基于BIM实现深基坑开挖支护的方法

摘要

本申请涉及一种基于BIM实现深基坑开挖支护的方法，其中方法包括：根据基坑的尺寸数据建立基坑模型；根据基坑处的土层参数得出基坑模型的土层压力分布数据；根据不同基坑支护方式的承载力数据以及基坑模型建立若干支护模型；运行BIM系统并将运行结果为不倒塌的支护模型记录到数据库并生成日志记录；分别将不同基坑支护方式所对应的付出成本数据输入到BIM系统；通过比对日志记录内所有的支护模型所对应的付出成本数据最小值的方式得出最优的基坑支护方案。本申请具有的技术效果是：可以快速确定并输出实际可行且成本最低的基坑支护方式，以便于工作人员可以提前对深基坑开挖及支护工程的施工成本进行优化控制。

说明书

技术领域

本申请涉及基坑施工的技术领域，尤其是涉及一种基于BIM实现深基坑开挖支护的方法。

背景技术

随着我国城市化水平不断提高，大中城市人口越来越多，地铁建设不断增加，而地铁施工中的关键环节便是深基坑开挖及支护，同时也是施工安全、进度控制的关键环节。

目前常规的深基坑施工过程中，深基坑开挖及支护工程的方案制定通常是依靠传统的二维图纸；但是这种方式难以对不同支护方式的支护效果进行比对，而不同的支护方式所对应的施工成本往往会存在较大差距，进而导致设计方难以提前对深基坑开挖及支护工程的施工成本进行优化控制。

发明内容

为了改善设计方难以提前对深基坑开挖及支护工程的施工成本进行优化控制的问题，本申请提供的一种基于BIM实现深基坑开挖支护的方法，采用如下的技术方案：所述方法包括：将基坑的尺寸数据输入到BIM系统，并根据所述基坑的尺寸数据建立基坑模型；

将基坑处的土层参数输入到BIM系统，并根据所述基坑处的土层参数得出所述基坑模型的土层压力分布数据；

分别将不同基坑支护方式的承载力数据输入到BIM系统，并根据不同基坑支护方式的承载力数据以及基坑模型建立若干支护模型；

运行BIM系统并根据所述基坑模型的土层压力分布数据和若干所述支护模型所对应的承载力数据之间数值大小的比对结果分别判断若干支护模型的运行结果是否为倒塌；将运行结果为不倒塌的支护模型记录到数据库并生成日志记录；

分别将不同基坑支护方式所对应的付出成本数据输入到BIM系统，所述付出成本数据包括材料成本数据和施工成本数据；

通过比对日志记录内所有的支护模型所对应的付出成本数据最小值的方式得出最优的基坑支护方案。

通过上述技术方案，工作人员在对深基坑进行开挖及支护的方案制定时，可以利用该方法通过BIM系统的建模和运算，快速得出可以对深基坑进行稳定支撑的基坑支护方式，并通过数据比对的方式快速确定并输出可以稳定支撑基坑且成本最低的支护方式，以便于工作人员可以提前对深基坑开挖及支护工程的施工成本进行优化控制。

优选的，根据所述基坑模型的土层压力分布数据和若干所述支护模型所对应的承载力数据之间数值大小的比对结果分别判断若干支护模型的运行结果是否为倒塌；包括：

对基坑模型内不同位置所对应的土层压力分布数据进行比对并得出土层压力分布数据的最大值；

根据土层压力分布数据的最大值输出标准值；

分别将所述标准值与不同所述支护模型所对应的承载力数据进行比对；若某一支护模型所对应的承载力数据大于所述标准值，则确定该支护模型的运行结果为不倒塌；否则确定该支护模型的运行结果为倒塌。

通过上述技术方案，若支护模型所对应的承载力数据大于土层压力分布数据的最大值，则说明该基坑支护模型所对应的承载力数据可以对基坑的任意一点进行稳定支撑；通过对现场实际数据进行比对分析的方式对不同的基坑支护方式能否稳定支撑基坑进行判断，提高了模拟结果的真实性和可靠性。

优选的，所述根据土层压力分布数据的最大值输出标准值的步骤，包括：

将管道修正系数表导入到BIM系统；

将穿设过基坑的管道数量输入到BIM系统，并根据所述管道数量与所述管道修正系数表相对照得出该所述管道数量所对应的修正系数；

将所述土层压力分布数据的最大值与所述修正系数相乘得出参考值，并将参考值输出为标准值。

通过上述技术方案，基坑内可能会存在若干横穿基坑的管道，由于在管道处会进行一定的防护和加固，使得实际施工过程中在对基坑进行稳定支护时，并不需要支护模型所对应的承载力数据大于基坑中每个位置的土层压力分布数据；通过设置修正系数的方式，可以更加真实的反映出支护模型实际对基坑进行支护时的真实状态，从而进一步提高了模拟结果的真实性。

优选的，所述通过比对日志记录内所有的支护模型所对应的付出成本数据最小值的方式得出最优的基坑支护方案的步骤，包括：

提取出与日志记录内所有的支护模型所对应的付出成本数据；

对提取出的所述付出成本数据进行数值比较得出数值最小的付出成本数据；

将所述数值最小的付出成本数据所对应的支护模型输出为最优支护模型。

通过上述技术方案，首先提取出与支护模型相对应的付出成本数据，之后单独对提取出的付出成本数据进行比对取最小值的方式，可以快速得出所有运行结果为不倒塌的支护模型中付出成本最少的支护模型，有助于系统快速进行相关运算。

优选的，在所述通过比对日志记录内所有的支护模型所对应的付出成本数据最小值的方式得出最优的基坑支护方案的步骤之前，还包括数据清理的步骤，

所述数据清理步骤具体包括：

将运行结果为倒塌的支护模型记录到数据库并生成清理记录；

删除清理记录中的所有支护模型。

通过上述技术方案，将倒塌的支护模型删除的设置，减少了倒塌的支护模型影响最终结果运算的可能，降低了无关数据对BIM系统的干扰，以便于BIM系统可以稳定对可行的支护模型进行比对分析，加强了模拟过程的稳定性。

优选的，在所述删除清理记录中的所有数据的步骤之后，还包括核查清理效果的步骤；

所述核查清理效果步骤具体包括：

查询清理记录中是否还存在支护模型；若存在，则再次执行数据清理步骤；若不存在，则执行所述通过比对日志记录内所有的支护模型所对应的付出成本数据最小值的方式得出最优的基坑支护方案的步骤。

通过上述技术方案，再次查询清理记录中是否还存在支护模型的设置，减少了部分数据由于系统延迟等原因在数据清理步骤进行之后被记录到清理记录内，导致清理记录内的数据难以被完全删除的可能，从而加强了数据清理步骤的清理效果。

优选的，在所述通过比对日志记录内所有的支护模型所对应的付出成本数据最小值的方式得出最优的基坑支护方案的步骤之后还包含效果展示的步骤，

所述效果展示步骤包括：对所述最优的基坑支护方案所对应的支护模型进行三维建模，并对建模后的方案模型进行三维立体展示。

通过上述技术方案，对方案模型进行三维立体展示的设置使得用户可以直观的看到基坑支护的实际模拟状态，加强了人机之间的信息交互，以便于后期的施工人员可以参考方案模型的三维立体图进行施工。

优选的，所述方案模型的展示状态包括倒塌状态和支护状态；所述方案模型的展示状态与所述土层分布数据以及该方案模型所对应的基坑支护方式的承载力数据实时对应；当所述土层分布数据和/或方案模型所对应的基坑支护方式的承载力数据发生改变导致该支护模型对应的运行结果为倒塌时，所述方案模型展示为倒塌状态；否则方案模型展示为支护状态。

通过上述技术方案，工作人员根据实际情况对方案模型中土层分布数据以及该方案模型所对应的基坑支护方式的承载力数据进行修改后，方案模型会根据修改后的数据实时展示为不同的状态，以便于工作人员可以根据方案模型实时展示出的不同状态，判断修改相关数据后的方案模型能否稳定的对基坑进行支撑，从而提高了工作人员优化基坑支护方案时的效率。

附图说明

图1是本申请实施例中基于BIM实现深基坑开挖支护方法的流程图。

图2是本申请实施例中步骤40的子步骤流程图。

图3是本申请实施例中步骤60的子步骤流程图。

图4是本申请实施例中步骤70的子步骤流程图。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种基于BIM实现深基坑开挖支护的方法。

如图1所示，基于BIM实现深基坑开挖支护的方法包括以下步骤：

步骤10，建立基坑模型。

具体来说，将基坑的尺寸数据输入到BIM系统，并利用BIM系统根据基坑的尺寸数据建立基坑模型；基坑的尺寸数据如宽度、深度等数据通过现场测量的方式获得。

步骤20，计算土压力分布数据。

具体来说，将基坑处的土层参数输入到BIM系统，并利用BIM系统根据基坑处的土层参数计算出基坑模型的土压力分布数据；基坑的土层参数同样通过现场勘测的方式获得。

步骤30，建立支护模型。

具体来说，分别将不同基坑支护方式的承载力数据输入到BIM系统，利用BIM系统在基坑模型的基础上，根据不同基坑支护方式的不同承载力数据分别建立若干支护模型，每个支护模型都分别与一种基坑支护方式相互对应；不同基坑支护方式包括排桩、地下连续墙以及水泥土墙等可对深基坑进行支护的方式。

步骤40，判断支护模型是否倒塌。

具体来说，运行BIM系统进行相关运算，并根据运算结果判断支护模型的运行结果是否为倒塌，若运行结果为不倒塌，则执行步骤50；若运行结果为倒塌，则执行步骤60。

结合图2，步骤40包括以下五个子步骤：

步骤401：土层压力分布数据比对。

具体来说，利用BIM系统对基坑模型内不同位置所对应的土层压力分布数据进行比对并得出土层压力分布数据的最大值。

步骤402：导入管道修正系数表。

具体来说，将管道修正系数表导入到BIM系统，管道修正系数表是根据穿设过基坑的管道数量制定的数据表格，管道修正系数表的对照关系为：在管道数量为两个及以下时，修正系数表的修正系数为1，当管道数量为两个以上时，管道数量每增加一个，修正系数表中对应的修正系数降低2%。

步骤403：获取修正系数。

具体来说，将穿设过基坑的管道数量输入到BIM系统，并根据管道数量与管道修正系数表相对照得出该管道数量所对应的修正系数；管道的数量由现场统计后获得。

步骤404：计算标准值。

具体来说，将土层压力分布数据的最大值与修正系数相乘后得到参考值，并将参考值直接输出为标准值。

步骤405：判断承载力数据是否大于标准值。

具体来说，分别将标准值与不同支护模型所对应的承载力数据进行比对；若某一支护模型所对应的承载力数据大于标准值，则确定该支护模型的运行结果为不倒塌并执行步骤50；否则确定该支护模型的运行结果为倒塌并执行步骤60。

步骤50：将付出成本数据输入到BIM系统。

具体来说，每个基坑支护方式均有与其对应的付出成本数据，分别将不同基坑支护方式所对应的付出成本数据输入到BIM系统；付出成本数据包括材料成本数据和施工成本数据，基坑支护方式的付出成本数据由材料成本数据和施工成本数据相加后得出。

步骤60：删除倒塌的支护模型。

结合图3，步骤60包括以下三个子步骤：

步骤601，将运行结果为倒塌的支护模型记录到数据库并生成清理记录。

步骤602，删除清理记录中的所有支护模型。

步骤603，判断清理记录中是否还存在支护模型。

具体来说：在执行步骤602之后，查询清理记录中是否还存在支护模型；若存在，则再次执行步骤602；若不存在，则执行步骤70；通过再次对清理记录进行查询的方式，减少了清理记录内的支护模型删除不彻底的可能，加强了数据清理的效果。

步骤70：计算最优支护方案。

结合图4，步骤70包括以下三个子步骤：

步骤701，提取出与日志记录内所有的支护模型所对应的付出成本数据。

步骤702，对提取出的付出成本数据进行数值比较得出数值最小的付出成本数据。

步骤703，将数值最小的付出成本数据所对应的支护模型输出为最优支护方案。

步骤80：展示三维立体模型。

具体来说，根据最优的基坑支护方案所对应的支护模型进行三维建模生成三维立体模型，并对该三维立体模型进行展示；该三维立体模型的展示状态包括倒塌状态和支护状态，倒塌状态和支护状态分别对应两种外形不同的模型；若支护模型对应的运行结果为不倒塌，则三维立体模型展示为与支护状态相对应的模型；否则，三维立体模型展示为与倒塌状态相对应的模型；当最优的支护模型所对应的土层分布数据和/或承载力数据发生改变导致该支护模型对应的运行结果变化时，三维立体模型的展示状态会同步改变；从而使得BIM系统输出最优支护方案之后，工作人员可根据现场的实际情况对最优的支护模型所对应的相关数据进行修正或调整，而BIM系统会根据修改后的数据进行再次运行，并将运行结果以展示倒塌状态对应模型或支护状态对应模型的方式反馈给工作人员，以便于工作人员可以快速直观的最优基坑支护方案获知方案修改后的可行性。

本申请实施例的实施原理为：利用BIM系统根据基坑现场的尺寸数据及土层分布数据建立基坑模型，继而根据不同基坑支护方式对应的承载力数据建立支护模型，分别运行若干支护模型检验不同支护模型能否稳定对基坑进行支撑，输出所有不倒塌的支护模型并在其中选择付出成本最低者进行三维建模后输出；之后工作人员可参考施工现场的实际情况对最终输出的支护模型的相关数据进行修整，并利用BIM系统再次核验支护模型是否倒塌，若不倒塌，则确定该支护模型为最终方案；如倒塌，则重新选择其他支护方案；工作人员可以在基坑施工前利用BIM系统提前对不同的基坑支护方式进行模拟，以便于工作人员可以提前对深基坑开挖及支护工程的施工成本进行优化控制。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。