一种基于BIM技术的预应力管桩桩配桩系统以及配桩方法技术方案

本发明专利技术涉及土木工程基础工程信息化技术领域，准确的说是一种基于BIM技术的预应力管桩桩配桩系统以及配桩方法，通过设置预配桩单元，桩位地质信息实时更新单元等模块，利用预配桩单元创建三维数字化模型，然后通过桩位地质信息实时更新单元对对应桩位下方的地质信息进行实时收集更新，借助更新之后的桩长信息对桩长进行实时更新，最终实现了配制出适用于各桩位所需准确的预应力管桩桩长的目的；并且借助桩位地质信息实时更新单元采集的桩位实时地质信息的更新，使得每个桩位所需的预应力管桩长度得到实时更新，进而解决了配桩过剩或者配桩不足的技术缺陷；通过本方案，实现了配制出适用于各桩位所需准确的预应力管桩桩长的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种基于BIM技术的预应力管桩桩配桩系统以及配桩方法
本专利技术涉及土木工程基础工程信息化
，尤其涉及应用于预应力桩工程信息化
，准确的说是一种基于BIM技术的预应力管桩桩配桩系统以及配桩方法。
技术介绍
BIM（BuildingInformationModeling）即建筑信息化模型，是建筑学、工程学及土木工程的新工具。建筑信息模型或建筑资讯模型一词由Autodesk所创。它是来形容那些以三维图形为主、物件导向、建筑学有关的电脑辅助设计。其主要作用为辅助土木工程领域项目的设计、施工和运营维护，是一种可以实现对一个项目全生命周期管理的辅助工具。BIM（BuildingInformationModeling）技术是Autodesk公司在2002年率先提出，目前已经在全球范围内得到业界的广泛认可，它可以帮助实现建筑信息的集成，从建筑的设计、施工、运行直至建筑全寿命周期的终结，各种信息始终整合于一个三维模型信息数据库中，设计团队、施工单位、设施运营部门和业主等各方人员可以基于BIM进行协同工作，有效提高工作效率、节省资源、降低成本、以实现可持续发展。BIM的核心是通过建立虚拟的建筑工程三维模型，利用数字化技术，为这个模型提供完整的、与实际情况一致的建筑工程信息库。该信息库不仅包含描述建筑物构件的几何信息、专业属性及状态信息，还包含了非构件对象（如空间、运动行为等）的状态信息。借助这个包含建筑工程信息的三维模型，大大提高了建筑工程的信息集成化程度，从而为建筑工程项目的相关利益方提供了一个工程信息交换和共享的平台。BIM有如下特征：它不仅可以在设计中应用，还可应用于建设工程项目的全寿命周期中；用BIM进行设计属于数字化设计；BIM的数据库是动态变化的，在应用过程中不断在更新、丰富和充实；为项目参与各方提供了协同工作的平台。现有BIM技术具有可视化、协调性、模拟性、优化性、可出图性等特点；而在设计过程中又具有参数化、精准化、数字化、可自动化建模的特点。PHC管桩即预应力高强度混凝土管桩。是采用先张预应力离心成型工艺，并经过10个大气压（1.0Mpa左右）、180℃左右的蒸汽养护，制成一种空心圆筒型混疑土预制构件，标准节长为10m，直径从300mm～800mm，混凝土强度等级≥C80；PC桩即预应力混凝土管桩，是管桩的一种，混凝土强度等级不低于C60．一般采用常压蒸汽养护，脱模后移入水池泡水养护，一般需经28d才能使用；PTC桩即预应力混凝土薄壁管桩。预应力管桩施工是地基处理技术中的一种重要施工方法，其原理为通过灌入预制桩，将上部主体结构产生的荷载通过地基承台结构传输到管桩基础之上，进一步地传输至底部岩层。现有预应力桩相关规范规定，预应力桩需灌入中风化岩层至少1.5米。众所周知，原始岩层曲面并不是绝对平整的，不同坐标对应的岩层海拔高度不同。现目前，地质勘查相关规范对地质勘查探孔也有相关规定，并且地质勘查单位综合考虑地面环境、成本等因素，并不是对每个桩位进行钻孔，这就引发了非钻孔区桩位所对应的地质情况不确定性的技术问题。在现有预应力桩施工中主要采用锤击法、静压法、震动法、射水法、预钻孔法及中掘法等方法施工。而无论采用哪种方法施工、都必须配桩。现有常用配桩技术主要分为经验法和辅助技术法；1、经验法设计人员、管理人员、施工人员或者桩机操作人员借助地质勘查成果、周边已打桩位置的配桩长度、原始基岩地貌数据等材料对待打桩位置需要的桩长度进行人工预判，本配桩方法采用的是保守配桩原则、即宁愿配长，也不配短；宁愿配大也不配小。这一配桩方案虽然有效解决了配桩问题，但是却引发了配桩不准确、无法精准化、信息化配桩、配桩过剩等技术问题。2、辅助技术法辅助技术法配桩主要分为两大方向：A、二维法二维法配桩方案主要借助二维化设计软件（如AUTOCAD、二维岩土设计软件等）根据地质勘查报告等相关资料对各个桩位进行预估，进而得到各桩位所需大概桩长。B、三维法三维法配桩方案则为借助相关三维设计软件（如AUTODESK相关三维设计软件、MIDAS地质模块三维设计软件、Bently相关三维设计软件、达索系列产品等）根据地质勘查报告等资料建立探孔覆盖区域内的大概地质模型，进一步地通过对桩位轴线所在区域的地质进行剖切或者其他技术手段来实现对每个桩位的地质层进行预判，进一步地指导配桩。目前的地质勘查方式为，根据设计资料，对待打桩区域进行探孔布置并开始钻探并获得探孔所在位置的地质数据，通过该区域的所有探孔数据推测待打桩区域的地质情况，这就导致结果并不是绝对的。上述方案中，虽然解决了配桩的桩长判断问题，但因为地质勘查单位在地质勘查过程中并不是对每个桩位都进行了钻孔，所以得到的地质勘查成果并不是非常准确的，故而上文所述的配桩方案还是存在配桩不准确的技术问题。另外，以液压锤打桩工艺为例，因不知道各桩位所对应的地质层情况，导致在打桩过程中，无法有效控制锤击数和桩灌入度，这一缺陷产生的后果为，导致桩被打坏或者打断。通过上文所述已知，现有配桩方案中存在的技术问题为：1、配桩不准确也未能配出适合于每个桩位的桩；2、存在配桩过剩或者配桩不足的技术问题；3、没有准确的数据成果指导每个桩位的配桩。配桩不准确是指，并没有科学的配出适用于各个施载结构的桩型和桩类别，目前的配桩方案中，现场配桩是根据设计单位给的相关资料进行桩型配置。而不同桩位所对应的地质层强度、厚度、地质层特性等数据是不同的，而在打桩过程中，预制桩需要穿越不同特性的地质层，这就产生了预制桩在灌入过程中会被打碎或者折断的技术缺陷。如遇到配桩过剩时就需要将超出设计桩顶标高的部分裁掉，这不仅浪费了桩，也降低了桩的设计使用寿命；而配桩不足时则需要接桩，此时的桩顶标高往往是在桩位所在实际地面以下的，这就意味着需要将处于实际地面以下的桩顶挖出来，以便于进行人工接桩，这一结果不仅增加了安全风险，也增加了成本。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种基于BIM技术的预应力管桩配置系统以及配桩方法，用于解决现有技术中利用预应力管桩地基加固和地基处理时，无法准确配置出各桩位所需的准确桩长的技术缺陷。本专利技术通过设置预配桩单元，桩位地质信息实时更新单元等模块，利用预配桩单元创建三维数字化模型，然后通过桩位地质信息实时更新单元对对应桩位下方的地质信息进行实时收集更新，借助更新之后的桩长信息对桩长进行实时更新，最终实现了配制出适用于各桩位所需准确的预应力管桩桩长的目的。采用本专利技术后可以有效实现配制出适用于各桩位所需准确的预应力管桩桩长的目的。为实现上述技术方案，本专利技术通过以下技术方案实现：一种基于BIM技术的预应力管桩配置系统，所述预应力管桩配置系统包括：预配桩单元，所述预配桩单元用于根据各桩位信息和参数化桩模型生成数字化模型，并根据数字化模型中的模型剖面计算出各桩位对应的桩长，并将包含各桩位对应桩长信息的数字化模型导出为数字化图纸和EXCEL桩信息表；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于BIM技术的预应力管桩配置系统，其特征在于，所述预应力管桩配置系统包括：/n预配桩单元（1），所述预配桩单元（1）用于根据各桩位信息和参数化桩模型生成数字化模型，并根据数字化模型中的模型剖面计算出各桩位对应的桩长，并将包含各桩位对应桩长信息的数字化模型导出为数字化图纸和EXCEL桩信息表；/n信息实时采集单元（2），所述信息实时采集单元（2）设置在预应力管桩桩节灌入至桩位地质层中的第一节管桩上，用于在施工过程中，实时采集各桩位对应的实际地层信息；/n桩位地质信息实时更新单元（3），所述桩位地质信息实时更新单元（3）根据信息实时采集单元（2）采集的实时数据，对预配桩单元（1）导出的数字化图纸和EXCEL桩信息表进行更新。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于BIM技术的预应力管桩配置系统，其特征在于，所述预应力管桩配置系统包括：
预配桩单元（1），所述预配桩单元（1）用于根据各桩位信息和参数化桩模型生成数字化模型，并根据数字化模型中的模型剖面计算出各桩位对应的桩长，并将包含各桩位对应桩长信息的数字化模型导出为数字化图纸和EXCEL桩信息表；
信息实时采集单元（2），所述信息实时采集单元（2）设置在预应力管桩桩节灌入至桩位地质层中的第一节管桩上，用于在施工过程中，实时采集各桩位对应的实际地层信息；
桩位地质信息实时更新单元（3），所述桩位地质信息实时更新单元（3）根据信息实时采集单元（2）采集的实时数据，对预配桩单元（1）导出的数字化图纸和EXCEL桩信息表进行更新。


2.数据交互单元（4），所述数据交互单元（4）的输入端与信息实时采集单元（2）的输出端连接；所述数据交互单元（4）的输出端与桩位地质信息实时更新单元（3）的输入端连接。


3.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的预应力管桩配置系统，其特征在于：所述信息实时采集单元（2）包括土压力采集子模块（21）和土体摩擦力采集子模块（22）；所述土压力采集子模块（21）设置在预应力管桩桩节的侧面上，所述土压力采集子模块（21）的信号输出端与数据交互模块连接；所述土体摩擦力采集子模块（22）设置在预应力管桩桩节的侧面上，所述土体摩擦力采集子模块（22）靠近土压力采集子模块（21），所述土体摩擦力采集子模块（22）的信号输出端与数据交互单元（4）连接。


4.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的预应力管桩配置系统，其特征在于：所述数据交互单元（4）包括数据传输子模块（41）和数据交互子模块（42），所述数据传输子模块（41）设置有至少两个输入端，所述数据传输子模块（41）的输入端分别与土压力采集子模块（21）和土体摩擦力采集子模块（22）的输出端连接，所述数据传输子模块（41）的输出端与数据交互子模块（42）的输入端连接；所述数据交互子模块（42）的输出端与桩位地质信息实时更新单元（3）的输入端连接。


5.根据权利要求1所述的一种基于BIM技术的预应力管桩配置系统，其特征在于：所述预配桩单元（1）包括信息输入模块（11）、数据处理模块（12）、建模模块（13）、数字化模型生成模块（14）和显示模块（15），将地质数据、预制桩基础数据和桩位置信息均从信息输入模块（11）的输入端输入，所述信息输入模块（11）的输出端与数据处理模块（12）的输入端连接，所述数据处理模块（12）的输出端与建模模块（13）的输入端连接，所述建模模块（13）的输出端与数字化模型生成模块（14）的输入端连接，所述数字化模型生成模块（14）的输出端与显示模块（15）连接。


6.根据权利要求4所述的一种基于BIM技术的预应力管桩配置系统，其特征在于：所述数据处理模块（12）包括数据搜集与优化子模块（121）、分析子模块（122）、计算子模块（123）、SQL数据子模块（124）和存储子模块（125），所述数据搜集与优化子模块（121）的输入端与信息输入模块（11）的输出端连接，所述数据搜集与优化子模块（121）的输出端与分析子模块（122）的输入端连接，所述分析子模块（122）的输出端与计算子模块（123）的输入端连接，所述计算子模块（123）的输出端与SQL数据子模块（124）的输入端连接，所述SQL数据子模块（124）的输出端与存储子模块（125）的输入端连接，所述存储子模块（125）的输出端与...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽，彭笑川，
申请(专利权)人：四川建筑职业技术学院，
类型：发明
国别省市：四川;51