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

本发明属于混凝土灌注桩施工，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：

1、随着我国经济的飞速发展和人口数量的增加，我国将会继续扩大基础性建设规模，也为桩基础施工机械的发展提供了前所未有的空间。旋挖桩被誉为“绿色施工工艺”，旋挖钻机成为适合建筑基础工程中成孔作业最理想的施工机械。伴随着新基建的提出，修建在岩溶地区的建筑物越来越多。这些地区的溶洞、土洞的发育严重制约着工程的质量和工期。因此，因此，如何结合实际工程需求，有效解决在岩溶地区旋挖桩施工中特殊喀斯特地质原因导致旋挖钻孔灌注桩施工成为亟待解决的技术问题。

2、bim（buildinginformationmodeling）技术以其对工程建设效率效益的贡献而被广泛采用。在政府的引导和各行业的大力推动下，建筑、交通、电力等基础工程越来越多地应用bim技术进行全生命周期的管理，解决“信息孤岛”问题，提升工程质量和降低成本。bim的核心是以模型为载体，利用数字化技术，将建筑设计、施工、运维的各类物理数据和实际信息集成化，并采用三维图形展示出来，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。利用bim技术在施工中可以实现三维可视化、协同化、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。但是目前大部分的bim应用仅仅是建筑上部结构的应用，岩土工程领域的bim刚刚起步。dynamo是bimrevit软件自带的插件，是一种可视化数据编辑软件，方便技术人员对bim模型的数据和形态进行控制。

3、随着国内基础设施建设投入不断扩大，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。

4、本专利结合工程，研究三维地质和bim技术的模型及信息的耦合并研究旋挖钻机在岩溶地区施工方法，可以加快工程bim数据的可视化、协同化的途径并在岩溶地区控制施工进度、保证施工质量。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题，本发明的第一个方面提供一种基于bim三维地质模型的旋挖灌注桩模拟计算方法，本发明要解决的技术问题在现有的勘察报告中普遍采用钻孔柱状图、钻孔图和钻孔剖面图作为成果，使用人采用这些原始地勘数据用于地质建模时，数据冗余较多，数据的调整、修改只能在源数据格式进行，对于工程来说不方便，对于不同人重构模型具有一定的差异,从而可能会导致报告成果出现人为错误,从而降低质量；同时要解决如何降低岩溶区域旋挖灌注桩施工难度的问题。报告使用人再根据这些成果重构整个地质情况。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：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：

3、s1原始地勘数据的整理；

4、s2施工准备，对场地进行平整、超前钻探并获取岩溶地区的地质情况；

5、s3通过土层勘测信息得到三维地质模型，建立土层的三维bim模型；三维bim模型建立过程包括：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，用dynamo将excel表中的工程勘察数据导入，从中提取点数据；在dynamo中根据岩土性质将点数据分组；分别将每层土的点数据生成三角网面，将上下层三角网面合成一个网面实体，即得到土层数据；将所述土层数据导入至revit软件，利用revit软件中自适应功能创建三维质bim模型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；

6、s4根据超前钻探资料建立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；

7、s5根据岩溶的地质情况，选择不同的旋挖钻机，并进行试桩；

8、s6根据岩溶溶洞的大小和地质情况选择设定的施工方案进行施工；

9、s7桩头破除，桩基检测。

10、本发明的有益效果是：

11、本发明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，用dynamo将excel表中的工程勘察数据导入，从中提取点数据；在dynamo中根据岩土性质将点数据分组；分别将每层土的点数据生成三角网面，将上下层三角网面合成一个网面实体，即得到土层数据；将所述土层数据导入至revit软件，利用revit软件中自适应功能创建三维质bim模型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，根据溶洞尺寸大小采用设定的施工方法，降低了岩溶区域旋挖灌注桩施工难度。

12、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

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：

2.如权利要求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s1包括：工程地质资料、水文地质资料、原位测试资料和实验室试验资料。

3.如权利要求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具体包括：

4.如权利要求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：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，当旋挖钻进过程中遇到小型溶洞、土洞时，溶洞的高度在1-3米以内，旋挖钻孔施工时利用静压式灌浆、回填黏土堵筑孔壁法施工或者采取爆破清除找平，注入水泥浆液的方法。

5.如权利要求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，溶洞的高度在3-6米，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；静压式两次或者多次灌浆，直到灌浆完全为止，单次灌浆时间为20分钟左右，间隔时间为6小时左右。

6.如权利要求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，溶洞的高度大于8米，采用帷幕注浆法处理效果好，并且在注浆过程中，必须随时监测注浆压力，确保压力在0.5—1.0mpa为注浆最佳压力范围为最佳；溶洞较大，单层或者多层溶洞成垂直穿珠带状情况下，采用全钢护筒法施工。

7.如权利要求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。

8.如权利要求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。

技术总结
本发明属于混凝土灌注桩施工技术领域，提供了一种基于BIM三维地质模型的岩溶地区旋挖灌注桩施工方法，包括：原始地勘数据的整理；施工准备，对场地进行平整、超前钻探并获取岩溶地区的地质情况；通过土层勘测信息得到三维地质模型，建立土层的三维BIM模型；三维BIM模型建立过程包括：S4根据超前钻探资料建立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；根据岩溶的地质情况，选择不同的旋挖钻机，并进行试桩；根据岩溶溶洞的大小和地质情况选择设定的施工方案进行施工；桩头破除，桩基检测，根据溶洞尺寸大小采用设定的施工方法，降低了岩溶区域旋挖灌注桩施工难度。

技术研发人员：王文,朱艳丽,徐明霞,吕广阔,高原,郑学芬,王文娟,杨慧,董淑云,赵维霞,徐基平,王丽娜
受保护的技术使用者：山东城市建设职业学院
技术研发日：
技术公布日：2024/3/17