CN112052497A - 基于bim的施工前深基坑模拟计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于BIM的施工前深基坑模拟计算方法，通过岩土软件，对深基坑的土层信息进行三维建模；将三维土层模型导入深基坑软件，在土层模型基础上对深基坑支护结构进行建模，并对深基坑支护结构模型进行不同工况下的受力计算和结构变形计算，依据计算结果对基坑挖土分段分层工况和出土口布置、监测点布置进行优化；将优化后的深基坑施工方案进行摸拟预施工；优势在于：利用BIM技术，对岩土信息和深基坑支护结构进行三维建模，并利用深基坑计算软件进行基坑支护结构各工况摸拟受力位移计算，为基坑施工方案优化提供了技术和数据支持，使得实际施工支护结构位移、沉降都在模拟计算范围之内，加快了施工进度的同时，确保了质量和安全。

Description

基于BIM的施工前深基坑模拟计算方法
技术领域
本发明涉及深基坑施工技术领域，尤其涉及一种基于BIM的施工前深基坑模拟计算方法。
背景技术
BIM（Building Informmation Modeling）的核心是以模型为载体，利用数字化技术，将建筑设计、施工、运行的各类物理数据和实际信息集成化，并三维的展示出来，从而为建筑工程项目的参建各方提供了一个信息交互的协同工作平台。
目前，在深基坑施工中，施工方主要利用BIM技术的三维可视化、虚拟施工等特点，使工程进度、成本得到控制和监管，使得施工方案、技术交底等更为清楚详细，减少了错误和漏洞的出现。例如，利用三维模型进行交底，可以提升施工人员对开挖方案的了解；利用虚拟施工对开挖方案进行模拟，在软件辅助下，可精确找出方案实施过程中隐藏的问题，优化开挖细节，从而达到缩短工期、提高效益的目的；利用三维模型，可以提高土石方开挖回填的工程量的精确计算，达到成本可控等等。
但上述应用，存在着以下不足：施工方建立的三维模型是基于设计方给出的基坑围护图纸和数据，只起到三维模型可视化的作用，并未对支护结构和岩土进行力学模拟计算分析，方案优化也仅仅只是基于工期和劳动力、机械、材料的调配，并未基于深基坑施工全过程整体动态受力变化情况进行深层次施工优化，基于此，本案由此而生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于BIM的施工前深基坑模拟计算方法，对深基坑施工全过程整体动态受力变化情况进行摸拟计算，为深基坑施工方案的优化提供了技术和数据支持。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种基于BIM的施工前深基坑模拟计算方法，包括以下步骤：
S1.通过岩土软件，对深基坑的土层勘测信息进行三维建模，得到三维土层模型；
S2.将三维土层模型导入深基坑软件，在三维土层模型基础上根据深基坑支护设计对深基坑支护结构体系进行建模，得到基坑支护结构设计模型；
S3.利用深基坑软件，对深基坑支护结构设计模型进行受力计算，计算得出深基坑支护结构的受力情况，以及在不同受力情况下的结构变形数据，并依据模拟计算结果进行施工优化；
S4.将调整优化后的深基坑支护施工方案在BIM软件中进行施工模拟，结合现场施工组织方案，优化机械、材料、劳动力调度，进行摸拟预施工。
进一步的，所述步骤S3中还包括以下步骤：利用深基坑软件，按照施工顺序对挖土工况进行模拟计算，依据计算结果调整优化挖土分段分层工况，并选择结构受力变形较小处作为出土口，依据计算结果调整优化挖土方案。
进一步的，所述步骤S3中还包括以下步骤：依据挖土工况的计算结果，进行监测点布置优化，重点对模拟计算中支护结构位移较大处进行加强监测。
本发明的优点在于：利用BIM技术，对岩土信息和深基坑支护结构体系进行三维建模，并利用深基坑计算软件进行基坑支护结构各工况摸拟受力、位移计算，为基坑施工方案优化提供了技术和数据支持，使得实际施工支护结构位移、沉降都在模拟计算范围之内，加快了施工进度的同时，确保了质量和安全。将原本最不可控的深基坑施工，变得一切尽在掌握。
附图说明
图1为实施例中本发明方案的流程示意图；
图2为实施例中将土层勘测信息进行三维建模的软件界面示意图；
图3为实施例中深基坑支护结构体系进行建模的软件界面示意图；
图4为实施例中对基坑围护设计模型进行受力计算的软件界面示意图；
图5为实施例中对挖土工况进行模拟计算时的软件界面示意图；
图6为实施例中在BIM软件中进行施工模拟的软件界面示意图。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明作进一步详细描述。
本发明提出一种基于BIM的施工前深基坑模拟计算方法，如图1所示，包括以下步骤：
S1.通过岩土软件，对深基坑的土层勘测信息进行三维建模，得到三维土层模型；
S2.将三维土层模型导入深基坑软件，在三维土层模型基础上根据深基坑支护设计对深基坑支护结构体系进行建模，得到基坑支护结构设计模型；
S3.利用深基坑软件，对深基坑支护结构设计模型进行受力计算，按照施工顺序对各挖土工况进行模拟计算，计算得出深基坑支护结构在不同工况下的受力情况，以及在不同受力情况下的结构变形数据，依据计算结果调整优化基坑挖土分段分层工况，选择结构受力变形较小处作为出土口，并依据计算结果，进行监测点布置优化，重点对模拟计算中支护结构位移较大处进行加强监测；
S4.将调整优化后的深基坑支护施工方案在BIM软件中进行施工模拟，结合现场施工组织方案，优化机械、材料、劳动力调度，进行摸拟预施工。
具体应用：
某深基坑工程南北长88.5米，东西宽68.3米，挖深-6.12米，局部-7.2米，基坑紧邻西侧用地红线，红线外为市政道路和中学，-2.8~-14米为淤泥质粘土，基坑施工对周边环境沉降位移风险较大。该深基坑工程在施工前采用本实施例的模拟计算方法，为施工方案优化提供了技术和数据支持，实际施工支护结构位移、沉降都在模拟计算范围之内，加快进度的同时，确保了质量和安全，该工程使用的BIM软件包括理正岩土软件、理正深基坑软件、品茗PBIM场布软件。具体包括以下步骤：
如图2所示，首先利用理正岩土软件，将二维的土层信息进行三维建模，得到三维土层模型；
如图3所示，将生成的三维土层模型导入理正深基坑软件，在土层模型基础上对深基坑支护设计进行建模，该工程的基坑支护采用SMW工法桩加钢管内撑；
利用理正深基坑软件，对基坑围护设计模型进行受力计算，依据计算结果合理选择出土口，并对结构受力较大处进行施工优化，如图4所示，从软件中可看出围护设计模型上的受力情况；
通过理正深基坑软件按开挖进度进行挖土工况模拟计算，依据计算结果调整优化挖土方案，并对深基坑检测单位提出合理的监测点布置优化意见，对位移值较大处重点加强检测，如图5所示，从软件中可看出开挖3.05米深度时，支护结构的变形状态，依据开挖进度，可计算各个深度节点支护结构的变形状态，以采取优化措施；
如图6所示，将调整优化后的深基坑施工方案在品茗Pbim软件内进行施工摸拟，结合进度、现场施工组织、机械、材料、劳动力调度，进行摸拟预施工。
上述实施例仅用于解释说明本发明的构思，而非对本发明权利保护的限定，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应落入本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于BIM的施工前深基坑模拟计算方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.通过岩土软件，对深基坑的土层勘测信息进行三维建模，得到三维土层模型；
S2.将三维土层模型导入深基坑软件，在三维土层模型基础上根据深基坑支护设计对深基坑支护结构体系进行建模，得到基坑支护结构设计模型；
S3.利用深基坑软件，对深基坑支护结构设计模型进行受力计算，计算得出深基坑支护结构的受力情况，以及在不同受力情况下的结构变形数据，并依据模拟计算结果进行施工优化；
S4.将调整优化后的深基坑支护施工方案在BIM软件中进行施工模拟，结合现场施工组织方案，优化机械、材料、劳动力调度，进行摸拟预施工。
2.如权利要求1所述的一种基于BIM的施工前深基坑模拟计算方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括以下步骤：利用深基坑软件，按照施工顺序对挖土工况进行模拟计算，依据计算结果调整优化挖土分段分层工况，并选择结构受力变形较小处作为出土口，依据计算结果调整优化挖土方案。
3.如权利要求2所述的一种基于BIM的施工前深基坑模拟计算方法，其特征在于，所述步骤S3中还包括以下步骤：依据挖土工况的计算结果，进行监测点布置优化，重点对模拟计算中支护结构位移较大处进行加强监测。
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