CN108038269A - 基于bim的山地建筑群土石方平衡调配方法 - Google Patents

基于bim的山地建筑群土石方平衡调配方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种基于BIM的山地建筑群土石方平衡调配方法，包括：测绘形成初始三维场地BIM模型；建立山地建筑群完工后的三维整体BIM模型；建立山地建筑群场地弹性空间BIM模型，获得整个山地建筑群每栅格点处的填、挖方空间差值；将山地建筑群各单体按所在坡级进行分类；确定各山地建筑单体挖方量；确定每个单体周围堆土安全距离和区域，并在完工后的整体BIM模型中标识；确定所在每级坡上的山地建筑总挖方量及总回填量；完成山地建筑群最底部一级坡填挖方平衡工作；依次进行各级坡上山地建筑群的土石方平衡调配工作。本发明基于BIM技术提出山地建筑群土石方平衡调配的分析方法，保证了山地建筑群的施工安全。

Description

基于BIM的山地建筑群土石方平衡调配方法
技术领域
本发明涉及山地建筑施工领域，具体是一种基于BIM的山地建筑群土石方平衡调配方法。
背景技术
山地建筑为减少土方开挖、节约资源和保护环境，一般依山而建。这类的山地建筑群由于位于不同的坡台（坡级）上，所以施工过程中，存在大量土石方填挖工作。与平面区域的土石方调配方法不同，不但要考虑平面中可允许堆土的空间区域，还要考虑地形坡度的影响，对堆载区域及堆载高度有严格的限制，堆载位置不当或堆载较高、区域较大，会引起边坡滑动，对山地建筑物的安全产生影响。此外，还要根据山地建筑群整体施工安排顺序，确定考虑坡级的土石方整体调配方案，在保证安全的情况下，减少土方堆载对施工运输的影响。因此，需要针对山地建筑群这种特殊建筑群体专门进行土石方平衡调配研究。
发明内容
本发明的目的在于提供一种准确、高效的基于BIM的山地建筑群土石方平衡调配方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于BIM的山地建筑群土石方平衡调配方法，其特征是，包括：
步骤1、测绘并记录现有的地形地貌，形成初始三维场地BIM模型；
步骤2、根据山地建筑群图纸、地勘资料，建立山地建筑群完工后的三维整体BIM模型；
步骤3、建立山地建筑群场地弹性空间BIM模型，获得整个山地建筑群每栅格点处的填、挖方空间差值；
步骤4、将山地建筑群各单体按所在坡级进行分类；
步骤5、根据制定的山地建筑施工方案，确定各山地建筑单体挖方量；
步骤6、确定每个单体周围堆土安全距离和区域，并在完工后的整体BIM模型中进行标识；
步骤7、确定所在每级坡上的山地建筑总挖方量及总回填量；
步骤8、完成山地建筑群最底部一级坡填挖方平衡工作；
步骤9、依次进行顶部二级、三级坡等各级坡上山地建筑群的土石方平衡调配工作。
所述步骤1中，初始三维场地BIM模型可利用无人机与点云三维成像技术获得模型及数据；
所述步骤2中，山地建筑群完工后的三维整体BIM模型由山地建筑各单体三维BIM模型和完工后的山地建筑群场地三维BIM模型两部分整合而成；
所述步骤3中，山地建筑群场地弹性空间BIM模型为步骤1中初始BIM场地模型与步骤2中完工后的BIM场地模型的空间差值；
所述空间差值符号定义为需挖方处为负值，需填方处为正值；
所述步骤3中，栅格点为整个场地划分的最小组成单元，可以为正方形或三角形小区域面积，其精度根据山地建筑群整体平面区域大小及坡度高差综合确定；
所述步骤4中，单体所在坡级从底部至顶部分别为一级坡、二级坡、三级坡等；
所述步骤5中，山地建筑单体挖方量不但包括该单体所在坡级上场地平整挖方量，还包括该单体挖孔桩的挖方量；所述的挖孔桩的挖方量可以从建筑单体BIM模型中提取净量后加必要工作面等损耗量获得；
所述步骤6中，每个建筑单体周围堆土安全距离和区域根据各单体桩型、桩承载力及所在地质条件确定；所述的堆土的面积和高度也对建筑单体的安全距离和区域产生影响，以减少荷载集中对周边建筑或边坡的破坏；
所述步骤8中，以该一级坡上的单体建筑挖方量以及弹性空间模型中单体模型周边安全距离区域工作量的总和作为总挖方工程量，通过在本级坡弹性空间模型中圈定区域面积汇总计算得到的总填方量数值，寻找在本级坡上可堆载的安全区域面积，完成本级坡初步挖方、填方工作；当本级坡填方不够时，可从上级坡上调配需挖方区域土体（即上级坡弹性空间模型中大面积负值区域），进行本级坡体的回填；在完成本级坡主要土石方工程量的填、挖方平衡后，根据本级坡剩余区域弹性空间模型中的差值量，进行剩余区域的土石方平衡调配工作。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明针对了山地建筑群施工与平面建筑群施工的不同特点，基于BIM技术，提出了山地建筑群土石方平衡调配的精确分析方法，该方法不但能够精确计算填方、挖方工程量，而且可以根据山地建筑群的不同坡级走势，给出最佳调配方案。此外，该方法还给出了不同坡级上山地建筑可堆载的安全区域，从理论上保证了山地建筑群的施工安全。如此，通过本方法可以准确、高效、适用、经济地解决山地建筑群土石方平衡调配问题。
附图说明
图1为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例：
如图1所示，本发明的流程如下：
一种基于BIM的山地建筑群土石方平衡调配方法，包括：
步骤1、利用无人机与点云三维成像技术，测绘记录现有地形地貌，获得场地模型及数据，形成初始三维场地BIM模型；
步骤2、根据建筑图纸建立山地建筑各单体三维BIM模型；
步骤3、根据项目地质勘查报告及图纸等资料，建立完工后山地建筑群场地三维BIM模型；
步骤4、将山地建筑各单体三维BIM模型与完工后BIM场地三维模型与进行整合，获得完工后山地建筑群整体BIM模型；
步骤5、用步骤1中初始三维场地BIM模型与步骤4中完工后的BIM模型叠加，并在对应位置做空间差值计算，得到山地建筑群场地弹性空间BIM模型，并通过该模型获得整个山地建筑群每栅格点处的填、挖方空间差值。若该场地有10000m2，每栅格点可以采用1m×1m的区块表示，则该模型中竖向差值不同符号即表示该处需挖方工程量及需填方工程量；如“-5”表示此处需挖方5m3，“+3”表示此处需填方3m3；
步骤6、将山地建筑群各单体按所在坡级进行分类，按照单体所在坡级从底部至顶部分别为一级坡、二级坡、三级坡等；
步骤7、根据制定的山地建筑施工方案，确定各山地建筑单体挖方量。如山地该单体所在坡级上场地平整挖方量为1500m3，该单体挖孔桩的挖方量为1000m3，挖孔桩工作面所需挖方量为200m3，则该建筑单体挖方量为1500+1000+200=2700m3；
步骤8、根据各单体桩型、桩承载力、所在地质条件、堆土的面积和高度等参数确定每个建筑单体周围堆土安全距离和区域，并在完工后的整体BIM模型中进行标识；如该处为摩擦桩，承载力大于1000kN，地质条件较好，堆土高度未大于1.5m，则每个建筑四周3m外为安全区域，3m为安全距离；
步骤9、确定所在每级坡上的山地建筑总挖方量及总回填量；如一级坡上3栋山地建筑的总挖方量为10000m3，总回填量为11000m3；二级坡上2栋山地建筑的总挖方量为6000m3，总回填量为6300m3。
步骤10、完成山地建筑群最底部一级坡填挖方平衡工作，具体步骤如下：以该一级坡上的单体建筑挖方量（约2700m3/栋×3栋=9100m3）以及弹性空间模型中单体建筑周边安全距离区域工作量（单体建筑四周外扩3m对应在弹性空间模型中的挖方量为900m3）的总和作为总挖方工程量（10000m3），通过在本级坡弹性空间模型中圈定区域面积汇总计算得到的总填方量数值（11000m3），寻找在本级坡上可堆载的安全区域面积位置（如在该一级坡区域东侧可堆载10000m3的位置处），完成本级坡初步挖方、填方工作；当本级坡填方量不够时（差11000-10000=1000m3），可从上级坡上调配需挖方区域1000m3）土体（即上级坡弹性空间模型中大面积负值区域），进行本级坡体的回填；在完成本级坡主要土石方工程量（单体建筑及其安全区域）的填、挖方平衡后，根据本级坡剩余区域弹性空间模型中的差值量（200m3），进行剩余区域的土石方平衡调配工作；
步骤11、依次进行顶部二级、三级坡等各级坡上山地建筑群的土石方平衡调配工作。

Claims (9)

1.一种基于BIM的山地建筑群土石方平衡调配方法，其特征是，包括：
步骤1、测绘并记录现有的地形地貌，形成初始三维场地BIM模型；
步骤2、根据山地建筑群图纸、地勘资料，建立山地建筑群完工后的三维整体BIM模型；
步骤3、建立山地建筑群场地弹性空间BIM模型，获得整个山地建筑群每栅格点处的填、挖方空间差值；
步骤4、将山地建筑群各单体按所在坡级进行分类；
步骤5、根据制定的山地建筑施工方案，确定各山地建筑单体挖方量；
步骤6、确定每个单体周围堆土安全距离和区域，并在完工后的整体BIM模型中进行标识；
步骤7、确定所在每级坡上的山地建筑总挖方量及总回填量；
步骤8、完成山地建筑群最底部一级坡填挖方平衡工作；
步骤9、依次进行顶部二级、三级坡等各级坡上山地建筑群的土石方平衡调配工作。
2.根据权利要求1所述的基于BIM的山地建筑群土石方平衡调配方法，其特征在于，步骤1中，初始三维场地BIM模型可利用无人机与点云三维成像技术获得模型及数据。
3.根据权利要求1所述的一种基于BIM的山地建筑群土石方平衡调配方法，其特征在于，步骤2中，山地建筑群完工后的三维整体BIM模型由山地建筑各单体三维BIM模型和完工后的山地建筑群场地三维BIM模型两部分整合而成。
4.根据权利要求1所述的一种基于BIM的山地建筑群土石方平衡调配方法，其特征在于，步骤3中，山地建筑群场地弹性空间BIM模型为步骤1中初始BIM场地模型与步骤2中完工后的BIM场地模型的空间差值。
5.根据权利要求1所述的一种基于BIM的山地建筑群土石方平衡调配方法，其特征在于，步骤3中，栅格点为整个场地划分的最小组成单元，标记为正方形或三角形小区域面积，其精度根据山地建筑群整体平面区域大小及坡度高差综合确定。
6.根据权利要求1所述的一种基于BIM的山地建筑群土石方平衡调配方法，其特征在于，步骤4中，单体所在坡级从底部至顶部分别为一级坡、二级坡、三级坡并依次类推。
7.根据权利要求1所述的一种基于BIM的山地建筑群土石方平衡调配方法，其特征在于，步骤5中，山地建筑单体挖方量不但包括该单体所在坡级上场地平整挖方量，还包括该单体挖孔桩的挖方量。
8.根据权利要求1所述的一种基于BIM的山地建筑群土石方平衡调配方法，其特征在于，步骤6中每个建筑单体周围堆土安全距离和区域根据各单体桩型、桩承载力及所在地质条件确定。
9.根据权利要求1所述的一种基于BIM的山地建筑群土石方平衡调配方法，其特征在于，步骤8中，以该一级坡上的单体建筑挖方量以及弹性空间模型中单体模型周边安全距离区域工作量的总和作为总挖方工程量，通过在本级坡弹性空间模型中圈定区域面积汇总计算得到的总填方量数值，寻找在本级坡上可堆载的安全区域面积，完成本级坡初步挖方、填方工作；当本级坡填方不够时，可从上级坡上调配需挖方区域土体，即上级坡弹性空间模型中大面积负值区域，进行本级坡体的回填；在完成本级坡主要土石方工程量的填、挖方平衡后，根据本级坡剩余区域弹性空间模型中的差值量，进行剩余区域的土石方平衡调配工作。
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