一种基于BIM的施工过程基坑变形监测预警方法及系统技术方案

本申请公开了一种基于BIM的施工过程基坑变形监测预警方法及系统，其涉及土建施工监测预警技术领域，该方法包括：基于BIM和目标基坑的现场实测数据构建所述目标基坑的基础三维模型；于所述基础三维模型中的目标基坑表面布设多个测点，以任意一个测点为原点建立空间坐标轴，并获取所有测点的初始空间坐标；根据所述初始空间坐标和所述测点的空间坐标变化筛选出异常测点；预测所述异常测点的移动变化；基于所述移动变化预测所述目标基坑的异常形变状态；若预测到所述异常形变状态，则向所述目标基坑的负责人发出预警信息。本申请具有能及时对基坑变形进行预测的效果。及时对基坑变形进行预测的效果。及时对基坑变形进行预测的效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于BIM的施工过程基坑变形监测预警方法及系统


[0001]本申请涉及土建施工监测预警
，尤其是涉及一种基于BIM的施工过程基坑变形监测预警方法及系统。

技术介绍

[0002]随着城市的高速发展，需要在城市中架设城市桥梁或建造更多的大型建筑，而在这些大型工程的建设之前通常需要开挖基坑。开挖前应根据地质水文资料，结合现场附近建筑物情况，决定开挖方案，在开挖过程中则要做好基坑的监测工作，减少基坑变形的可能。
[0003]基坑变形大部分是由于坑内开挖卸荷，造成围护结构在内外压力差作用下产生位移，进而引起围护外侧土体的变形，造成基坑外土体或建(构)筑物沉降与移动，基坑变形往往是趋势性灾害行为的前奏，因此为了保障基坑施工过程的安全，对基坑变形的监测尤为重要。相关技术中则通过对基坑数据的测量，获取周边地下水位和支护体系的力学特征，通过人工计算分析得出分析结果，再根据分析结果对基坑变形进行预测。
[0004]针对上述中的相关技术，专利技术人认为存在有以下缺陷：在整个基坑变形的预测过程中，需要进行大量数据的获取，获取数据后还需要人工进行计算分析，需要消耗较大的人力和时间，且预测得到的结果时效性较差。

技术实现思路

[0005]为了改善基坑变形预测需要消耗较大人力和时间的缺陷，本申请提供一种基于BIM的施工过程基坑变形监测预警方法及系统。
[0006]第一方面，本申请提供一种基于BIM的施工过程基坑变形监测预警方法，包括如下步骤：基于BIM和目标基坑的现场实测数据构建所述目标基坑的基础三维模型；在所述基础三维模型中的目标基坑表面布设多个测点，以任意一个测点为原点建立空间坐标轴，并获取所有测点的初始空间坐标；根据所述初始空间坐标和所述测点的空间坐标变化筛选出异常测点；预测所述异常测点的移动变化；基于所述移动变化预测所述目标基坑的异常形变状态；若预测到所述异常形变状态，则向所述目标基坑的负责人发出预警信息。
[0007]通过采用上述技术方案，采集目标基坑的现场实测数据并通过BIM构建基础三维模型，在基础三维模型中布设多个测点并获取所有测点的初始空间坐标，可以通过BIM对基础三维模型进行模拟或通过BIM输入现场实际施工数据更新基础三维模型，在基础三维模型变化的过程中测点空间坐标也会发生变化，此时可以将空间坐标变化异常的测点筛选出来作为异常测点，并通过BIM预测异常测点的移动变化，以预测目标基坑的异常形变状态，当预测到目标基坑的异常形变状态时，将会向目标基坑的负责人发出预警信息，使负责人
及时进行预防和处理，相较于人工采集各项数据再进行计算分析预测，通过BIM构建三维模型并根据三维模型的变化进行预测将更加快速且直观。
[0008]可选的，根据所述初始空间坐标和所述测点的空间坐标变化筛选出异常测点，包括如下步骤：基于BIM并根据预设的若干时间节点对所述目标基坑的实际施工过程进行模拟，得到模拟三维模型；获取所述模拟三维模型中所有测点于各个时间节点的模拟空间坐标；获取实际施工过程中的实时监测数据；基于BIM和所述实时监测数据，并根据若干所述时间节点更新所述基础三维模型，得到实时三维模型；获取所述实时三维模型中所有测点于各个时间节点的实测空间坐标；根据所述初始空间坐标、所述模拟空间坐标和所述实测空间坐标筛选出异常测点。
[0009]通过采用上述技术方案，基于目标基坑施工过程的理论施工数据，通过BIM进行模拟，得到模拟三维模型，模拟三维模型所展现的目标基坑为施工完后理想状态的目标基坑；获取实际施工过程的实时监测数据，再通过BIM根据实时监测数据实时更新基础三维模型，得到实时三维模型，实时三维模型所展现的目标基坑为实际施工状态下的目标基坑，其与模拟三维模型所展现的目标基坑将会有一定的差别，因此根据比对模拟三维模型中所有测点的模拟空间坐标、实时三维模型中所有测点的实测空间坐标和所有测点的初始空间坐标之间的差别，可以筛选出测点中的异常测点。
[0010]可选的，获取实际施工过程中的实时监测数据之前，还包括如下步骤：将所述基础三维模型划分为若干监测区域；获取划分所述监测区域时的划分参数，并基于所述划分参数于所述目标基坑中划分实际区域，所述划分参数包括区域划分数量、区域划分位置和区域范围；将预设的监测设备分配至所有实际区域，建立与所述监测设备的通信连接。
[0011]通过采用上述技术方案，将基础三维模型进行区域划分，并根据区域划分的数量、位置和范围在目标基坑中划分出相对应的实际区域，再将预设的监测设备分配至目标基坑中的各个实际区域，并建立与监测设备之间的通信连接，从而可以对目标基坑施工过程中的实时监测数据进行区域化接收管理。
[0012]可选的，获取实际施工过程中的实时监测数据，包括如下步骤：通过所述监测设备获取所有监测区域的实时监测数据。
[0013]通过采用上述技术方案，各个实际区域的监测设备所获取的实时监测数据，即为各个实际区域所对应的监测区域的实时监测数据。
[0014]可选的，根据所述初始空间坐标、所述模拟空间坐标和所述实测空间坐标筛选出异常测点，包括如下步骤：获取所有测点于第一个时间节点的模拟空间坐标和实测空间坐标；分别计算各个测点的第一坐标变化值和第二坐标变化值，所述第一坐标变化值为所述初始空间坐标与第一个时间节点的模拟空间坐标之间的欧式距离，所述第二坐标变化值为所述初始空间坐标与第一个时间节点的实测空间坐标之间的欧式距离；
计算所述第一坐标变化值和所述第二坐标变化值之间的偏移差值；判断所述偏移差值是否大于预设的偏移阈值；若所述偏移差值大于或等于预设的偏移阈值，则将对应的测点划分为异常测点；若所述偏移差值小于预设的偏移阈值，则将对应的测点划分为正常测点。
[0015]通过采用上述技术方案，以预设的第一个时间节点为基准，获取所有测点的模拟空间坐标和实测空间坐标，再分别计算各个测点的模拟空间坐标与初始空间坐标的欧氏距离，和各个测点的实测空间坐标与初始空间坐标的欧式距离，两个欧式距离分别可以体现出测点在模拟施工过程中所位移的距离和测点在实际施工过程中所位移的距离，因此通过计算两个欧氏距离之间的差值，可以计算出测点在实际施工过程中，相较于模拟施工过程所产生的偏移差值，再判断偏移差值是否超出预设的偏移阈值，即可对异常测点进行筛选。
[0016]可选的，预测所述异常测点的移动变化，包括如下步骤：获取所有异常测点于多个时间节点的实测空间坐标；基于多个时间节点的实测空间坐标，获取所有异常测点的空间位移轨迹；通过BIM对所述空间位移轨迹进行模拟预测，预测得到所述异常测点的后续移动轨迹。
[0017]通过采用上述技术方案，根据异常测点在多个时间节点时的实测空间坐标，绘制获取出异常测点的空间位移轨迹，通过BIM分析异常测点的位移状态和所处位置，对空间位移轨迹进行模拟预测，可以预测得到异常测点之后可能会产生的后续移动轨迹。
[0018]可选的，基于所述移动变化预测所述目标基坑的异常形变状态，包括如下步骤：识别各个监测区域内的异常区域，所述异常区域为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于BIM的施工过程基坑变形监测预警方法，其特征在于，包括如下步骤：基于BIM和目标基坑的现场实测数据构建所述目标基坑的基础三维模型；在所述基础三维模型中的目标基坑表面布设多个测点，以任意一个测点为原点建立空间坐标轴，并获取所有测点的初始空间坐标；根据所述初始空间坐标和所述测点的空间坐标变化筛选出异常测点；预测所述异常测点的移动变化；基于所述移动变化预测所述目标基坑的异常形变状态；若预测到所述异常形变状态，则向所述目标基坑的负责人发出预警信息。2.根据权利要求1所述的一种基于BIM的施工过程基坑变形监测预警方法，其特征在于，所述根据所述初始空间坐标和所述测点的空间坐标变化筛选出异常测点包括如下步骤：基于BIM并根据预设的若干时间节点对所述目标基坑的实际施工过程进行模拟，得到模拟三维模型；获取所述模拟三维模型中所有测点于各个时间节点的模拟空间坐标；获取实际施工过程中的实时监测数据；基于BIM和所述实时监测数据，并根据若干所述时间节点更新所述基础三维模型，得到实时三维模型；获取所述实时三维模型中所有测点于各个时间节点的实测空间坐标；根据所述初始空间坐标、所述模拟空间坐标和所述实测空间坐标筛选出异常测点。3.根据权利要求2所述的一种基于BIM的施工过程基坑变形监测预警方法，其特征在于，所述获取实际施工过程中的实时监测数据之前，还包括如下步骤：将所述基础三维模型划分为若干监测区域；获取划分所述监测区域时的划分参数，并基于所述划分参数于所述目标基坑中划分实际区域，所述划分参数包括区域划分数量、区域划分位置和区域范围；将预设的监测设备分配至所有实际区域，建立与所述监测设备的通信连接。4.根据权利要求3所述的一种基于BIM的施工过程基坑变形监测预警方法，其特征在于，所述获取实际施工过程中的实时监测数据包括如下步骤：通过所述监测设备获取所有监测区域的实时监测数据。5.根据权利要求3所述的一种基于BIM的施工过程基坑变形监测预警方法，其特征在于，所述根据所述初始空间坐标、所述模拟空间坐标和所述实测空间坐标筛选出异常测点包括如下步骤：获取所有测点于第一个时间节点的模拟空间坐标和实测空间坐标；分别计算各个测点的第一坐标变化值和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹童，江峰，刘光辉，刘彦邦，吴舸，熊栋，
申请(专利权)人：湖南方圆工程咨询监理有限公司，
类型：发明
国别省市：