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基于BIM基坑监测信息化管理新技术的应用

289 2020-09-10 13:03:27

基于BIM基坑监测信息化管理新技术的应用

概述

随着城市化进程的加快和建筑水平的提高,基坑工程在总体数量、开挖深度和使用领域方面得到了高速发展。目前虽然对软土深基坑的研究有了一定的进展,但对其变形及力学性质的的研究还不够完善,使计算模型及假定与工程实际情况存在较大偏差,导致基坑支护工程的变形估算不太准确,从而影响了工程的安全和成本。因此,在施工工程中对基坑围护结构和周边环境的监测就显得十分重要。特别是在基坑出现质量问题或支护结构不稳定时,基坑监测就成了决策者的耳目,时刻指引着基坑施工工作向着安全、稳定的方向发展。

然而,目前基坑安全监测数据文件均以报表配合二维曲线、图形的方式表达变形趋势,当工程师查看变形情况时不能方便地整体查阅变形情况,对基坑支护结构的变形趋势难以准确判断。对于经验丰富、责任心强的工程师尚可及时发现基坑变形的异常情况,但对于新参与项目的工程师或非专业人员则不同,当不能正确判断时对基坑下一步的施工决策将产生影响,严重情况下可能产生安全隐患。

基坑监测信息化管理的现状

由于基坑监测信息化管理起步较晚,因此目前信息化建设以及管理水平较低,其缺点主要表现在如下几个方面:

1)专业技术人员缺少,信息化意识不强,监测机构在基坑监测信息化管理方面资金投入不足,相关技术骨干少,很大程度上制约了基坑监测信息化建设。

2)报表和报告信息化处理仍处于人工阶段,施工现场采集的数据主要依赖于excel计算或者其他有计算功能的软件监测进度数据的整理、统计和分析等能力差,耗时长,集成度低,资源不能共享。

3)监测结果主要通过纸质文档、电话传真、项目协调会等方式进行信息交换,容易造成沟通的延迟,同时增加了沟通的费用,传递中引起信息的缺失和偏差,直接影响工作效率。

基于BIM的基坑监测信息化管理

BIM技术(建筑信息模型)是数字技术在建筑工程中的直接应用,解决建筑工程在软件中的描述问题,使设计人员和工程技术人员能够对各种建筑信息做出正确的应对,并为协同工作提供坚实的基础。建筑信息模型同时又是一种应用于设计、建造、管理的数字化方法,这种方法支持建筑工程的集成管理环境,可以使建筑工程在其整个进程中显著提高效率和大量减少风险。

鉴于以上原因将BIM技术引入基坑工程监测工作,以解决以往在基坑围护结构变形监测过程中不能直观表现其变形情况和变形趋势的缺点。

通过BIM技术将基坑的形状、围护结构、周边环境以及各类监测点建立模型,在模型中导入每天的监测数据并采用4D技术(三维模型+时间轴)+变形色谱云图的表现方式方便工程师、管理人员、业主、施工人员等查看基坑围护结构的变形情况。

基于BIM技术的基坑监测的优势:

1)直观表现基坑围护结构的变形情况,通过添加时间轴的4D变形动画可以准确判断基坑的变形趋势。

2)快速定位基坑围护结构的危险点,并根据变形趋势及现状及时作出应急预案。

3)辅助施工管理,非监测专业人员同样可以看懂基坑变形情况。

4)结合其他监测数据如水位变化、道路沉降、管线变形、周边建筑物变形等辅助工程师判断基坑变形的原因及主要影响因素。

5)结合已有的基坑围护结构的变形历史判断未来一段时间的变形趋势,对危险位置提前预警重点监测,有利于施工管理人员和业主方的工程决策。

AR(Augmented Reality)技术的应用

AR(Augmented Reality)技术被称为增强现实技术,利用计算机生成一种逼真的视、听、力、触和动等感觉的虚拟环境,通过各种传感设备(智能手机、平板电脑)实现用户和环境直接进行自然交互。利用这样一种技术,可以模拟真实的现场景观,工程师不仅能够通过虚拟现实系统感受到“身临其境”的逼真性,而且能够突破空间、时间以及其它客观限制。

在增强现实的环境中,工程师可以在看到周围真实环境的同时,还可以看到便携设备产生的增强信息。由于增强现实在虚拟现实与真实世界之间的沟壑上架起了一座桥梁,因此,增强现实的应用在工程建设中潜力相当巨大。

基于已建立的基坑BIM模型,管理者可以在真实的环境中不用翻阅报表,仅仅通过智能手机或者平板电脑中的AR技术就可以查看所有的监测数据、例如:某一时间段的基坑水位情况、围护结构变形情况、管线变形情况等,通常这些地方在自然场景下是看不到的。极大地方便了管理者对基坑变形详细情况的了解。

GIS技术的应用

GIS是一种基于计算机的工具,它可以对空间信息进行分析和处理(简而言之,是对地球上存在的现象和发生的事件进行成图和分析)。GIS技术把地图这种独特的视觉化效果和地理分析功能与一般的数据库操作(例如查询和统计分析等)集成在一起。GIS与其他信息系统最大的区别是对空间信息的存储管理分析,从而使其在广泛的公众和个人企事业单位中解释事件、预测结果、规划战略等中具有实用价值。

GIS(地理信息系统)可以实现空间图形显示与空间信息查询与分析。基坑施工变形监测所牵涉到的数据类型多样,既有每日的测定变形观测数据,又有测点布置图这样的图形数据。通过空间图形的显示以及信息的查询可以方便快捷地了解每天基坑的变形情况,既直观又清楚。

Google Glass技术的应用

Google Project Glass是一款增强现实型穿戴式智能眼镜。拓展现实眼镜Project Glass这款眼镜将集智能手机、GPS、相机于一身,在工程师眼前展现实时信息,只要眨眨眼就能将施工现场拍照上传、收发邮件、查询基坑BIM模型、查询基坑围护结构变形情况、调取监测报表、调取基坑应急预案相关信息等操作。与目前常用的便携电子设备不同的是工程师无需动手便可进行操作,同时,戴上这款“拓展现实”眼镜,用户可以用自己的声音控制拍照、视频通话和辨明方向。兼容性上,Google Glass可同任一款支持蓝牙的智能手机同步。

基于BIM的监测信息化新技术应用的前景

基坑在实施监测过程中,每一步都会产生大量的数据信息,海量信息中包含着项目进展的丰富内容,是管理人员实施监测管理的重要依据。

基于BIM的信息化管理新技术的应用可以让管理者们不必再翻阅纸质报表,仅仅需要带一部手机,或者带一部Google Glass就可以在现场调取所有监测点并能掌握整个基坑的变形情况,打破了常规监测信息化管理的方法,将计算机技术以及新的信息管理技术应用于基坑监测中,不仅将监测成果更直观的表现出来,而且对整个监测成果有整体的分析和处理,使管理人员,尤其是非专业的管理人员更容易的了解基坑的安全情况以及基坑未来的变形趋势。

新技术充分发挥了基坑监测的作用,实现各类监测数据和信息快速准确的分析与反馈,实现监测成果在各部门之间的共享与沟通,以及对各类数据和相关信息的综合管理。在此基础上进行深层次的分析与处理,指导施工实践与优化工程设计同时,也便于各参建单位以及建设行政主管部门的监管。因此其应用前景非常广泛。