CN115369885A - 基于bim和无人机的深基坑施工动态监控方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及大型复杂基础建筑物的施工领域，具体是一种基于BIM和无人机的深基坑施工动态监控方法。BIM云平台集成用户包括建设方、代建方、监理、设计方、总包、分包方，建立相应五方监管流程，数据及时反馈各参建方，超限值预警立即发送各相关负责人。可以三维动态实时测量监测结构数据，以大数据、物联网等信息技术取代部分人工作业，并根据目前及需要时间段综合输出数据内容，精度高、数据及时，实时出具报告，超限预警，极大提高工作效率，信息数据传递及时有效。
Description
技术领域
本发明涉及大型复杂基础建筑物的施工领域，具体是一种基于BIM和无人机的深基坑施工动态监控方法。
背景技术
基础施工是建筑物施工的重要环节，设计具有多重功能的地下工程的建筑物基础施工、基坑监测更是重中之重，既保证施工精度又保证节约成本，同时切实保证周围建筑安全，是施工测量和监测工作的关键问题。
目前尚无成熟用以计算土体变化变形的方法，工程施工中，难以进行准确及时的采取有效措施，回避或有效减轻突发性破坏性的后果产生。
深基坑施工属于超过一定规模的危大工程施工技术，对其时效性、精度等级要求高，配合降水和土方开挖过程，测量结果要求及时动态变化，需随时及时进行，普通测量误差限值通常在数毫米，基坑施工环境变形速率要求在0.1mm/d以下，目前主要采用人工巡视，水平位移监测采用电子全站仪，垂直位移采用精密水准仪及水准标尺，边坡顶外土体中钻孔预埋测斜管的方法进行。这样对于作业人员具有一定的危险性，不能及时取得各项数值，且监控数值精度误差偏大，各监控值不能及时直观反应到位施工、监理和设计人员，尤其是当周围环境中有大量积水、长时间连续降雨、市政管线出现泄漏、基坑附近地面荷载突然加大、临近建筑物或地面突然出现大量沉降、不均匀沉降时，这些事故危险征兆信息不能及时传递，人工巡检误差较大。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，从而提供一种能够及时提出预警的基于BIM和无人机的深基坑施工动态监控方法。
本发明解决所述问题，采用的技术方案是：
一种基于BIM和无人机的深基坑施工动态监控方法，包括以下步骤：
第一步：将施工图纸中的设计数据上传BIM云平台，建立标准的三维模型。
第二步：将地表沉降、建筑物的沉降和倾斜、支护结构倾斜顶部位移和基坑坑底隆起部位设为待观测点，使用高清摄像监控系统对待观测点进行定时图像采集。
第三步：使用BIM云平台将第二步中采集到的图像进行数据模型处理，生成实时的可视化三维监测数据。
第四步：使用无人机进行定时航拍，进行倾斜摄影，建立实景三维模型。
第五步：使用BIM云平台将可视化三维监测数据导入实景三维模型后，将实景三维模型与标准的三维模型进行比对，对支护、基础的变形情况进行高亮显示，出具对比报告。
第六步：对对比报告进行综合分析处理，出具动态变化曲线图，预测动态变化趋势，超限分等级预警。
采用上述技术方案的本发明，与现有技术相比，其突出的特点是：
可以三维动态实时测量监测结构数据，以大数据、物联网等信息技术取代部分人工作业，并根据目前及需要时间段综合输出数据内容，精度高、数据及时，实时出具报告，超限预警，极大提高工作效率，信息数据传递及时有效。
作为优选，本发明更进一步的技术方案是：
定时观测第二步中待观测点的坐标值，计算处当次观测距离上次观测所产生的位移值，再计算累计位移值，传输到BIM模型中，通过曲线拟合进行趋势分析，生成动态变化曲线图；设定基坑水平位移报警值绝对值和竖向位移报警值绝对值，监测到基坑水平位移或竖向位移的变化速率超过3mm/d，设定为三级预警，连续两天监测变化速率超过3mm/d，设定为二级预警，连续监测三天变化速率连续超过报警值的70%，设为一级预警。
对地下水位高度进行监测，水位高度接近土方开挖基底高度时，基槽内设置轻型井点降水。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，目的仅在于更好地理解本发明内容，因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。
一种基于BIM和无人机的深基坑施工动态监控方法，包括以下步骤：
第一步：将施工图纸中的设计数据上传BIM云平台，BIM平台为企业私有云智慧管理平台，建立标准的三维模型。
第二步：将地表沉降、建筑物的沉降和倾斜、支护结构倾斜顶部位移和基坑坑底隆起部位设为待观测点，使用高清摄像监控系统对待观测点进行定时图像采集。
地表沉降观测，水准点设在稳定区域，用红漆做醒目标识，沉降影响范围以外的观测点应埋设在视野开阔的地方,设不少于两个以上牢固可靠观测点，以便互相校核,施工开始前，将观测点和水准点联测以取得原始高程，规划好地表沉降点，根据施工现场的情况将摄像头布置在基坑周边。
建筑物沉降与倾斜观测，建筑物沉降观测点埋设时先在建筑物的基础或墙上钻孔，然后将预埋件放入，四周空隙用水泥砂浆填实，用红漆做好醒目标识，观测点基本布设在被测建筑物的角点上，观测点的埋设高度应方便观测，同时观测点应采取保护措施，避免在施工和使用期间受到破坏，每幢建筑物上一般布置2～4个观测点，特别重要的建筑物布置6个观测点。
支护结构倾斜顶部位移观测，结构施工时进行，将观测点设置于围护墙体钢筋骨架上，并做好标识。
基坑隆起观测，在多层开挖基坑中央、距坑底边缘1/4底宽及变形特征点处布置观测点，做醒目标识于固定观测处，施工时注意不能破坏。
第三步：使用BIM云平台将第二步中采集到的图像进行数据模型处理，生成实时的可视化三维监测数据。
高清摄像监控系统用于带观测点近距离监测数据采集，采集图像经BIM云平台数据模型处理，生成实时的可视化三维监测数据，便于及时观测，用于数据分析、存储及预警。
第四步：使用无人机进行定时航拍，无人机型号为大疆域2专业版，进行倾斜摄影，建立实景三维模型，通过实景三维模型体现深基坑施工时的整体实时变化数据。
第五步：使用BIM云平台将可视化三维监测数据导入实景三维模型后，将实景三维模型与标准的三维模型进行比对，对支护、基础的变形情况进行高亮显示，出具对比报告。
第六步：对对比报告进行综合分析处理，出具动态变化曲线图，预测动态变化趋势，超限分等级预警。
最后，BIM云平台集成用户包括建设方、代建方、监理、设计方、总包、分包方，建立相应五方监管流程，数据及时反馈各参建方，超限值预警立即发送各相关负责人。
定时观测第二步中待观测点的坐标值，计算处当次观测距离上次观测所产生的位移值（xy= 
），再计算累计位移值，传输到BIM模型中，通过曲线拟合进行趋势分析，生成动态变化曲线图；设定基坑水平位移报警值绝对值和竖向位移报警值绝对值，监测到基坑水平位移或竖向位移的变化速率超过3mm/d，设定为三级预警，连续两天监测变化速率超过3mm/d，设定为二级预警，连续监测三天变化速率连续超过报警值的70%，设为一级预警。
对地下水位高度进行监测，水位高度接近土方开挖基底高度时，基槽内设置轻型井点降水；地下水位监测，采用地质钻钻孔，孔深度要求保证能测出施工期产生的水位变化，基坑外测点沿基坑周边布设，利用基坑内降水井和减压井进行观测，测孔须确保测出施工期间水位的变化，用地质钻机钻直径89mm孔，水位孔的深度在最低设计水位之下，成孔完成后，放入裹有滤网的水位管，管壁与孔壁之间用净砂回填至离地表0.5m处，再用粘土进行封填，以防地表水流入。
本方法可以三维动态实时测量监测结构数据，以大数据、物联网等信息技术取代部分人工作业，并根据目前及需要时间段综合输出数据内容，精度高、数据及时，实时出具报告，超限预警，极大提高工作效率，信息数据传递及时有效。
以上所述仅为本发明较佳可行的实施例而已，并非因此局限本发明的权利范围，凡运用本发明说明书内容所作的等效变化，均包含于本发明的权利范围之内。
Claims (3)
1.一种基于BIM和无人机的深基坑施工动态监控方法，其特征在于：包括以下步骤：
第一步：将施工图纸中的设计数据上传BIM云平台，建立标准的三维模型；
第二步：将地表沉降、建筑物的沉降和倾斜、支护结构倾斜顶部位移和基坑坑底隆起部位设为待观测点，使用高清摄像监控系统对待观测点进行定时图像采集；
第三步：使用BIM云平台将第二步中采集到的图像进行数据模型处理，生成实时的可视化三维监测数据；
第四步：使用无人机进行定时航拍，进行倾斜摄影，建立实景三维模型；
第五步：使用BIM云平台将可视化三维监测数据导入实景三维模型后，将实景三维模型与标准的三维模型进行比对，对支护、基础的变形情况进行高亮显示，出具对比报告；
第六步：对对比报告进行综合分析处理，出具动态变化曲线图，预测动态变化趋势，超限分等级预警。
2.根据权利要求1所述的基于BIM和无人机的深基坑施工动态监控方法，其特征在于：定时观测第二步中待观测点的坐标值，计算处当次观测距离上次观测所产生的位移值，再计算累计位移值，传输到BIM模型中，通过曲线拟合进行趋势分析，生成动态变化曲线图；设定基坑水平位移报警值绝对值和竖向位移报警值绝对值，监测到基坑水平位移或竖向位移的变化速率超过3mm/d，设定为三级预警，连续两天监测变化速率超过3mm/d，设定为二级预警，连续监测三天变化速率连续超过报警值的70%，设为一级预警。
3.根据权利要求1所述的基于BIM和无人机的深基坑施工动态监控方法，其特征在于：对地下水位高度进行监测，水位高度接近土方开挖基底高度时，基槽内设置轻型井点降水。
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