一种基于BIM的基坑内支撑拆换施工动态调控方法与流程

本发明涉及地下工程，具体为一种基于bim的基坑内支撑拆换施工动态调控方法。

背景技术：

1、bim全称建筑信息模型，是应用于建筑学、工程学及土木工程领域的新工具，以三维图形为主，可应用于建设工程项目的全寿命周期中。随着城市地下空间的快速开发和利用，基坑工程越来越多，规模大、深度深、周边环境复杂已成为基坑工程的显著特点。目前，基坑支护有着多种形式，内支撑因具有支撑刚度大，控制基坑变形和保护周边环境能力强，而且不侵入周围地下空间形成障碍物等优点而被广泛使用。

2、目前，由于基坑内支撑拆换施工过程中存在多道复杂工序，在进行内支撑受力状态实时监测时，传统的技术手段往往只能获取有限的局部数据，难以全面、动态地掌握整个结构的受力演变情况。这种监测方式无法实时判断监测点是否布置在结构受力的关键薄弱区域，当监测点位置选择不当，易导致对结构整体安全状态的误判，进而引发拆换作业的安全隐患。

3、因此，现提出一种基于bim的基坑内支撑拆换施工动态调控方法解决上述问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于bim的基坑内支撑拆换施工动态调控方法，解决了上述背景技术中提出的当监测点位置选择不当，易导致对结构整体安全状态的误判，进而引发拆换作业的安全隐患的问题。

2、为实现以上目的，本发明提供如下技术方案予以实现：一种基于bim的基坑内支撑拆换施工动态调控方法，所述方法包括如下步骤：

3、s1、建立基坑工程的建筑信息模型，并基于该模型集成基坑内支撑结构的初始设计参数与施工环境信息，形成初始施工数据集；

4、s2、在内支撑拆换施工过程中，实时采集基坑内支撑结构的动态响应数据，并将该动态响应数据与所述初始施工数据集进行融合更新至所述建筑信息模型中，得到实时施工状态数据；

5、s3、基于所述实时施工状态数据和所述初始施工数据集，进行内支撑拆换施工全过程的受力状态模拟与分析，生成结构安全评估数据；

6、s4、根据所述结构安全评估数据，识别并定位内支撑拆换施工过程中的关键风险控制节点，生成风险预警信息；

7、s5、依据所述风险预警信息，结合预设的施工调控规则库，生成针对当前施工状态的动态调控策略；

8、s6、将所述动态调控策略转化为可执行的施工指令，并下发至现场施工终端，以指导内支撑的拆换作业；

9、s7、持续监测并反馈施工指令的执行效果，根据反馈数据循环执行s2至s6步骤，直至内支撑拆换施工完成。

10、优选的，所述s1中形成初始施工数据集包括以下步骤：

11、s11、基于基坑工程设计图纸和地质勘察报告，建立包含基坑围护结构、内支撑体系、周边环境及地质层信息的建筑信息模型；

12、s12、将内支撑的设计轴力、截面尺寸、材质属性及拆换顺序计划作为初始设计参数，与施工区域的历史水文气象数据共同集成至所述建筑信息模型中，形成初始施工数据集。

13、优选的，所述s2中得到实时施工状态数据包括以下步骤：

14、s21、基于所述初始施工数据集中的内支撑设计参数和施工环境信息，在内支撑的关键受力部位布设应力应变监测点位，并通过数据采集系统实时获取支撑构件的轴力、弯矩及变形数据，作为动态响应数据；

15、s22、将采集到的所述动态响应数据与所述初始施工数据集进行融合，按照时间戳和空间坐标进行编码，并通过无线传输网络实时同步至所述建筑信息模型的对应构件属性中，更新所述初始施工数据集为实时施工状态数据。

16、优选的，所述s3中生成结构安全评估数据包括以下步骤：

17、s31、获取所述建筑信息模型中集成的所述实时施工状态数据、所述初始施工数据集和所述施工环境信息；

18、s32、调用内置的有限元分析引擎，以所述建筑信息模型为计算基底，模拟内支撑在逐根拆除和新支撑架设过程中的荷载转移路径和结构内力重分布规律，生成结构安全评估数据，该数据包含各支撑构件的实时应力比、变形量及整体稳定性指标。

19、优选的，所述s32中，所述有限元分析引擎在进行模拟分析时，执行以下子步骤：

20、s321、采用增量加载法模拟支撑拆除过程中的荷载释放效应，记录各施工步的荷载转移路径；

21、s322、基于非线性接触算法模拟新支撑与既有结构之间的相互作用，计算新支撑介入后的结构内力重分布规律；

22、s323、提取各支撑构件的实时应力比、变形量及整体稳定性指标，输出所述结构安全评估数据。

23、优选的，所述s4中生成风险预警信息包括以下步骤：

24、s41、将所述结构安全评估数据与预设的安全阈值进行逐项比对，当任一所述安全评估数据超出其对应的安全阈值范围时，判定该数据对应的区域为所述关键风险控制节点；

25、s42、根据所述关键风险控制节点的位置、风险等级和影响范围，在所述建筑信息模型中进行高亮标注，并自动生成包含风险类型、发生概率及潜在后果的所述风险预警信息。

26、优选的，所述s5中生成针对当前施工状态的动态调控策略包括以下步骤：

27、s51、预先构建所述施工调控规则库，所述规则库包含针对不同风险类型的调控预案，所述调控预案包括暂停施工、增加临时支撑、调整拆换顺序、改变施工速度以及加强局部监测；

28、s52、将所述风险预警信息输入至决策分析模块，该模块依据所述风险预警信息中的风险等级和类型，在所述施工调控规则库中检索并匹配对应的调控预案，并结合当前施工进度生成具体的所述动态调控策略。

29、优选的，所述s52中在所述施工调控规则库中检索并匹配对应的调控预案包括以下步骤：

30、s521、提取所述风险预警信息中的风险等级、类型及影响范围，作为预案匹配的约束条件；

31、s522、遍历所述施工调控规则库，筛选出符合所述约束条件的所有候选调控预案；

32、s523、获取各候选调控预案的经济成本、工期影响及历史成功率参数，通过多目标优化算法计算各候选预案的综合评分；

33、s524、选取综合评分最高的候选预案作为最终匹配的调控预案，生成包含具体操作措施的所述动态调控策略。

34、优选的，所述s6中将所述动态调控策略转化为可执行的施工指令包括以下步骤：

35、s61、将所述动态调控策略解析为一系列结构化的施工指令，所述指令包含操作对象、操作内容、执行时间和质量标准；

36、s62、通过施工现场的数字化管理平台，将所述施工指令推送至对应施工班组的移动终端，并以图文和动画形式展示操作要点，指导现场人员执行拆换作业。

37、优选的，所述s7中持续监测并反馈施工指令的执行效果包括以下步骤：

38、s71、通过数据采集系统继续获取施工指令执行后的所述动态响应数据，并将该数据与所述动态调控策略预期的调控效果进行对比分析，生成执行效果评价数据；

39、s72、当所述执行效果评价数据显示结构状态趋于稳定且风险消除，则确认当前调控有效，并继续按原计划推进后续施工步骤；当显示结构状态未改善，则重新触发s2步骤，启动新一轮的动态调控循环。

40、与现有技术相比，本发明提供了一种基于bim的基坑内支撑拆换施工动态调控方法，具备以下有益效果：

41、1.本发明中，通过建立建筑信息模型并集成初始设计参数与施工环境信息，形成初始施工数据集，并在施工过程中实时采集动态响应数据与之融合更新，能够使系统实时获取内支撑结构的完整受力状态，避免因监测数据单一和滞后导致的误判，保证拆换作业的安全性和可靠性。

42、2.本发明中，通过将实时采集的动态响应数据与初始施工数据集融合更新，并基于实时施工状态数据进行受力状态模拟分析，生成结构安全评估数据，能够使系统实时感知内支撑拆换过程中的内力转移和变形趋势，及时发现潜在的结构薄弱环节，避免因局部超载和失稳引发的安全事故。

43、3.本发明中，通过将结构安全评估数据与预设安全阈值比对生成风险预警信息，并结合施工调控规则库自动匹配调控预案，生成动态调控策略，能够使系统在结构状态异常时及时发出预警并自动调整拆换方案，实现从被动应对到主动预防的转变，提高施工过程的智能化水平和应急响应能力。