIM二次开发,建立基坑监测预警平台和基坑变形数据库；③现场布设监测设备对基坑变形、支护结构受荷进行监测，并相应地在基坑BIM模型上设置映射点位，两者之间通过无线信号、基坑变形数据库实现数据实时传输；④基坑监测、预警平台可直接调阅、分析监测数据，当监测数据大于预警阈值时，可直接报警，以便现场施工人员及时采取针对性措施。本发明不仅能直观地通过BIM模型显示施工过程中支护结构施工与基坑变形的相互关系对潜在隐患进行预警，而且能够有效协助现场管理决策者发现问题采取相应补救措施。

Description

一种基于BIM的施工过程基坑变形监测、预警平台

技术领域

本发明属于土木工程施工过程技术领域，涉及一种基坑变形监测、预警系统，特别是一种基于BIM的施工过程基坑变形监测、预警平台。

背景技术

无论是现代高层、超高层建筑还是城市地铁车站，都涉及到深基坑的开挖施工，这些构筑物一般位于城市中心，根据建筑物密集、周围环境复杂多变的程度，采用不同地基坑开挖方法和相应的支护体系，使得基坑变形监测在上述构筑物的基坑施工过程中不可或缺。在这一方面，相关的论文、专利很多，不再一一举例。国家也出版了相关标准规范，以确保整个基坑施工过程的安全、可靠。

尽管如此，现有的基坑监测技术往往集中于监测设备的设计或监测系统的开发，而忽略了整个基坑的动态变化与其施工过程之间的联系。施工管理者必须聘请专业监测技术人员对监测数据进行判读后，再根据现场实际情况予以分析后，才能准确地出判断，调整施工，进而影响了整体施工进度。

事实上，基坑变形大部分由局部施工的进度不均引起，如果支护体系结构强度满足荷载所述，只需调整施工时序即可保持整个基坑的稳定；只有小部分基坑变形则是趋势性灾害行为的前奏，而这种基坑变形，可通过对变形数据、周边地下水位和支护体系的力学特征的分析才能做出准确判断。有鉴于此，亟需一种能够实时反映施工过程和相应基坑特征，且满足施工企业日常应用的监测预警方法。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种基于BIM的施工过程基坑变形监测、预警平台，可以实时通过BIM模型反映基坑施工过程与相应地基坑特征之间的联系，并可对趋势性不利变形进行自动报警，以便现场管理人员及时采取措施规避安全风险。

为了达到上述目的，本发明所采取的技术方案如下：

①根据基坑开挖方案和施工进度，进行BIM实体建模，建立基于BIM的基坑开挖时变模型，包括基坑支护体系的时变力学特征和基坑开挖的地形特征；

②通过BIM二次开发,建立基坑监测预警平台和基坑变形数据库；

③现场布设监测设备，对基坑特征进行监测并相应地在基坑BIM模型上设置映射点位，两者之间通过无线信号和基坑特征数据库实现数据传输；

④荷超过其强度允许值时，可直接报警，以便现场施工人员及时采取针对性措施。

本发明进一步改进在于：步骤①中，BIM实体模型，可直观反映基坑开挖区域、进度，不同施工设施实时位置，支护体系实际施工的状况，现场管理者可通过BIM实体模型了解现场施工状况，即基坑时变BIM模型。

可实时反映基坑支护体系的建设进度和基坑开挖的地形时变特征。

本发明进一步改进在于：步骤②中通过 BIM二次开发 ，在BIM的基坑开挖时变模型中集成了基坑支护结构特征和现场施工措施，相关规范的经验公式。

本发明进一步改进在于：基坑监测预警平台为BIM二次开发，由C#语言编写，整个基坑支护变形的可视化监测界面，整个监控、预警系统操作界面及现场实物与BIM模型之间的映射关系。

本发明进一步改进在于：基坑变形数据库由SQL开发，基坑变形数据库包括基坑开挖的时变特征，以及支护结构施工的时变特征、强度变化，由现场监测设备反馈至主计算机进行数据结构转换后存储，作为判断基坑稳定的基础数据。

本发明进一步改进在于：基坑监测预警平台可根据实测数据进行计算分析，当基坑变形超过预警阈值时或支护结构受荷超过结构强度时，系统将自动预警。

本发明进一步改进在于：基坑监测预警平台可直接反映基坑施工的时变过程，基坑支护体系的时变力学特征，便于现场管理者对基坑变形产生原因进行初步判读。[c2]

本发明进一步改进在于：步骤②中，BIM二次开发，由C#语言编写，通过监测预警平台调用基坑特征数据库，可直接观察整个基坑的三维特征，基坑变形的时变特征;并计算基坑的变形量等等基坑变形基本要素。

本发明进一步改进在于：步骤②中，通过监测预警平台调用基坑特征数据库，可直接观察支护结构的施工进度、强度变化，以及受荷特征，通过计算可分析支护结构与侧向土压力之间的平衡关系。

本发明进一步改进在于：步骤②中基坑变形数据库由SQL开发，现场监测的基坑特征数据通过无线信号反馈至计算机。经数据结构转换后，存储于SQL整个数据库可反映基坑特征的时变过程。

本发明进一步改进在于：步骤②中BIM二次开发中集成了根据相关规范编写的基坑变形自动报警程序。一旦基坑变形超过了相应的预警阈值，系统自动报警并在BIM模型中显示明显变形区域，提醒施工管理者提前做好预防措施，防止安全事故的发生。

有益效果

基于BIM的施工过程基坑变形监测、预警平台，通过BIM技术将基坑开挖、支护体系建设、施工设备的动态过程与基坑监测紧密联系形成整体，施工现场管理者可通过施工动态过程与监测数据的比较，及时调整施工时序，提高施工效率，降低施工安全风险。同时，系统对较为明显的基坑变形以及支护结构强度不能满足受荷要求的区域自动报警，以便管理者及时作出安全预案，进行调整，避免安全事故的发生。

附图说明：

图1为本发明的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的实施例进行详细阐述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部实施例。

针对我国某超高层商住两用地下室深基坑施工过程的基坑变形监测，提出了一种基于 BIM的施工过程基坑变形监测预警平台。不仅可直观反映基坑施工过程支护结构强度变化与受荷和基坑变形之间的内在联系，还可以对明显高于预警阈值的基坑变形区域和结构受荷超过强度自动报警，提醒现场管理者及时采取合理措施预防安全事故的发生。

实施例1：

① 总承建商根据现场地质条件和周边环境，制订基坑开挖、支护方案和施工进度安排，并根据实际施工进度建立基坑时变BIM建模；通过BIM模型，可显示基坑开挖区域、进度，不同施工设施实时位置，支护体系建设进度和强度变化等；

② 通过BIM二次开发,建立基坑监测预警平台和基坑变形数据库；基坑监测预警平台由C#语言编写；基坑变形数据库由SQL开发；

③ 现场布设监测设备监测基坑变形、结构强度与受荷，并相应地在基坑时变BIM模型上设置映射点位，现场监测的数据通过无线信号反馈至计算机。经过数据结构转换处理后，存储于SQL整个数据库；

④ 基坑监测、预警平台集成了根据相关规范重新编写的基坑变形自动报警程序；可直接调阅、分析基坑监测的数据，当现场基坑变形大于预警阈值时或结构受荷大于其实际强度时，可直接报警，以便现场施工人员及时采取针对性措施。

上述具体实施方式，仅为说明本发明的技术构思和结构特征，目的在于让熟悉此项技术的相关人士能够据以实施，但以上内容并不限制本发明的保护范围，凡是依据本发明的精神实质所作的任何等效变化或修饰，均应落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于BIM技术的施工过程基坑变形监测、预警平台，其特征在于；包括以下步骤：

①根据基坑开挖方案和施工进度，建立基于BIM的基坑开挖时变模型，包括基坑支护体系的时变力学特征和基坑开挖的地形特征；

②通过BIM二次开发,建立基坑监测预警平台和基坑变形数据库；

③现场布设监测设备对基坑变形和支护体系受荷特征进行监测，并根据映射关系在基坑BIM模型上设置监测点位，两者之间通过无线信号和基坑变形数据库实现数据传输；

④基坑监测、预警平台可直接调阅、分析基坑监测点的变形数据以及支护结构荷载时变特征，当现场基坑变形大于预警阈值时或支护结构受荷超过其强度允许值时，直接[c1]。

2.根据权利要求1所述的[c2] ，其特征在于：基坑监测预警平台可实时反映基坑支护体系的建设进度和基坑开挖的地形时变特征。

3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的施工过程基坑变形监测、预警平台，其特征在于：步骤②中通过 BIM二次开发 ，在[c3] 中集成了基坑支护结构特征和现场施工措施，相关规范的经验公式。

4.根据权利要求2所述的一[c4] 其特征在于：基坑监测预警平台为BIM二次开发，由C#语言编写，整个基坑支护变形的可视化监测界面，整个监控、预警系统操作界面及现场实物与BIM模型之间的映射关系。

5.根据权利要求书1所述的一种基于BIM的施工过程基坑变形监测、预警平台，其特征在于：基坑变形数据库由SQL开发，[c5] 包括基坑开挖的时变特征，以及支护结构施工的时变特征、强度变化[c6] 由现场监测设备反馈至主计算机进行数据结构转换后存储，作为判断基坑稳定的基础数据。

6.根据权利要求书5所述的一种基于BIM的施工过程基坑变形监测、预警平台，其特征在于: 基坑监测预警平台可根据实测数据进行计算分析，当基坑变形超过预警阈值时或支护结构受荷超过结构强度时，系统将自动预警。

7.根据权利要求书1所述的一种基于BIM的施工过程基坑变形监测、预警平台，其特征在于: 基坑监测预警平台可直接反映基坑施工的时变过程，基坑支护体系的时变力学特征，便于现场管理者对基坑变形产生原因进行初步判读。