【技术实现步骤摘要】
一种辅助基坑实施的方法
本专利技术涉及地质勘察领域，特别涉及一种方便准确确定基坑结构施工、开挖、降水、监测支护等设计方案的合理性，对保障实施工程的质量安全的一种辅助基坑实施的方法。
技术介绍
随着我国国民经济的高速发展，城市空间日趋紧张，三维城市空间一开始作为一种重要的自然资源加以开发，轨道交通建设已经成为城市基础设施建设的重点。一方面，地下空间开发和利用是21世纪城市建设的方向；另一方面，80年代以来，城市进程加快，城市环境变得更加复杂。随着城市化进程的深入，根据城市环境的构造及轨道车站的使用要求，车站基础埋深也随之不断增加，从而产生了大量的轨道车站深基坑工程。传统基坑方案论证是在二维平面图纸上进行，论证会之前专家们需要做大量的前期工作，大型的工程方案论证会耗时较多，效率低下，建成后工程资料存档和查阅困难，为了解决这些问题需要一种使用3DGIS高新技术来辅助基坑方案论证的系列方法，包括构建工程周边三维空间地理信息数据采集与建库技术方法，优化空间插值算法来构建三维地质环境技术方法，基坑变形监测与三维变形模拟技术方法等，用来科学地辅助基坑方案论证与决策。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种辅助基坑实施的方法，本专利技术方法：运用激光雷达技术，采集基坑周边地上建构筑物的空间数据信息，整合城市积累下来的地下建构筑物数据、地下管线数据，构建地上、地表、地下一体化的三维空间地理信息数据库，为城市建设和规划搭建空间地理信息基础框架。根据基坑涉及方案及图纸，构建三维立体的深基坑，包括基坑的空间参数；根据施工...
【技术保护点】
1.一种辅助基坑实施的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：/n资料编码：将工程项目所需要的空间数据，以及行业法规、行业案例等资料进行编码分类，整理各类原始数据资料；/n构建三维环境：提取编码之后的原始数据，进行三维数据制作，构建三维基坑及三维周边环境，并进行三维场景集成；同时对构建的每一个三维模型进行归类取名编码。最终形成三维模型数据库；/n信息建库：提取编码之后的原始数据，进行条文、类别、关键信息的提取，设计成关系型数据库格式，供查询接口访问检索；同时，将地理空间数据和基坑施工方案进行整理建库，空间查询接口访问检索；最终形成资料信息空间数据库；/n风险识别：在已经构建的三维场景数据中对各个编码的三维模型进行空间拓扑关系分析；按照信息空间数据库查询的法规数据进行判断，当互相间的空间距离在法律规范限定的风险范围内时，自动构建映射关系，对构成风险的部件自动比对得出风险源的等级和风险类别；将识别到的风险源进行存储在风险数据库中；/n风险规避：从风险数据库中依次取出，依据资料信息空间数据库中的法规和案例，自动对比匹配风险源的规避方法，同时可以通过用户作进行规避方法配对，最终组建成最可行的规避...
【技术特征摘要】
1.一种辅助基坑实施的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
资料编码：将工程项目所需要的空间数据，以及行业法规、行业案例等资料进行编码分类，整理各类原始数据资料；
构建三维环境：提取编码之后的原始数据，进行三维数据制作，构建三维基坑及三维周边环境，并进行三维场景集成；同时对构建的每一个三维模型进行归类取名编码。最终形成三维模型数据库；
信息建库：提取编码之后的原始数据，进行条文、类别、关键信息的提取，设计成关系型数据库格式，供查询接口访问检索；同时，将地理空间数据和基坑施工方案进行整理建库，空间查询接口访问检索；最终形成资料信息空间数据库；
风险识别：在已经构建的三维场景数据中对各个编码的三维模型进行空间拓扑关系分析；按照信息空间数据库查询的法规数据进行判断，当互相间的空间距离在法律规范限定的风险范围内时，自动构建映射关系，对构成风险的部件自动比对得出风险源的等级和风险类别；将识别到的风险源进行存储在风险数据库中；
风险规避：从风险数据库中依次取出，依据资料信息空间数据库中的法规和案例，自动对比匹配风险源的规避方法，同时可以通过用户作进行规避方法配对，最终组建成最可行的规避方案，并存储在风险数据库中；
施工模拟：提取资料信息空间数据库中基坑施工方案以及风险库中风险规避方案，检索施工工艺三维模型，按照基坑施工完整流程工艺步骤进行编排，形成完整的一套符合当前基坑工程项目特殊性质的三维立体施工方案；
结论输出：将形成的一套完整的符合当前基坑工程项目特殊性质的三维立体施工方案，以及专家建议内容进行编排，生成当前基坑实施方法指导说明书和三维立体施工指导动画。
2.根据权利要求1所述的一种辅助基坑实施的方法，其特征在于，所述构建三维环境包括如下步骤：
地上三维环境构建：提取地上空间数据原始资料，半自动构建地上建构筑物体框模型，贴上材质纹理，形成精细的三维模型；
地下三维环境构建：提取地下工程周边环境的建构筑物图纸资料原始数据，自动构建地下建构筑物精细三维模型；
基坑三维模型构建：提取基坑实施方案设计图纸数据信息，自动构建基坑各个部件三维模型；
三维环境集成：将地上三维模型数据库、地下三维模型数据库、基坑三维模型数据库进行统一坐标系，统一数据格式，统一平台展示。
3.根据权利要求1所述的一种辅助基坑实施的方法，其特征在于，所述信息建库包括如下步骤：
空间数据建库：提取基坑周边地上所有地理要素信息数据，进行人工处理和数据建库；
法规案例建库：提取土木工程行业相关的法律法规和工程案例原始数据资料，进行重要信息整理和筛选，设计成关系数据库结构进行信息存储；
风险类别建库：提取土木工程风险相关数据资料，设计唯一编码、风险名称、等级、类别、说明字段，构建关系数据库结构进行存储；
风险规避措施建库：提取风险规避措施方法数据资料，通过关键字同风险类别库数据进行挂接，构建风险规避措施数据库进行数据存储；
施工工艺建库：提取部件施工和环节施工工艺资料原始数据，建立施工工艺步骤信息库和工艺三维模型数据库。
4.根据权利要求1所述的一种辅助基坑实施的方法，其特征在于：所述风险识别包括如下步骤：
识别对象：自动识别建成的三维环境中的地物对象，初步判定并建立有风险关系的对应地物；
风险分析：根据行业法律法规，行业工程案例，依次精确判定可能造成风险的三维环境部件是否对基坑的实施构成风险源。
5.根据权利要求1所述的一种辅助基坑实施的方法，其特征在于：所述风险规避包括如下步骤：
风险归类：根据建立的法律法规库内容，将判定初步识别的风险对象，进行风险类别和等级的定义；
规避措施构建：针对已经判定出的风险源，按照关键字搜索法规库中的规避措施或者工程案例库中的规避措施，然后通过相关关键字，从施工工艺构件库中搜索到工艺流程步骤，最后以三维立体的方式输出三维规避措施的工艺步骤。
6.根据权利要求1所述的一种辅助基坑实施的方法，其特征在于，所述施工模拟包括如下步骤：
零部件施工：按照形成的施工方案步骤和规避措施步骤，调取各部分的三维模型，以动画的形式模拟展示施工方案；
实时监测：是在基坑各个部件实施过程当中，为了防止在部件实施过程中出现较大险情进行监测布控、实时的监控测量，通过传感设备进行测量数据，进行实时获取测量数据和分析测算，对监测部位位移达到警戒值时进行报警，辅助决策实施步骤的调整；
基坑降水：通过在基坑内外部署降水井、观测井、疏干井，在整个基坑开挖过程中，进行地下水位的监测和调整。
7.根据权利要求2所述的一种辅助基坑实施的方法，其特征在于，所述地上三维环境构建包括如下步骤：
原始数据的采集：使用机载、车载激光雷达设备和高清相机设备，同时获取地上建筑、地形的点云坐标数据和建构筑物高清影像数据，完成原始数据的采集；
半自动构建三维模型：经过点云和影像数据降噪处理后，进行自动构建高精细三维建筑模型和三维地形模型，经过人工干预的半自动方法，将高清影像照片贴在建筑模型上，同时进行灯光处理，阴影烘培、反贴效果处理，调整三维模型显示效果；
地上三维环境构建：将建成的高精细三维模型进行集成建库，最终形成地上三维模型数据库。
8.根据权利要求2所述的一种辅助基坑实施的方法，其特征在于：所述地下三维环境构建包括如下步骤：
数据提取，提取基坑周边地下环境资料，筛选建模需要的数据信息；
半自动建模，按照相关原始资料数据进行构建三维模型，其中地下复杂的建构筑物通过人工运用3dmax建模获得，其它三维模型根据相关部件的位置、大小尺寸参数，进行自动化建模，并赋予纹理和材质；
地下环境建模中地质土层三维模型数据是通过钻孔数据根据变差函数理论模型线性化拟合求解模型参数，再进行空间数据插值运算获得网格点土层埋深位置，通过获取的空间位置进行三维模型构建；
变差函数插值算法球状模型如下：
该模型公式起源于两个半径为a，且球心距为2h的球体重叠部分体积的计算公式，在原点处为线性型，切线的斜率为切线到达c的距离为主要任务是拟合在0<h≤a段的实验变差函数值；γ(h)代表其它钻孔数据对当前计算的空间位置的影响权值，h代表的是其它钻孔与当前计算的空间位置的距离，a，c,c0代表的是模型公式的常数参数；
采用线性回归法计算得出球状模型公式中的常数a，c，c0，根据已有的钻孔位置数据和土层数据作为样本带入模型公式进行方程求解；假设共有n个钻孔点位，bi为实际变差函数值，hi为滞后距离，i＝1，2，3…,n，γ(hi)＝αx1+βx2+γx3为对应的拟合值，α＝1，β＝hi,m是一个放大作用的常数，则计算球状模型变差函数最优参数的过程转化为计算目标函数f(x)＝q1x4+q2x5+q3x5+…+qnxn+3的极小值，并满足约束条件：
是第i个点位的拟合值与样例实验值相差的绝对值；
通过线性回归的方法解算求得x1，x2，x3，从而求得c0,c，a，代入球状模型进行空间数据插值计算每个待计算点位土层的埋深位置；
地下三维环境构建，将构建的基坑工程周边地下三维模型数据进行集成整合，构建地下三维模型数据库。
9.根据权利要求2所述的一种辅助基坑实施的方法，其特征在于：所述基坑三维模型构建包括如下步骤：
提取基坑设计资料：获取图纸中基坑各个部件空间数据信息和周边地质勘察钻孔数据信息；
基坑模型构建：提取的基坑各个部件的信息，进行自动构建部件的三维模型，或者将其它BIM软件格式的三维模型导入进行转换来获取基坑三维模型；再通过用户拾取相关部件，进行部件属性信息输入；
三维基坑建库，对基坑各个部件三维模型及其属性信息进行集成和组织，同时对各个部件的数据情况进行校验检查和纠正，避免从其它软件格式转换时导致的信息丢失和错误，最终形成基坑三维模型数据库。<...
【专利技术属性】
技术研发人员：李南江，黄恩兴，程良勇，王海，王欢，张天明，
申请(专利权)人：星际空间天津科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：天津;12
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