CN111648353A - 一种基于bim三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法 - Google Patents

一种基于bim三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及旋挖灌注桩施工技术领域，公开了一种基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法，包括以下步骤：施工准备，对场地进行平整；超前钻探：获取岩溶地区的地质情况；建立三维地质模型：根据超前钻探资料，并建立BIM三维地质模型，以使岩溶地区的地质情况直观显示于模型图上；试桩；旋挖灌注桩施工；根据岩溶地区的地质情况，并进行相应的旋挖灌注桩施工；所述岩溶地区的地质情况包括：溶洞、土洞以及倾斜岩面；桩头破除；桩基检测。本发明解决了岩溶区域旋挖灌注桩施工难的问题。

Description

一种基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法
技术领域
本发明涉及旋挖灌注桩施工技术领域，尤其涉及一种基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法。
背景技术
随着国内基础设施建设投入不断扩大，房地产开发市场的需求增加，修建在岩溶地区的高层建筑日益增多。
现有技术中，受岩溶影响的石灰岩岩溶区，溶洞能见率在38％～45％之间，大部分溶洞有填充物，少部分为半填充或无填充，溶洞发育无规律。岩溶地基溶洞、土洞的发育制约着工程建设和质量。
因此，如何降低岩溶区域旋挖灌注桩施工难度成为亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于如何降低岩溶区域旋挖灌注桩施工难度。
为此，根据第一方面，本发明实施例公开了一种基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法，包括：施工准备，对场地进行平整；超前钻探：获取岩溶地区的地质情况；建立三维地质模型：根据超前钻探资料，并建立BIM三维地质模型，以使岩溶地区的地质情况直观显示于模型图上；试桩；旋挖灌注桩施工；根据岩溶地区的地质情况，并进行相应的旋挖灌注桩施工；所述岩溶地区的地质情况包括：溶洞、土洞以及倾斜岩面；桩头破除；桩基检测。
可选地，所述步骤S3包括：
步骤S31，根据超前钻探资料中的布控土和柱状图，利用Revit软件中“自适应”功能创建三维信息模型；
步骤S32，整合地质持力层模型与桩基模型，以使施工人员准确判断其位置关系；
步骤S33，推断土层变化走向，以使超前钻钻孔坐标与桩位坐标一一对应；
步骤S34，判断斜岩趋向，反映桩孔下的斜岩情况的高程位置，避免偏孔；
步骤S35，判断溶洞位置，以数据化形式显示桩孔下的溶洞位置；
步骤S36，利用三维地质模型将桩长以图片形式表达，并与设计桩长进行对比，以给现场施工提供有效的成孔数据；
步骤S37，桩基础与持力层模型通过naviswork进行检测，计算出桩端进入持力层深度，以制定最经济的桩长。
可选地，所述步骤S5具体的包括：当旋挖钻进过程中遇到小型溶洞、土洞时，根据BIM三维地质模型提供的土层分布情况，结合超前钻探资料，分析出施工桩的溶洞埋深和大小，旋挖钻孔施工时利用回填黏土堵筑孔壁法施工。
可选地，所述步骤S5具体的包括：当旋挖钻进过程中遇到中型溶洞、土洞时，提前准备足够的水泥置于施工现场，当旋挖钻进穿越溶洞、土洞进尺寸标高时，回填水泥或低强度混凝土搅拌黏土堵筑孔壁法施工，以避免孔内泥浆因泄露引发的孔壁坍塌。
可选地，所述步骤S5具体的包括：当旋挖钻进过程中遇到大型溶洞、土洞时，准备好多台泥浆泵，增大泥浆池储备用量，待旋挖钻穿越溶洞、土洞进尺寸标高时，回填与桩身同等级混凝土搅拌回填堵孔洞，直至填满孔洞。
可选地，当回填强度达到设计强度的70％时，再次旋挖钻进。
可选地，所述步骤S5具体的包括：当溶洞范围比较大，漏浆严重时，通过边旋挖钻进边接长护筒，并将其震动下沉至已钻成的孔内，如此反复，直至护筒跟进设计桩底基岩面。
可选地，所述步骤S5具体的包括：当旋挖钻进过程中遇到微陡及较陡岩面时，通过及时向孔内抛填黏土、低等级强度混凝土，低速钻进，缓慢旋挖成孔，直到完整岩面。
可选地，所述步骤S5具体的包括：当旋挖钻进过程中遇到微陡及较陡岩面时，通过回填桩身同等级强度混凝土，并回填至进尺斜岩处，以固化斜岩面并形成人造水平岩面。
可选地，当强度达到桩身强度70％时进行复钻，以避免斜孔发生。
本发明具有以下有益效果：通过三维地质模型技术模拟土层与岩层的分布，根据超前钻报告中的布孔土和柱状图在Revit软件中模拟建立出钻孔及其中的信息，利用数学原理三点成面，再结合Revit软件中“自适应”功能创建出来的三维信息模型。整合得出溶洞、土洞施工工法，钢护筒跟进施工工法，倾斜岩面施工工法，预埋套管桩头处理施工工法，降低了岩溶区域旋挖灌注桩施工难度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实施例公开的一种基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法的流程图；
图2是本实施例公开的一种基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法中桩头破除的流程图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
一种基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1，施工准备，对场地进行平整；
S2，超前钻探：获取岩溶地区的地质情况；
S3，建立三维地质模型：根据超前钻探资料，并建立BIM三维地质模型，以使岩溶地区的地质情况直观显示于模型图上；
S4，试桩；
S5，旋挖灌注桩施工；根据岩溶地区的地质情况，并进行相应的旋挖灌注桩施工；所述岩溶地区的地质情况包括：溶洞、土洞以及倾斜岩面；
S6，桩头破除；
S7，桩基检测。
需要说明的是，通过三维地质模型技术模拟土层与岩层的分布，根据超前钻报告中的布孔土和柱状图在Revit软件中模拟建立出钻孔及其中的信息，利用数学原理三点成面，再结合Revit软件中“自适应”功能创建出来的三维信息模型。整合得出溶洞、土洞施工工法，钢护筒跟进施工工法，倾斜岩面施工工法，预埋套管桩头处理施工工法，降低了岩溶区域旋挖灌注桩施工难度。
在可选地实施例中，步骤S3包括：
步骤S31，根据超前钻探资料中的布控土和柱状图，利用Revit软件中“自适应”功能创建三维信息模型；
步骤S32，整合地质持力层模型与桩基模型，以使施工人员准确判断其位置关系，避免因为孤石或夹层造成的工程桩终孔错误，方便预估工程难度；
步骤S33，推断土层变化走向，以使超前钻钻孔坐标与桩位坐标一一对应；
步骤S34，判断斜岩趋向，反映桩孔下的斜岩情况的高程位置，避免偏孔；
步骤S35，判断溶洞位置，以数据化形式显示桩孔下的溶洞位置；在本实施例中，利用土质变化连续性规律可以判断出桩入岩后以下土质情况，讨论是否达到终孔条件。
步骤S36，利用三维地质模型将桩长以图片形式表达，并与设计桩长进行对比，以给现场施工提供有效的成孔数据；更加直观的了解到桩身入岩深度，为现场施工提供有效的成孔数据，为现场钢筋笼制作与安装提供充裕的时间，减少各工序衔接中多余的工作时间，缩短桩基工程整体施工工期。
步骤S37，桩基础与持力层模型通过naviswork进行检测，计算出桩端进入持力层深度，根据碰撞结果再调整桩长保证在满足设计要求前提下，确保单桩承载力，以制定最经济的桩长。通过碰撞检测，我们可以导出桩基与持力层碰撞数据，得到每一个桩深入持力层的深度，和该桩所处位置坐标，如果对工程桩命名细化编号，可以更好判断每个桩的位置。可以通过该数据进一步优化设计，指导施工。如果通过BIM技术指导优化桩基长度设计，实现基于BIM的三维地质模型与桩长校核应用，可以减少大量工程资金成本。
在可选地实施例中，步骤S5具体的包括：当旋挖钻进过程中遇到小型溶洞、土洞时，根据BIM三维地质模型提供的土层分布情况，结合超前钻探资料，分析出施工桩的溶洞埋深和大小，旋挖钻孔施工时利用回填黏土堵筑孔壁法施工。
在可选地实施例中，步骤S5具体的包括：当旋挖钻进过程中遇到中型溶洞、土洞时，提前准备足够的水泥置于施工现场，当旋挖钻进穿越溶洞、土洞进尺寸标高时，回填水泥或低强度混凝土搅拌黏土堵筑孔壁法施工，以避免孔内泥浆因泄露引发的孔壁坍塌。
在可选地实施例中，步骤S5具体的包括：当旋挖钻进过程中遇到大型溶洞、土洞时，准备好多台泥浆泵，增大泥浆池储备用量，待旋挖钻穿越溶洞、土洞进尺寸标高时，回填与桩身同等级混凝土搅拌回填堵孔洞，直至填满孔洞。当回填强度达到设计强度的70％时，再次旋挖钻进。
在可选地实施例中，步骤S5具体的包括：当溶洞范围比较大，漏浆严重时，通过边旋挖钻进边接长护筒，并将其震动下沉至已钻成的孔内，如此反复，直至护筒跟进设计桩底基岩面。
在可选地实施例中，步骤S5具体的包括：当旋挖钻进过程中遇到微陡及较陡岩面时，通过及时向孔内抛填黏土、低等级强度混凝土，低速钻进，缓慢旋挖成孔，直到完整岩面。
在可选地实施例中，步骤S5具体的包括：当旋挖钻进过程中遇到微陡及较陡岩面时，通过回填桩身同等级强度混凝土，并回填至进尺斜岩处，以固化斜岩面并形成人造水平岩面。当强度达到桩身强度70％时进行复钻，以避免斜孔发生。
图2是本实施例公开的一种基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法中预埋套管桩头施工的流程图，如图2所示，包括以下步骤：
a、场地准备；在本实施例中，桩身强度应达到设计强度的70％，且不低于15mMP，龄期不少于7d，方可开挖基坑。基坑开挖后，人工平整基坑，用铁锹将桩头四周附着物清理干净，空压机吊装就位；
b、制备直径32/50mm波纹套管；
c、波纹套管包扎；在本实施例中，在钢筋笼主筋锚固段根据不同主筋选择32/50mm的波纹套管，将波纹套管安装在钢筋笼主筋锚固段，使用钢丝封闭两端；使用波纹套管隔离桩头钢筋与浮浆层的连接，桩头混凝土和主筋不发生握裹；
d、下方钢筋笼至指定标高；
e、浇筑混凝土；
f、测量放样；在本实施例中，测量人员将每根钻孔桩的桩顶标高(即深入承台10cm位置)测出并沿桩顶标高处画第一道粗红线(即切割带)，在第一道红线上方10cm处在画一道粗红线(即切割线)；
g、桩头钢筋位置确定
h、环形切缝；在本实施例中，用手持混凝土切割机沿红线切割，切割深度一般为3～5cm左右。在施工中，为防止在施工过程中割伤桩基钢筋，切缝深度不大于实测的钢筋保护层厚度；
i、剥离钢筋；在本实施例中，风镐剥离切缝以上钢筋保护层，将钢筋剥离出混凝土后，钢筋向外侧稍微压弯，便于后续施工；
j、加钻顶断桩头；在本实施例中，在桩顶线以上1～2cm，沿桩头四周，每根桩均匀布置12-15个孔位，采用凿岩机打孔，打孔深度为8～10cm。钻孔完成后，插入钢钎，加钻顶断桩头，钢钎水平或稍向上。每个钢钎配置两个夹片，在桩头顶断后，便于钢钎的取出。
k、桩头吊出；
l、调整桩头钢筋；在本实施例中，两名钢筋操作人员将桩头钢筋按照设计及规范要求调整到相应位置。
m、凿毛清理。
工作原理：通过三维地质模型技术模拟土层与岩层的分布，根据超前钻报告中的布孔土和柱状图在Revit软件中模拟建立出钻孔及其中的信息，利用数学原理三点成面，再结合Revit软件中“自适应”功能创建出来的三维信息模型。整合得出溶洞、土洞施工工法，钢护筒跟进施工工法，倾斜岩面施工工法，预埋套管桩头处理施工工法，降低了岩溶区域旋挖灌注桩施工难度。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，施工准备，对场地进行平整；
S2，超前钻探：获取岩溶地区的地质情况；
S3，建立三维地质模型：根据超前钻探资料，并建立BIM三维地质模型，以使岩溶地区的地质情况直观显示于模型图上；
S4，试桩；
S5，旋挖灌注桩施工；根据岩溶地区的地质情况，并进行相应的旋挖灌注桩施工；所述岩溶地区的地质情况包括：溶洞、土洞以及倾斜岩面；
S6，桩头破除；
S7，桩基检测。
2.根据权利要求1所述的基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
步骤S31，根据超前钻探资料中的布控土和柱状图，利用Revit软件中“自适应”功能创建三维信息模型；
步骤S32，整合地质持力层模型与桩基模型，以使施工人员准确判断其位置关系；
步骤S33，推断土层变化走向，以使超前钻钻孔坐标与桩位坐标一一对应；
步骤S34，判断斜岩趋向，反映桩孔下的斜岩情况的高程位置，避免偏孔；
步骤S35，判断溶洞位置，以数据化形式显示桩孔下的溶洞位置；
步骤S36，利用三维地质模型将桩长以图片形式表达，并与设计桩长进行对比，以给现场施工提供有效的成孔数据；
步骤S37，桩基础与持力层模型通过naviswork进行检测，计算出桩端进入持力层深度，以制定最经济的桩长。
3.根据权利要求1所述的基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法，其特征在于，所述步骤S5具体的包括：
当旋挖钻进过程中遇到小型溶洞、土洞时，根据BIM三维地质模型提供的土层分布情况，结合超前钻探资料，分析出施工桩的溶洞埋深和大小，旋挖钻孔施工时利用回填黏土堵筑孔壁法施工。
4.根据权利要求1所述的基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法，其特征在于，所述步骤S5具体的包括：
当旋挖钻进过程中遇到中型溶洞、土洞时，提前准备足够的水泥置于施工现场，当旋挖钻进穿越溶洞、土洞进尺寸标高时，回填水泥或低强度混凝土搅拌黏土堵筑孔壁法施工，以避免孔内泥浆因泄露引发的孔壁坍塌。
5.根据权利要求1所述的基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法，其特征在于，所述步骤S5具体的包括：
当旋挖钻进过程中遇到大型溶洞、土洞时，准备好多台泥浆泵，增大泥浆池储备用量，待旋挖钻穿越溶洞、土洞进尺寸标高时，回填与桩身同等级混凝土搅拌回填堵孔洞，直至填满孔洞。
6.根据权利要求5所述的基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法，其特征在于，当回填强度达到设计强度的70％时，再次旋挖钻进。
7.根据权利要求1所述的基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法，其特征在于，所述步骤S5具体的包括：
当溶洞范围比较大，漏浆严重时，通过边旋挖钻进边接长护筒，并将其震动下沉至已钻成的孔内，如此反复，直至护筒跟进设计桩底基岩面。
8.根据权利要求1所述的基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法，其特征在于，所述步骤S5具体的包括：
当旋挖钻进过程中遇到微陡及较陡岩面时，通过及时向孔内抛填黏土、低等级强度混凝土，低速钻进，缓慢旋挖成孔，直到完整岩面。
9.根据权利要求1所述的基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法，其特征在于，所述步骤S5具体的包括：
当旋挖钻进过程中遇到微陡及较陡岩面时，通过回填桩身同等级强度混凝土，并回填至进尺斜岩处，以固化斜岩面并形成人造水平岩面。
10.根据权利要求9所述的基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法，其特征在于，当强度达到桩身强度70％时进行复钻，以避免斜孔发生。
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