BIM技术与缩尺模型动态模拟结合的密集桩基沉桩施工方法技术

本申请涉及一种BIM技术与缩尺模型动态模拟结合的密集桩基沉桩施工方法，在正式沉桩施工前，先在沉桩模拟实验台进行沉桩模拟，直观的观察到钢管桩是否碰桩，以减少在实际沉桩施工中出现碰桩的问题，并采用BIM技术建立三维模型，配合沉桩模拟试验台，实施动态模拟，进行钢管桩沉桩技术研究，以确定最佳沉桩顺序及打桩船、运桩船的移船路径，有利于提高施工的安全性；在沉桩施工中使用BIM技术跟踪每根钢管桩实际沉桩桩位，保证沉桩施工安全，有利于缩短沉桩施工时间，同时节约沉桩施工成本。

【技术实现步骤摘要】
BIM技术与缩尺模型动态模拟结合的密集桩基沉桩施工方法
本申请涉及码头施工的
，尤其是涉及一种BIM技术与缩尺模型动态模拟结合的密集桩基沉桩施工方法。
技术介绍
港口的吞吐量是衡量港口规模大小的最重要的指标，在大吨位级码头施工中，需要使用船舶辅助施工，且钢管桩沉桩施工更是码头工程关键工序，大吨级码头工程通过打桩船与运桩船的配合完成沉桩施工，为了满足码头的承载力要求，往往需要加密钢管桩，并使之形成群桩，从而使得大吨位级码头工程的斜钢管群桩密度高，在打桩过程中对桩的位置准确性、施工控制精度有很高要求。相关技术中，由于大吨位级码头工程的斜钢管群桩密度高，且钢管桩扭角及斜率均较大，在相邻钢管桩相互穿插时，容易在泥面以下出现碰桩的现象，一般通过在CAD平面图进行沉桩可行性研究，展现各桩平面位置；并结合碰桩计算相应公式计算，然后计算校核钢管桩之间是否碰桩。针对上述中的相关技术，专利技术人认为存在有以下缺陷：碰撞计算过程较为麻烦，计算量大，需要花费大量的精力和时间，造成码头工程的施工工期长，因此仍有改进空间。
技术实现思路
为了改善施工过程的碰桩情况，本申请提供一种BIM技术与缩尺模型动态模拟结合的密集桩基沉桩施工方法。本申请提供的一种BIM技术与缩尺模型动态模拟结合的密集桩基沉桩施工方法采用如下的技术方案：一种BIM技术与缩尺模型动态模拟结合的密集桩基沉桩施工方法，包括以下步骤：S1：沉桩前期工作准备：首先对施工区域进行探索检查，并记录数据，然后根据收集到的数据搭建沉桩模拟实验台，并预制沉桩定位模拟器、打桩船模型、运桩船模型、钢管桩模型以及准备BIM相关技术软件；S2：钢管桩沉桩模拟：用沉桩定位模拟器模拟现场沉桩过程，记录钢管桩模型的位置；S3：BIM技术演示：用BIM相关技术软件进行3D建模及沉桩过程的动态演示，并通过动态模拟，确定打桩船和运桩船的移动路径，做好相应记录，并据此确定最佳沉桩顺序；S4：结论校核：沉桩定位模拟器模拟的结论与BIM技术演示结果进行校核，如果校核结果出现偏差，重新模拟沉桩，如何校核结果吻合，记录模拟数据和结果，然后在进行下一根钢管桩模型的沉桩模拟；S5：重复进行S2至S4，直至所有钢管桩模型完成沉桩模拟操作；S6：正式沉桩：打桩船和运桩船安照确定好的移动路线进行行驶，并根据沉桩顺序完成沉桩操作，在沉桩施工中使用BIM技术跟踪每根钢管桩实际沉桩桩位。通过采用上述技术方案，在正式沉桩施工前，先在沉桩模拟实验台进行沉桩模拟，直观的观察到钢管桩是否碰桩，以减少在实际沉桩施工中出现碰桩的问题，无需制作CAD图，减少制图所花的大量时间，同时，可在动态模拟沉桩过程中，进行沉桩技术研究以及提前暴露实际钢管桩沉桩过程中可能会遇到的问题，并提前解决，有利于正式沉桩施工时的顺利进行，有利于提高沉桩质量和施工效率，有利于缩短码头工程工期；由于打桩船及运装船体积均较大，打桩船安全、精确的沉桩所需抛锚的水域范围较大，且沉桩过程中两船需不停的变换船位，通过采用BIM技术建立三维模型，配合沉桩模拟试验台，实施动态模拟，进行钢管桩沉桩技术研究，以确定最佳沉桩顺序及打桩船、运桩船的移船路径，有利于提高施工的安全性；在沉桩施工中使用BIM技术跟踪每根钢管桩实际沉桩桩位，保证沉桩施工安全，缩短沉桩施工时间，同时节约沉桩施工成本。优选的，还包括以下步骤：S7：沉桩结果反馈以及微调后期沉桩操作：通过BIM技术软件根据现场沉桩情况，反馈沉桩质量，并反向追溯检查已沉桩是否相碰，根据反馈结果对后续的沉桩方案做出相应微调，并根据调整方案继续进行沉桩施工。通过采用上述技术方案，通过实验值与实际沉桩情况相比较，不断优化沉桩施工工艺，改进沉桩施工技术，并及时调整方案，有利于降低施工过程中发生碰桩的概率，为沉桩施工安全和质量提供了强有力的保障。优选的，所述沉桩模拟实验台包括上端开口设置的盒体以及水平设置于箱体开口边缘的横向缩尺和纵向缩尺，所述横向缩尺与所述纵向缩尺相互垂直设置；所述盒体开口处滑动连接有与横向缩尺平行的横向定位线、与纵向缩尺平行的纵向定位线，所述横向定位线与纵向定位线交错设置。通过采用上述技术方案，按照所计算的模拟钢管桩桩位坐标，将横向定位线与纵向定位线移动到相应位置，横向定位线和纵向定位线的交点即为预沉桩位，横向缩尺与纵向缩尺便于直观体现预沉桩位的坐标，有利于提高沉桩模型位置的精确性。优选的，所述盒体为铁制盒，所述纵向定位线两端以及横向定位线两端均设置有磁铁，若干所述磁铁均与铁制盒磁吸固定。通过采用上述技术方案，使得当需要移动定位线时，只需将定位线的端部的磁铁从铁制的盒体取下，从而可自由移动定位线，使定位线移动至相应位置，随后将磁铁与盒体进行磁吸固定，具有方便移动和固定的优点，便于操作者进行定位操作。优选的，所述定位模拟器包括水平架设于盒体开口处的横杆、与所述横杆水平滑动连接的竖杆、与所述竖杆竖直滑动连接的基座以及与所述基座转动连接的连接杆以及供钢管桩模型穿过的套管；所述连接杆在水平面上摆动，所述套管与所述连接杆活动端转动连接，且所述套管在竖直平面上摆动；所述竖杆设置有竖向缩尺，所述基座设置有水平量角器，所述水平量角器环绕设置于连接杆的回转轴线，所述连接杆设置有竖向量角器，所述竖向量角器环绕设置于套管的回转轴线。通过采用上述技术方案，将横杆架设在盒体开口处，从而可自由滑动横杆和竖杆，使将基座滑动至相应位置，通过竖向缩尺、竖向量角器以及水平量角器的设置，从而可通过竖直滑动基座滑动至桩顶的标高位置，并水平摆动连接杆以及竖直摆动套管，从而可将套管摆动至钢管桩的所需的角度和位置，套管长度方向即为沉桩时钢管桩沉桩方向，有利于提高模拟沉桩时的精确度。优选的，所述基座包括滑动套接于竖杆外周面的套环以及与所述套环固定的底板，所述基座设置有制动螺栓，所述制动螺栓朝竖杆方向螺纹贯穿套环。通过采用上述技术方案，从而可通过转动制动螺栓实现对套环的锁紧和释放，从而降低在模拟沉桩时基座出现下滑的概率，有利于减少因基座下滑而导致沉桩模拟的数据失准的情况。优选的，所述连接杆位于水平量角器与底板之间。通过采用上述技术方案，使得水平量角器不仅起到测量连接杆摆动角度的作用，同时也对连接杆具有限制作用，有利于提高连接杆水平摆动时的稳定性。优选的，所述竖杆开设有容纳槽，所述竖向缩尺容纳于所述容纳槽内。通过采用上述技术方案，将竖向缩尺容纳在容纳槽内，从而减少了竖向缩尺与套环之间的摩擦，有利于避免竖向缩尺被套环所磨损。附图说明图1是本申请实施例中沉桩定位模拟器和沉桩模拟实验台的结构示意图。图2是图1中A处的放大示意图。图3是本申请实施例中沉桩定位模拟器的爆炸图。附图标记说明：1、沉桩模拟实验台；11、盒体；12、横向缩尺；13、纵向缩尺；2、打桩船模型；3、运桩船模型；4、钢管桩模型；5、横向定位线；6、纵向定位线；7、磁铁；8、沉桩定位模拟器；8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种BIM技术与缩尺模型动态模拟结合的密集桩基沉桩施工方法，其特征在于：包括以下步骤：/nS1：沉桩前期工作准备：首先对施工区域进行探索检查，并记录数据，然后根据收集到的数据搭建沉桩模拟实验台(1)，并预制沉桩定位模拟器(8)、打桩船模型(2)、运桩船模型(3)、钢管桩模型(4)以及准备BIM相关技术软件；/nS2：钢管桩沉桩模拟：用沉桩定位模拟器(8)模拟现场沉桩过程，记录钢管桩模型(4)的位置；/nS3：BIM技术演示：用BIM相关技术软件进行3D建模及沉桩过程的动态演示，并通过动态模拟，确定打桩船和运桩船的移动路径，做好相应记录，并据此确定最佳沉桩顺序；/nS4：结论校核：沉桩定位模拟器(8)模拟的结论与BIM技术演示结果进行校核，如果校核结果出现偏差，重新模拟沉桩，如何校核结果吻合，记录模拟数据和结果，然后在进行下一根钢管桩模型(4)的沉桩模拟；/nS5：重复进行S2至S4，直至所有钢管桩模型(4)完成沉桩模拟操作；/nS6：正式沉桩：打桩船和运桩船安照确定好的移动路线进行行驶，并根据沉桩顺序完成沉桩操作，在沉桩施工中使用BIM技术跟踪每根钢管桩实际沉桩桩位。/n

【技术特征摘要】
1.一种BIM技术与缩尺模型动态模拟结合的密集桩基沉桩施工方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：沉桩前期工作准备：首先对施工区域进行探索检查，并记录数据，然后根据收集到的数据搭建沉桩模拟实验台(1)，并预制沉桩定位模拟器(8)、打桩船模型(2)、运桩船模型(3)、钢管桩模型(4)以及准备BIM相关技术软件；
S2：钢管桩沉桩模拟：用沉桩定位模拟器(8)模拟现场沉桩过程，记录钢管桩模型(4)的位置；
S3：BIM技术演示：用BIM相关技术软件进行3D建模及沉桩过程的动态演示，并通过动态模拟，确定打桩船和运桩船的移动路径，做好相应记录，并据此确定最佳沉桩顺序；
S4：结论校核：沉桩定位模拟器(8)模拟的结论与BIM技术演示结果进行校核，如果校核结果出现偏差，重新模拟沉桩，如何校核结果吻合，记录模拟数据和结果，然后在进行下一根钢管桩模型(4)的沉桩模拟；
S5：重复进行S2至S4，直至所有钢管桩模型(4)完成沉桩模拟操作；
S6：正式沉桩：打桩船和运桩船安照确定好的移动路线进行行驶，并根据沉桩顺序完成沉桩操作，在沉桩施工中使用BIM技术跟踪每根钢管桩实际沉桩桩位。


2.根据权利要求1所述的BIM技术与缩尺模型动态模拟结合的密集桩基沉桩施工方法，其特征在于：还包括以下步骤：
S7：沉桩结果反馈以及微调后期沉桩操作：通过BIM技术软件根据现场沉桩情况，反馈沉桩质量，并反向追溯检查已沉桩是否相碰，根据反馈结果对后续的沉桩方案做出相应微调，并根据调整方案继续进行沉桩施工。


3.根据权利要求1所述的BIM技术与缩尺模型动态模拟结合的密集桩基沉桩施工方法，其特征在于：所述沉桩模拟实验台(1)包括上端开口设置的盒体(11)以及水平设置于箱体开口边缘的横向缩尺(12)和纵向缩尺(13)，所述横向缩尺(12)与所述纵向缩尺(13)相互垂直设置；所述盒体(11)开口处滑动连接有与横向缩尺(12)平行的横向定位线(5)、与纵向缩尺(13)平行的纵向定位线(6)，所述横...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌晓明，刘辉，许广林，朱子宇，梁伟仁，唐梦生，姜云华，孙健翔，张定举，
申请(专利权)人：中铁广州工程局集团有限公司，中铁广州工程局集团港航工程有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44