CN115859453A - 基于bim的地基防水帷幕设计方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于BIM的地基防水帷幕设计方法及系统，其主要目的是通过防水帷幕来处理地基湿陷性问题，通过BIM来构建地基模型，并基于BIM在地基模型中设计挤密桩以构成帷幕，其中，挤密桩设计包括设定挤密桩的布设位置、结构及密度；以及包括设定每一独立单元外侧挤密桩的布设位置、结构及密度。在地基模型的不同位置以及外围不同位置，其施工工艺参数和土力学指标都有一定的差异，可以通过挤密桩的密度来设定防水帷幕的强度。

Description

基于BIM的地基防水帷幕设计方法及系统

技术领域

本发明属于电子信息技术领域，具体地，涉及基于BIM构建地基防水帷幕的技术，尤其涉及一种基于BIM的地基防水帷幕设计方法及系统。

背景技术

现有的地基防水帷幕在进行设计时，都是采用在地基周边布设一道防水墙，以此形成一个防水结构来防止向地基渗水从而防止造成地基湿陷。比如公开号为：“CN1107536A”公开了一种劈裂注浆防水帷幕施工方法，采用专用振动沉管机将带有弧形板劈裂器的沉管沉入地下，将土体劈裂成二次抛物线弧形沟槽，利用砂浆泵通过沉管沉进与上提的振动中，将水泥素浆由沉管沉头部的漏孔及劈裂器两侧注浆孔注入弧形槽内，形成弧形板墙，连续施工后，连锁成封闭的阻水帷幕墙。

上述的方法用在对湿陷地基进行防水处理，其也被用于地基初建期防水帷幕的设计，上述设计存在如下的缺陷：其不能够根据具体施工地质的需要来设置防水帷幕的形式，且其通过构建水泥墙来构建阻水帷幕墙，施工成本高。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种基于BIM的地基防水帷幕设计方法及系统。

本发明的技术方案如下：

基于BIM的地基防水帷幕设计方法，包括如下步骤：

导入地基设计图纸，基于地基设计图纸在BIM中构建地基模型；

在BIM中嵌入一个处理模块，将所述地基模型导入至处理模块；

所述处理模块被配置成：识别出地基模型的边界和宽度，对地基模型按照边界进行区域划定，将所述地基模型划分为多个均匀的区块，记录每一区块的位置；

导入地基施工工艺文件，将所述地基施工工艺文件与多个区块进行对应，将每一区块按照对应的施工工艺进行仿真得到仿真区块，采用标注码对仿真区块进行标注，以使得标注码与所述位置相关联；

基于土力学指标配置文件获取所述仿真区块的渗透分布，以及基于地基的宽度在仿真区块中构建地基应力影响范围，来确定仿真区块对应的帷幕宽度和深度，基于所述渗透分布将所述仿真区块分割成多个设定的独立单元，记录每一独立单元的分割序号；

在BIM中依次生成每一独立单元的挤密桩的布设图，依据挤密桩的布设图来生成每一独立单元的防水结构单元；

在BIM中嵌入有组合模块，所述组合模块用于依据分割序号将防水结构单元组合构成与独立单元所对应的帷幕单元，将所述帷幕单元按照标注码进行拼接得到地基防水帷幕；

在BIM中将地基防水帷幕向外延伸，形成外围防水帷幕。

优选的，帷幕宽度和深度由以下的方法确定：

基于仿真区块和所述所述土力学指标配置文件确定湿陷性黄土地基处理的范围，从而确定地基模型的宽度，以地基模型的宽度来确定应力影响范围；

根据黄土挤密后的渗透系数，结合原状土的垂向渗透系数来模拟水流的渗透路径，以时间为尺度，对比分析应力影响范围和渗透路径的时空关系，以两者无交集为原则模拟帷幕深度，同时要模拟计算水流渗透路径上地基应力影响范围附近的黄土湿陷变形量；

结合土体结构强度，评估对应力影响范围内土体影响，以此处土体不变形为原则，最终确定帷幕桩的深度以及整个帷幕的宽度。

优选的，所述地基模型包括基础、基坑以及基坑外围部分。

优选的，所述仿真区块通过如下的方法获得：

在BIM中依次加载所述区块和所述区块所对应的所述位置；

基于所述位置获取对应的施工图纸、施工工艺参数及土力学指标配置文件；

按照施工工艺要求和对应所述施工图纸建立所述区块的仿真主体结构，并基于仿真主体结构来建立对应的坐标数据和仿真参数，基于坐标数据和仿真参数构成施工参数；

将所述仿真主体结构按照设定单位量的坐标数据作为一个施工单元，当每进行一个施工单元的施工时对应的通过施工参数引出施工工艺。

优选的，每一所述独立单元的挤密桩包括：

设定挤密桩的布设位置、结构及密度；以及包括设定每一独立单元外侧挤密桩的布设位置、结构以及密度。

优选的，所述组合模块具有：

组合单元，所述组合单元被配置成具有多个组合节点；

组合控制单元，所述组合控制单元内部嵌入控制器，在所述控制器中嵌入有组合程序和多个控制线程；

在所述控制器的控制下加载所述防水结构单元至组合单元之前，所述控制器用于识别防水结构单元所对应的分割序号，基于所述分割序号开启对应的控制线程将防水结构单元输入至对应的组合节点；然后在控制器的控制下启用控制程序，控制程序通过组合命令将多个组合节点进行组合，从而形成帷幕单元。

本发明还提供了一种基于BIM的地基防水帷幕设计系统，包括：

地基生成模块，用于导入地基设计图纸，基于地基设计图纸在BIM中构建地基模型；

处理模块，嵌入在BIM中，所述处理模块被配置成：识别出地基的边界和宽度，将地基模型按照边界划定区域，将所述地基模型划分为多个均匀的区块，记录每一区块的位置；

仿真模块，用于导入地基施工工艺文件和土力学指标配置文件，将所述地基施工工艺文件与多个区块进行对应，对每一区块按照所对应的施工工艺进行仿真得到仿真区块，用标注码对仿真区块进行标注，以使得标注码与所述位置相关联；

独立单元生成模块，用于基于所述土力学指标配文件获取所述仿真区块的渗透分布，以及基于地基的宽度在仿真区块中构建地基应力的影响范围，来确定仿真区块对应的帷幕的宽度和深度，基于所述渗透分布将所述仿真区块分割成多个设定的独立单元，记录每一独立单元的分割序号；

防水结构单元生成模块，用于在BIM中依次生成每一独立单元的挤密桩的布设图，依据挤密桩的布设图来生成每一独立单元的防水结构单元；

组合模块，嵌入在BIM中，所述组合模块用于依据分割序号将防水结构单元组合构成与独立单元所对应的帷幕单元，将所述帷幕单元按照标注码进行拼接得到地基防水帷幕；

在BIM中将地基防水帷幕向外延伸，形成外围防水帷幕。

优选的，所述仿真模块包括：

加载单元，用于在BIM中依次加载所述区块和所述区块所对应的位置；

配置单元，用于基于所述位置来配置每一所述区块对应的施工图纸和施工工艺；

仿真主体结构生成单元，用于按照施工工艺要求和对应所述施工图纸建立所述区块的仿真主体结构，并基于仿真主体结构来建立对应的坐标数据和仿真参数，基于坐标数据和仿真参数构成施工参数；

仿真单元，用于将所述仿真主体结构按照设定单位量的坐标数据作为一个施工单元，当每进行一个施工单元的施工时对应的通过该施工单元的施工参数引出该施工单元的施工工艺。

优选的，所述组合模块具有：

组合单元，所述组合单元被配置成具有多个组合节点；

组合控制单元，所述组合控制单元内部嵌入控制器，在所述控制器中嵌入有组合程序和多个控制线程；

在所述控制器的控制下加载所述防水结构单元至组合单元之前，所述控制器用于识别防水结构单元所对应的分割序号，基于所述分割序号开启对应控制线程将防水结构单元输入至对应的组合节点；然后在控制器的控制下启用控制程序，控制程序通过组合命令将多个组合节点进行组合，从而形成帷幕单元。

本申请的有益效果在于：

本申请通过在BIM中构建地基，并在BIM中对地基模型进行均等划分形成多个均匀的区块，对每一所述区块按照对应的施工工艺进行仿真得到仿真区块，同时对仿真区块进行渗透实验，在进行渗透实验时，分别基于多个不同的渗水模拟参数在渗水模拟系统中模拟在不同水量和持续渗透的多个连续的单位时间内仿真区块的渗透实验，其可以有效的模拟比如不同降雨量、持续性的对地基的渗透，有效的得到不同的渗透实验结果，然后基于渗透实验结果来设计挤密桩，通过构建挤密桩来形成防水帷幕。

在本申请中，挤密桩的布设包括设定挤密桩的布设位置、挤密桩结构以及挤密桩密度；以及包括设定每一独立单元外侧挤密桩的布设位置、挤密桩结构以及挤密桩密度。在地基的不同位置以及外围不同位置，其施工工艺和渗透率都有一定的差异，可以通过挤密桩的密度来设定防水帷幕的强度。比如，每一个防水结构单元作为一个防水帷幕的基本结构单元，在防水结构单元中，通过构建不同密度的挤密桩，比如一个防水结构单元中，挤密桩的个数至少为6个，当某一个基本结构单元的渗透率较大时，可以通过增大挤密桩的密度，从而实现防水帷幕的防水强度。

本申请基于BIM设计，通过实现对地基的仿真，渗透实验来构建挤密桩形成防水帷幕，并通过构建地基和挤密桩的仿真模型，来进行施工指导，保证整个工程中施工能够按照设计的标准进行。

附图说明

图1是本发明的方法流程图；

图2是本发明的系统框架原理图；

图3是本发明的仿真模块的框架原理示意图；

图4是本发明中不同位置挤密桩的设计示意图；

图5为本发明中地基的基础布设图；

图6为本申请中确定帷幕单元的深度的示意图；

其中，300-挤密桩；400-地基独立基础；401-基坑；402-褥垫层；403-防水帷幕；404-基面。

具体实施方式

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明做进一步详述，本实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例

根据图1、图4、图5及图6所示，本实施例提供的技术方案如下：

基于BIM的地基防水帷幕设计方法，包括如下步骤：

导入地基设计图纸，基于地基设计图纸在BIM中构建地基模型；

在BIM中嵌入一个处理模块，将所述地基模型导入至处理模块；

所述处理模块被配置成：识别出地基模型的边界和宽度，对所述地基模型按照边界划定区域，将所述地基模型划分为多个均匀的区块，记录每一区块的位置；

导入地基施工工艺文件，将所述地基施工工艺文件与多个区块进行对应，将每一区块按照对应的施工工艺进行仿真得到仿真区块，采用标注码对仿真区块进行标注，以使得标注码与所述位置相关联；

基于土力学指标配置文件获取所述仿真区块的渗透分布，以及基于地基模型的宽度在仿真区块中构建地基应力影响范围，来确定仿真区块对应的帷幕宽度和深度，基于所述渗透分布将所述仿真区块分割成多个设定的独立单元，记录每一独立单元的分割序号；

在BIM中依次生成每一独立单元的挤密桩的布设图，依据挤密桩的布设图来生成每一独立单元的防水结构单元；

在BIM中嵌入有组合模块，所述组合模块用于依据分割序号将防水结构单元组合构成与独立单元所对应的帷幕单元，将所述帷幕单元按照标注码进行拼接得到地基防水帷幕；

在BIM中将地基防水帷幕向外延伸，形成外围防水帷幕。

进一步地，帷幕宽度和深度由以下的方法确定：

基于仿真区块和所述土力学指标配置文件确定湿陷性黄土地基处理的范围，从而确定地基模型的宽度，以地基模型的宽度来确定应力影响范围；

根据黄土挤密后的渗透系数，结合原状土的垂向渗透系数来模拟水流的渗透路径，以时间为尺度，对比分析应力影响范围和渗透路径的时空关系，以两者无交集为原则模拟帷幕深度，同时要模拟计算水流渗透路径上地基应力影响范围附近的黄土湿陷变形量；

结合土体结构强度，评估对应力影响范围内土体影响，以此处土体不变形为原则，最终确定帷幕桩的深度以及整个帷幕的宽度。

在本申请中，所述的以时间为尺度并非常规意义的时间，此时间尺度为超大时间尺度，具体是以项目建成后20年或者30年作为时间跨度。

进一步地，所述地基模型包括基础、基坑以及基坑外围部分。

进一步地，所述仿真区块通过如下的方法获得：

在BIM中依次加载所述区块和所述区块所对应的所述位置；

基于所述位置获取对应的施工图纸、施工工艺参数及土力学指标配置文件；

按照施工工艺要求和对应所述施工图纸建立所述区块的仿真主体结构，并基于仿真主体结构来建立对应的坐标数据和仿真参数，基于坐标数据和仿真参数构成施工参数；

将所述仿真主体结构按照设定单位量的坐标数据作为一个施工单元，当每进行一个施工单元的施工时对应的通过施工参数引出施工工艺。

进一步地，每一所述独立单元的挤密桩包括：

设定挤密桩的布设位置、结构及密度；以及包括设定每一独立单元外侧挤密桩的布设位置、结构以及密度。

进一步地，所述组合模块具有：

组合单元，所述组合单元被配置成具有多个组合节点；

组合控制单元，所述组合控制单元内部嵌入控制器，在所述控制器中嵌入有组合程序和多个控制线程；

在所述控制器的控制下加载所述防水结构单元至组合单元之前，所述控制器用于识别防水结构单元所对应的分割序号，基于所述分割序号开启对应的控制线程将防水结构单元输入至对应的组合节点；然后在控制器的控制下启用控制程序，控制程序通过组合命令将多个组合节点进行组合，从而形成帷幕单元。

本申请的通过地基设计图纸在BIM中构建地基模型，地基设计图纸包括了地基独立基础设计图纸、桩孔设计图纸、基础垫层设计图纸、褥垫层设计图纸以及包括地基外围基面设计图纸，按照上述的图纸在BIM中重新构建地基模型；地基独立基础400的有效高度为8米。桩孔内填料采用素土，向孔内填料前孔底夯实，桩顶夯填高度应高出设计标高不低于0.5米，桩顶和基础垫层之间设置褥垫层402，褥垫层采用500mm厚，并且按照水泥和素土按照1：7-3：7水泥和素土封层压实。独立基础承载力不低于180Kpa。地基独立基础400的的外侧为基坑401，基坑的上部为基面404，在地基独立基础400以及外围均设置有防水帷幕403，在BIM中对地基进行均等划分形成多个均匀的区块，对所述区块及进行仿真得到仿真区块，具体的，在BIM中依次加载所述区块和所述区块所对应的所述位置，基于所述位置获取对应的施工图纸和施工工艺；

按照施工工艺要求和对应所述施工图纸建立所述区块的仿真主体结构，并基于仿真主体结构来建立对应的坐标数据和仿真参数，基于坐标数据和仿真参数构成施工参数；将所述仿真主体结构按照设定单位量的坐标数据作为一个施工单元，当每进行一个施工单元的施工时通过该施工单元的施工参数对应的引出该施工单元的施工工艺。

对仿真区块进行渗透实验，在进行渗透实验时，分别基于多个不同的渗水模拟参数在渗水模拟系统中模拟在不同水量和持续渗透的多个连续的单位时间内仿真区块的渗透实验，其可以有效的模拟比如不同降雨量、持续性的对地基的渗透，有效的得到不同的渗透实验结果，然后基于渗透实验结果来设计挤密桩，通过构建挤密桩300来形成防水帷幕。挤密桩的布设包括设定挤密桩的布设位置、挤密桩结构以及密度；以及包括设定每一独立单元外侧挤密桩的布设位置、挤密桩结构以及密度。在地基的不同位置以及外围不同位置，其施工工艺和渗透率都有一定的差异，可以通过挤密桩的密度来设定防水帷幕的强度。比如，每一个防水结构单元作为一个防水帷幕的基本结构单元，在防水结构单元中，通过构建不同密度的挤密桩，比如一个防水结构单元中，挤密桩的个数至少为6个，当某一个基本结构单元的渗透率较大时，可以通过增大挤密桩的密度，从而实现防水帷幕的防水强度。

本申请基于BIM设计，通过实现对地基的仿真，渗透实验来构建挤密桩形成防水帷幕，并通过构建地基和挤密桩的仿真模型，来进行施工指导，保证整个工程中施工能够按照设计的标准进行。

在本申请中，挤密桩通过通过机械沉管构成多个桩孔，回填采用DDC重锤夯实工法，桩径不小于550mm，桩间距为1250mm，相邻三个桩和桩之间以等边三角形方式布设。

实施例

参照图2、图3、图4至图6，本申请还提供了一种基于BIM的地基防水帷幕设计系统，包括：

地基生成模块，用于导入地基设计图纸，基于地基设计图纸在BIM中构建地基模型；

处理模块，嵌入在BIM中，所述处理模块被配置成：识别出地基的边界和宽度，将地基模型按照边界划定区域，将所述地基模型划分为多个均匀的区块，记录每一区块的位置；

仿真模块，用于导入地基施工工艺文件和土力学指标配置文件，将所述施工工艺文件与多个区块进行对应，对每一区块按照对应的施工工艺进行仿真得到仿真区块，用标注码对仿真区块进行标注，以使得标注码与所述位置相关联；

独立单元生成模块，用于基于所述土力学指标配文件获取所述仿真区块的渗透分布，以及基于地基的宽度在仿真区块中构建地基应力的影响范围，来确定仿真区块对应的帷幕的宽度和深度，基于所述渗透分布将所述仿真区块分割成多个设定的独立单元，记录每一独立单元的分割序号；

防水结构单元生成模块，用于在BIM中依次生成每一独立单元的挤密桩的布设图，依据挤密桩的布设图来生成每一独立单元的防水结构单元；

组合模块，嵌入在BIM中，所述组合模块用于依据分割序号将防水结构单元组合构成与独立单元所对应的帷幕单元，将所述帷幕单元按照标注码进行拼接得到地基防水帷幕；

在BIM中将地基防水帷幕向外延伸，形成外围防水帷幕。

进一步地，所述仿真模块包括：

加载单元，用于在BIM中依次加载所述区块和所述区块所对应的位置；

配置单元，用于基于所述位置来配置每一所述区块对应的施工图纸和施工工艺；

仿真主体结构生成单元，用于按照施工工艺要求和对应所述施工图纸建立所述区块的仿真主体结构，并基于仿真主体结构来建立对应的坐标数据和仿真参数，基于坐标数据和仿真参数构成施工参数；

仿真单元，用于将所述仿真主体结构按照设定单位量的坐标数据作为一个施工单元，当每进行一个施工单元的施工时对应的通过施工参数引出施工工艺。

进一步地，所述组合模块具有：

组合单元，所述组合单元被配置成具有多个组合节点；

组合控制单元，所述组合控制单元内部嵌入控制器，在所述控制器中嵌入有组合程序和多个控制线程；

在所述控制器的控制下加载所述防水结构单元至组合单元之前，所述控制器用于识别防水结构单元所对应的分割序号，基于所述分割序号开启对应控制线程将防水结构单元输入至对应的组合节点；然后在控制器的控制下启用控制程序，控制程序通过组合命令将多个组合节点进行组合，从而形成帷幕单元。

本申请的通过地基设计图纸在BIM中构建地基模型，其中地基设计图纸包括了地基独立基础设计图纸、桩孔设计图纸、基础垫层设计图纸、褥垫层设计图纸以及包括地基外围基面设计图纸，按照上述的图纸在BIM中重新构建地基；地基独立基础的有效高度为8米。桩孔内填料采用素土，向孔内填料前孔底夯实，桩顶夯填高度应高出设计标高不低于0.5米，桩顶和基础垫层之间设置褥垫层，褥垫层采用500mm厚，并且按照水泥和素土按照1：7-3：7水泥和素土封层压实。独立基础承载力不低于180Kpa。在BIM中对地基模型进行均等划分形成多个均匀的区块，对所述区块及进行仿真得到仿真区块，具体的，在BIM中依次加载所述区块和所述区块所对应的所述位置，基于所述位置获取对应的施工图纸和施工工艺；

按照施工工艺要求和对应所述施工图纸建立所述区块的仿真主体结构，并基于仿真主体结构来建立对应的坐标数据和仿真参数，基于坐标数据和仿真参数构成施工参数；将所述仿真主体结构按照设定单位量的坐标数据作为一个施工单元，当每进行一个施工单元的施工时对应的通过施工参数引出施工工艺。

对仿真区块进行渗透实验，在进行渗透实验时，分别基于多个不同的渗水模拟参数在渗水模拟系统中模拟在不同水量和持续渗透的多个连续的单位时间内仿真区块的渗透实验，其可以有效的模拟比如不同降雨量、持续性的对地基的渗透，有效的得到不同的渗透实验结果，然后基于渗透实验结果来设计挤密桩，通过构建挤密桩来形成防水帷幕。挤密桩的布设包括设定挤密桩的布设位置、挤密桩结构以及密度；以及包括设定每一独立单元外侧挤密桩的布设位置、挤密桩结构以及密度。在地基的不同位置以及外围不同位置，其施工工艺和渗透率都有一定的差异，可以通过挤密桩的密度来设定防水帷幕的强度。比如，每一个防水结构单元作为一个防水帷幕的基本结构单元，在防水结构单元中，通过构建不同密度的挤密桩，比如一个防水结构单元中，挤密桩的个数至少为6个，当某一个基本结构单元的渗透率较大时，可以通过增大挤密桩的密度，从而实现防水帷幕的防水强度。

本申请基于BIM设计，通过实现对地基的仿真，渗透实验来构建挤密桩形成防水帷幕，并通过构建地基和挤密桩的仿真模型，来进行施工指导，保证整个工程中施工能够按照设计的标准进行。

在本申请中，挤密桩通过通过机械沉管构成多个桩孔，回填采用DDC重锤夯实工法，桩径不小于550mm，桩间距为1250mm，相邻三个桩和桩之间以等边三角形方式布设。

在一些实施例中，确定帷幕单元宽度和深度的原理相同，按照如下步骤：

基于土力学指标计算地基压缩层深度（帷幕法湿陷性黄土地基处理技术，关键要确定湿陷性黄土地基处理的范围，深度参数由地基压缩层深度及下部湿陷性黄土的厚度剩余湿陷量等因素确定，深度不大于基础之下地基处理深度），从而确定应力影响范围；根据黄土（土体）挤密后的渗透系数结合原状土的渗透系数主要是垂向渗透系数确定水流的渗透路径，以超大时间尺度，对比分析应力影响范围和渗透路径的时空关系，以两者无交集为原则确定帷幕深度，同时要计算水流渗透路径上地基应力影响范围附近的黄土湿陷变形量，结合土体结构强度，评估其对应力影响范围内（应力泡附近）土体影响，以此处土体不变形为原则。最终确定帷幕深度及宽度。除此之外，还包括土体自身结构的抗变形能力的确定，非饱和渗透条件下黄土湿陷量的计算。参照图6，基础宽度为2B个单位量，帷幕宽度也为2B个单位量，水由帷幕底部向内扩散，应力影响范围由基础形成的内层应力泡来确定，根据渗透系数确定水流的渗透路径，根据建筑物等级以超大时间尺度，对比分析应力影响范围和渗透路径的时空关系，以两者无交集为原则确定帷幕深度及宽度，同时要计算水流渗透路径上地基应力影响范围附近的黄土湿陷变形量，结合土体结构强度，评估其对应力影响范围内（应力泡附近）土体影响，以此处土体不变形为原则，得到外层的应力范围。

本申请在实际中的应用案例：场地属于自重湿陷性黄土Ⅳ级，建筑物为门式两跨钢结构单层厂房，面积76.9米×54.48米。原设计基础承载力特征值180kp,采取整片处理的方式消除地基的湿陷性。考虑厂房为非涉水建筑，场地地下水埋深大，提高地基的防水等级加强防水措施是防止地基发生湿陷的关键，因此利用帷幕法湿陷性黄土地基处理技术，基础设计采用独立基础形式，在车间四周独立基础外侧采用挤密桩连片处理湿陷性黄土，处理深度自地面往下10米，底部深度和基础之下处理深度一致，宽度由基础边缘外放4米，即大于基础宽度2B的宽度，基础之下湿陷性黄土处理深度8米的1/2，桩径560mm,桩间距1250mm,在厂房地基四周形成一套深10米宽4米的由三层素土挤密桩组成的防水帷幕，以整个厂房为单元，从整体上防止侧向水流的渗透，防止地基发生湿陷变形。该地基处理方案的特点是独立基础和连片帷幕处理相结合，处理深度依据相关规范，帷幕宽度参照相关规范，是防水措施布置形式的调整优化，将工程处理黄土湿陷与防水措施以及承载力三者有机相结合，实现科学性安全性经济性三者统一。

本申请具有如下优势：1)结合工程实际采用消除湿陷和防水措施相结合的理念指导设计，采用帷幕结构从整体设计上组合式解决湿陷性黄土地基处理问题。2)该技术的核心由多层（三层或以上）挤密桩在建筑物地基四周组成防水帷幕，以建筑单体为单元，从整体上防止侧向水流的渗透，防止地基发生湿陷变形。3）地基局部处理和外围帷幕处理相结合，改变整片地基处理的做法，处理深度依据相关规范，帷幕宽度参照相关规范，是防水措施布置形式的调整优化，将处理黄土湿陷的工程措施与防水措施以及承载力三者有机相结合，实现科学性安全性经济性三者统一。4)地基基础的形式为独立基础，不以独立基础为单位平面处理黄土的湿陷性，而是从整体上考虑防水措施，并结合来水方向适当加强帷幕设计。地基的地表雨水垂向渗透防护仍按常规做法进行，从而在建筑物之下形成由地面与四周帷幕组成的五面立体地基防水结构。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.基于BIM的地基防水帷幕设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

导入地基设计图纸，基于地基设计图纸在BIM中构建地基模型；

在BIM中嵌入一个处理模块，将所述地基模型导入至处理模块；

所述处理模块被配置成：识别出地基模型的边界和宽度，对所述地基模型按照边界进行区域划定，将所述地基模型划分为多个均匀的区块，记录每一区块的位置；

导入地基施工工艺文件，将所述地基施工工艺文件与多个区块进行对应，将每一区块按照对应的施工工艺进行仿真得到仿真区块，采用标注码对仿真区块进行标注，以使得标注码与所述位置相关联；

基于土力学指标配置文件获取所述仿真区块的渗透分布，以及基于地基模型的宽度在仿真区块中构建地基应力影响范围，来确定仿真区块对应的帷幕宽度和深度，基于所述渗透分布将所述仿真区块分割成多个设定的独立单元，记录每一独立单元的分割序号；

在BIM中依次生成每一独立单元的挤密桩的布设图，依据挤密桩的布设图来生成每一独立单元的防水结构单元；

在BIM中嵌入有组合模块，所述组合模块用于依据分割序号将防水结构单元组合构成与独立单元所对应的帷幕单元，将所述帷幕单元按照标注码进行拼接得到地基防水帷幕；

在BIM中将地基防水帷幕向外延伸，形成外围防水帷幕。

2.根据权利要求1所述的基于BIM的地基防水帷幕设计方法，其特征在于，帷幕宽度和深度由以下的方法确定：

基于仿真区块和所述土力学指标配置文件确定湿陷性黄土地基处理的范围，从而确定地基模型的宽度，以地基模型的宽度来确定应力影响范围；

根据黄土挤密后的渗透系数，结合原状土的垂向渗透系数来模拟水流的渗透路径，以时间为尺度，对比分析应力影响范围和渗透路径的时空关系，以两者无交集为原则模拟帷幕深度，同时要模拟计算水流渗透路径上地基应力影响范围附近的黄土湿陷变形量；

结合土体结构强度，评估对应力影响范围内土体影响，以此处土体不变形为原则，最终确定帷幕桩的深度以及整个帷幕的宽度。

3.根据权利要求1所述的基于BIM的地基防水帷幕设计方法，其特征在于，所述地基模型包括基础、基坑以及基坑外围部分。

4.根据权利要求1所述的基于BIM的地基防水帷幕设计方法，其特征在于，所述仿真区块通过如下的方法获得：

在BIM中依次加载所述区块和所述区块所对应的所述位置；

基于所述位置获取对应的施工图纸、施工工艺参数及土力学指标配置文件；

按照施工工艺要求和对应所述施工图纸建立所述区块的仿真主体结构，并基于仿真主体结构来建立对应的坐标数据和仿真参数，基于坐标数据和仿真参数构成施工参数；

将所述仿真主体结构按照设定单位量的坐标数据作为一个施工单元，当每进行一个施工单元的施工时对应的通过施工参数引出施工工艺。

5.根据权利要求1所述的基于BIM的地基防水帷幕设计方法，其特征在于，每一所述独立单元的挤密桩包括：

设定挤密桩的布设位置、结构及密度；以及包括设定每一独立单元外侧挤密桩的布设位置、结构以及密度。

6.根据权利要求1所述的基于BIM的地基防水帷幕设计方法，其特征在于，所述组合模块具有：

组合单元，所述组合单元被配置成具有多个组合节点；

组合控制单元，所述组合控制单元内部嵌入控制器，在所述控制器中嵌入有组合程序和多个控制线程；

在所述控制器的控制下加载所述防水结构单元至组合单元之前，所述控制器用于识别防水结构单元所对应的分割序号，基于所述分割序号开启对应的控制线程将防水结构单元输入至对应的组合节点；然后在控制器的控制下启用控制程序，控制程序通过组合命令将多个组合节点进行组合，从而形成帷幕单元。

7.基于BIM的地基防水帷幕设计系统，其特征在于，包括：

地基生成模块，用于导入地基设计图纸，基于地基设计图纸在BIM中构建地基模型；

处理模块，嵌入在BIM中，所述处理模块被配置成：识别出地基模型的边界和宽度，将地基模型按照边界划定区域划分为多个均匀的区块，记录每一区块的位置；

仿真模块，用于导入地基施工工艺文件和土力学指标配置文件，将所述地基施工工艺文件与多个区块进行对应，对每一区块按照所对应的施工工艺进行仿真得到仿真区块，用标注码对仿真区块进行标注，以使得标注码与所述位置相关联；

独立单元生成模块，用于基于所述土力学指标配文件获取所述仿真区块的渗透分布，以及基于地基的宽度在仿真区块中构建地基应力的影响范围，来确定仿真区块对应的帷幕的宽度和深度，基于所述渗透分布将所述仿真区块分割成多个设定的独立单元，记录每一独立单元的分割序号；

防水结构单元生成模块，用于在BIM中依次生成每一独立单元的挤密桩的布设图，依据挤密桩的布设图来生成每一独立单元的防水结构单元；

组合模块，嵌入在BIM中，所述组合模块用于依据分割序号将防水结构单元组合构成与独立单元所对应的帷幕单元，将所述帷幕单元按照标注码进行拼接得到地基防水帷幕；

在BIM中将地基防水帷幕向外延伸，形成外围防水帷幕。

8.根据权利要求7所述的基于BIM的地基防水帷幕设计系统，其特征在于，所述仿真模块包括：

加载单元，用于在BIM中依次加载所述区块和所述区块所对应的位置；

配置单元，用于基于所述位置来配置每一所述区块对应的施工图纸和施工工艺；

仿真主体结构生成单元，用于按照施工工艺要求和对应所述施工图纸建立所述区块的仿真主体结构，并基于仿真主体结构来建立对应的坐标数据和仿真参数，基于坐标数据和仿真参数构成施工参数；

仿真单元，用于将所述仿真主体结构按照设定单位量的坐标数据作为一个施工单元，当每进行一个施工单元的施工时对应的通过施工参数引出施工工艺。

9.根据权利要求7所述的基于BIM的地基防水帷幕设计系统，其特征在于，所述组合模块具有：

组合单元，所述组合单元被配置成具有多个组合节点；

组合控制单元，所述组合控制单元内部嵌入控制器，在所述控制器中嵌入有组合程序和多个控制线程；

在所述控制器的控制下加载所述防水结构单元至组合单元之前，所述控制器用于识别防水结构单元所对应的分割序号，基于所述分割序号开启对应控制线程将防水结构单元输入至对应的组合节点；然后在控制器的控制下启用控制程序，控制程序通过组合命令将多个组合节点进行组合，从而形成帷幕单元。

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