基于BIM的钻孔垂直度自动监测方法技术

本发明专利技术公开了一种基于BIM的钻孔垂直度自动监测方法，包括步骤：一、构建钻孔垂直度检测机构；二、设置倾角传感器的单位下降距离；三、倾角传感器的下降；四、获取倾角传感器下降数据；五、n次重复步骤三和步骤四，获取钢筋笼沿钻孔高度方向下降的n个不同高度位置处的倾角数据；六、调整倾角传感器位置；七、倾角传感器的上降；八、获取倾角传感器上升数据；九、n次重复步骤七和步骤八，获取钢筋笼沿钻孔高度方向上升的n个不同高度位置处的倾角数据，并计算测量数据偏移距离；十、绘制平均偏移距离曲线图；十一、建立钻孔的BIM模型并可视化监测钻孔垂直度。本发明专利技术建立钻孔的BIM模型并可视化监测钻孔垂直度，使技术人员对桩孔的倾斜状态一目了然。

Automatic Monitoring Method of Borehole Verticality Based on BIM

【技术实现步骤摘要】
基于BIM的钻孔垂直度自动监测方法
本专利技术属于钻孔垂直度监测
，具体涉及一种基于BIM的钻孔垂直度自动监测方法。
技术介绍
围护桩技术已广泛应用于基坑工程施工过程中，其结构整体可较好的实现挡土防水功能，现阶段在基坑围护桩施工过程中多通过机械操作调控与经验施工保证施工孔位的垂直状态，若施工孔位出现倾斜，围护桩体系与地表水平坐标处于非垂直状态，其整体稳定性将有所缺失，功能性受到很大影响，无法起到预期的基坑稳定性维护目的，围护桩结构将不能达到预期功能，对基坑工程的安全性造成威胁，对下一步施工进程造成了阻碍。现有钻孔垂直度检测的方式有通过放线绳悬吊超声波探测器检测钻孔垂直度，或者通过激光探测器发射激光束检测钻孔垂直度，但是由于围护桩桩孔成孔后，孔内渗水严重，无法看清孔底部，激光探测器发射的激光束无法发挥作用；防线绳携超声波探测器伸入水中，由于超声波探测器在水中存在浮力，无法保证防线绳的防线垂直度，进而导致放线绳悬吊超声波探测器检测钻孔垂直度的方法失效，很难进行施工孔位垂直度的准确量测。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供基于BIM的钻孔垂直度自动监测方法，其设计新颖合理，利用钢筋笼在钻孔内往复移动测量钻孔不同高度的倾斜度，利用倾斜度获取钻孔不同高度X方向的偏移距离和Y方向的偏移距离，绘制X方向上平均偏移距离曲线图和Y方向上平均偏移距离曲线图，建立钻孔的BIM模型并可视化监测钻孔垂直度，弥补传统测量的局限，使技术人员对桩孔的倾斜状态一目了然，是进度调整的有力工具，便于推广使用。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：基于BIM的钻孔垂直度自动监测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、构建钻孔垂直度检测机构，过程如下：步骤101、在钻孔顶部的施工地面旁侧安装倒L形支撑架，倒L形支撑架的水平段远离倒L形支撑架的竖直段的一端位于钻孔的中轴线上，倒L形支撑架的内侧面上安装有滑轮组，施工地面上安装有起重机，起重机位于倒L形支撑架的内侧；步骤102、绑扎圆柱形的钢筋笼，钢筋笼的外径小于钻孔的内径，钢筋笼的外径与钻孔的内径之差为1cm～5cm，多个吊装绳的一端均匀的设置在钢筋笼的顶部，多个吊装绳的另一端相交连接，起重机伸出的钢索绳通过滑轮组与多个吊装绳的相交端连接，钢筋笼的底部水平焊接有十字连接架，测斜器水平设置在钢筋笼的底部中心位置；所述测斜器包括水平焊接在钢筋笼的底部的传感器限位座和水平安装在传感器限位座内的倾角传感器，所述传感器限位座为凹槽式限位座，所述凹槽式限位座的凹槽口朝向远离钢筋笼的一侧；步骤103、倾角传感器采集的数据通过计算机数据处理，起重机由所述计算机控制；所述倒L形支撑架、起重机、钢筋笼、测斜器和所述计算机构成钻孔垂直度检测机构；步骤二、设置倾角传感器的单位下降距离：利用计算机设置起重机的转动速度和单位下降时间，获取钢索绳的单位转出长度，即为钢筋笼的单位下降距离，同时为倾角传感器的单位下降距离h，且其中，H为钻孔的深度，n为倾角传感器的下降次数且n为不小于3的正整数；步骤三、倾角传感器的下降：计算机控制起重机工作一次，使钢筋笼下降一次，则倾角传感器下降一次；步骤四、获取倾角传感器下降数据：待钢筋笼稳定后，倾角传感器采集钻孔当前下降位置的倾角数据，并将采集的当前下降位置的倾角数据传输至计算机，所述倾角传感器为MEMS单轴倾角传感器，MEMS单轴倾角传感器采集当前下降位置X方向的倾角和当前下降位置Y方向的倾角；步骤五、n次重复步骤三和步骤四，倾角传感器分别获取钢筋笼沿钻孔高度方向下降的n个不同高度位置处的倾角数据，并将数据传输至计算机；步骤六、调整倾角传感器位置：计算机控制起重机反向工作，使钢筋笼上升，且上升的高度为步骤七、倾角传感器的上降：利用计算机设置起重机的转动速度和单位上升时间，获取钢索绳的单位回收长度，即为钢筋笼的单位上升距离，同时为倾角传感器的单位上升距离，倾角传感器的单位上升距离等于倾角传感器的单位下降距离，计算机控制起重机反向工作一次，使钢筋笼上升一次，则倾角传感器上升一次；步骤八、获取倾角传感器上升数据：待钢筋笼稳定后，倾角传感器采集钻孔当前上升位置的倾角数据，并将采集的当前上升位置的倾角数据传输至计算机，MEMS单轴倾角传感器采集当前上升位置X方向的倾角和当前上升位置Y方向的倾角；步骤九、n次重复步骤七和步骤八，倾角传感器分别获取钢筋笼沿钻孔高度方向上升的n个不同高度位置处的倾角数据，并将数据传输至计算机；计算机根据测量数据获取的先后顺序，将2n对倾角数据进行排序，并根据公式计算第i次测量数据X方向的偏移距离Xi和第i次测量数据Y方向的偏移距离Yi，i为倾角传感器测量数据的次数编号且i＝1,2，…，2n，hi为第i次测量数据时倾角传感器的深度值，αi为倾角传感器第i次测量数据X方向的倾角，βi为倾角传感器第i次测量数据Y方向的倾角；步骤十、M次重复步骤三至步骤九，获取该钻孔高度方向上M组倾角数据，其中，M为不小于3的正整数；根据公式计算第i次测量数据X方向的平均偏移距离xi和第i次测量数据Y方向的平均偏移距离yi，其中，m为步骤十循环次数编号且m＝1,2，…，M，为第m次循环步骤十中第i次测量数据X方向的偏移距离，Yim为第m次循环步骤十中第i次测量数据Y方向的偏移距离；并分别绘制X方向上平均偏移距离曲线图和Y方向上平均偏移距离曲线图；步骤十一、建立钻孔的BIM模型并可视化监测钻孔垂直度：通过BIM建模软件Revit项目中添加项目参数的方式来增加参数属性，即在属性列表内拓展出不同深度的测量数据X方向的平均偏移距离和测量数据Y方向的平均偏移距离，明确测量数据与参数属性在IFC文件的组织关系，计算机将步骤十中获取的第i次测量数据X方向的平均偏移距离xi和第i次测量数据Y方向的平均偏移距离yi批量写入IFC数据格式文件，从而对该IFC数据格式文件进行基于IFC标准监测信息读写操作，明确IFC数据格式文件保存路径，建立测量数据与钻孔相关联的BIM模型，以三维图形的形式展示钻孔形态，在BIM模型中三维可视化观测不同深度钻孔倾斜状态。上述的基于BIM的钻孔垂直度自动监测方法，其特征在于：步骤102中所述凹槽式限位座的侧壁上开设有限位通孔，锁紧件穿过所述限位通孔与倾角传感器抵接，传感器限位座与所述十字连接架之间设置有多个限位座焊点。上述的基于BIM的钻孔垂直度自动监测方法，其特征在于：步骤一中所述倒L形支撑架的外侧壁上安装有数据中转箱，数据中转箱内安装有数据中转电路板和电缆线盘，所述数据中转电路板上集成有微控制器和与所述微控制器连接的GPRS模块，电缆线盘的旋转轴与电机的输出轴同轴连接，所述微控制器通过电机驱动模块控制所述电机，数据中转箱上安装有信号发射天线，信号发射天线与GPRS模块连接，电缆信号线的一端固定在电缆线盘上且与所述微控制器的信号输入端连接，电缆信号线的另一端通过电缆线盘、钢索绳和钢筋笼与倾角传感器连接。上述的基于BIM的钻孔垂直度自动监测方法，其特征在于：所述电缆信号线的伸长速率与钢索绳的伸长速率一致，所述电缆信号线的回缩速率与钢索绳的回缩速率一致。上述的基于BIM的钻孔垂直度自动监测方法，其特征在于：所述h的取值范围为1.本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于BIM的钻孔垂直度自动监测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、构建钻孔垂直度检测机构，过程如下：步骤101、在钻孔(16)顶部的施工地面(15)旁侧安装倒L形支撑架(4)，倒L形支撑架(4)的水平段远离倒L形支撑架(4)的竖直段的一端位于钻孔(16)的中轴线上，倒L形支撑架(4)的内侧面上安装有滑轮组，施工地面(15)上安装有起重机(7)，起重机(7)位于倒L形支撑架(4)的内侧；步骤102、绑扎圆柱形的钢筋笼(8)，钢筋笼(8)的外径小于钻孔(16)的内径，钢筋笼(8)的外径与钻孔(16)的内径之差为1cm～5cm，多个吊装绳(12)的一端均匀的设置在钢筋笼(8)的顶部，多个吊装绳(12)的另一端相交连接，起重机(7)伸出的钢索绳(6)通过滑轮组与多个吊装绳(12)的相交端连接，钢筋笼(8)的底部水平焊接有十字连接架，测斜器(9)水平设置在钢筋笼(8)的底部中心位置；所述测斜器(9)包括水平焊接在钢筋笼(8)的底部的传感器限位座(11)和水平安装在传感器限位座(11)内的倾角传感器(10)，所述传感器限位座(11)为凹槽式限位座，所述凹槽式限位座的凹槽口朝向远离钢筋笼(8)的一侧；步骤103、倾角传感器(10)采集的数据通过计算机数据处理，起重机(7)由所述计算机控制；所述倒L形支撑架(4)、起重机(7)、钢筋笼(8)、测斜器(9)和所述计算机构成钻孔垂直度检测机构；步骤二、设置倾角传感器的单位下降距离：利用计算机设置起重机(7)的转动速度和单位下降时间，获取钢索绳(6)的单位转出长度，即为钢筋笼的单位下降距离，同时为倾角传感器的单位下降距离h，且...

【技术特征摘要】
1.基于BIM的钻孔垂直度自动监测方法，其特征在于该方法包括以下步骤：步骤一、构建钻孔垂直度检测机构，过程如下：步骤101、在钻孔(16)顶部的施工地面(15)旁侧安装倒L形支撑架(4)，倒L形支撑架(4)的水平段远离倒L形支撑架(4)的竖直段的一端位于钻孔(16)的中轴线上，倒L形支撑架(4)的内侧面上安装有滑轮组，施工地面(15)上安装有起重机(7)，起重机(7)位于倒L形支撑架(4)的内侧；步骤102、绑扎圆柱形的钢筋笼(8)，钢筋笼(8)的外径小于钻孔(16)的内径，钢筋笼(8)的外径与钻孔(16)的内径之差为1cm～5cm，多个吊装绳(12)的一端均匀的设置在钢筋笼(8)的顶部，多个吊装绳(12)的另一端相交连接，起重机(7)伸出的钢索绳(6)通过滑轮组与多个吊装绳(12)的相交端连接，钢筋笼(8)的底部水平焊接有十字连接架，测斜器(9)水平设置在钢筋笼(8)的底部中心位置；所述测斜器(9)包括水平焊接在钢筋笼(8)的底部的传感器限位座(11)和水平安装在传感器限位座(11)内的倾角传感器(10)，所述传感器限位座(11)为凹槽式限位座，所述凹槽式限位座的凹槽口朝向远离钢筋笼(8)的一侧；步骤103、倾角传感器(10)采集的数据通过计算机数据处理，起重机(7)由所述计算机控制；所述倒L形支撑架(4)、起重机(7)、钢筋笼(8)、测斜器(9)和所述计算机构成钻孔垂直度检测机构；步骤二、设置倾角传感器的单位下降距离：利用计算机设置起重机(7)的转动速度和单位下降时间，获取钢索绳(6)的单位转出长度，即为钢筋笼的单位下降距离，同时为倾角传感器的单位下降距离h，且其中，H为钻孔(16)的深度，n为倾角传感器(10)的下降次数且n为不小于3的正整数；步骤三、倾角传感器的下降：计算机控制起重机(7)工作一次，使钢筋笼(8)下降一次，则倾角传感器(10)下降一次；步骤四、获取倾角传感器下降数据：待钢筋笼(8)稳定后，倾角传感器(10)采集钻孔(16)当前下降位置的倾角数据，并将采集的当前下降位置的倾角数据传输至计算机，所述倾角传感器(10)为MEMS单轴倾角传感器，MEMS单轴倾角传感器采集当前下降位置X方向的倾角和当前下降位置Y方向的倾角；步骤五、n次重复步骤三和步骤四，倾角传感器(10)分别获取钢筋笼(8)沿钻孔(16)高度方向下降的n个不同高度位置处的倾角数据，并将数据传输至计算机；步骤六、调整倾角传感器位置：计算机控制起重机(7)反向工作，使钢筋笼(8)上升，且上升的高度为步骤七、倾角传感器的上降：利用计算机设置起重机(7)的转动速度和单位上升时间，获取钢索绳(6)的单位回收长度，即为钢筋笼的单位上升距离，同时为倾角传感器的单位上升距离，倾角传感器的单位上升距离等于倾角传感器的单位下降距离，计算机控制起重机(7)反向工作一次，使钢筋笼(8)上升一次，则倾角传感器(10)上升一次；步骤八、获取倾角传感器上升数据：待钢筋笼(8)稳定后，倾角传感器(10)采集钻孔(16)当前上升位置的倾角数据，并将采集的当前上升位置的倾角数据传输至计算机，MEMS单轴倾角传感器采集当前上升位置X方向的倾角和当前上升位置Y方向的倾角；步骤九、n次重复步骤七和步骤八，倾角传感器(10)分别获取钢筋笼(8)沿钻孔(16)高度方向上升的n个不同高度位置处的倾角数据，并将数据传输至计...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兴盛，薛永锋，姜谙男，杜华林，蒋腾飞，高建新，侯拉平，李玉宏，卢迪，朱剑，王传嘉，沙千里，张宏智，王亮，宋业华，
申请(专利权)人：中铁一局集团有限公司，中铁一局集团第二工程有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西,61