(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210646662.0 (22)申请日 2022.06.08 (71)申请人 中国十七冶集团有限公司 地址 243000 安徽省马鞍山市花 山区雨山 东路88号 (72)发明人 路希鑫　王申杰　储一本　黄金坤　 赵鑫涛　叶松　张首锋　杨圆圆　 刘奇奇　 (74)专利代理 机构 芜湖安汇知识产权代理有限 公司 34107 专利代理师 张巧婵 (51)Int.Cl. G06F 30/13(2020.01) G06F 30/23(2020.01) E02D 5/34(2006.01)E02D 27/12(2006.01) (54)发明名称 一种基于BIM+有 限元的超大直径人工挖孔 桩成孔方法 (57)摘要 本发明属于桥梁桩基成孔施工方法技术领 域的基于BIM+有限元的超大直径人工挖孔桩成 孔方法， 根据勘察数据及不同土体类别， 创建桩 孔及其周围土体有限元模型和BIM模型； 基于三 维有限元模拟人工挖孔过程中桩孔周围土体力 学状态， 分析土体破坏及变形情况； 基于BIM技术 对各种状态下土体破坏及变形状态进行三维可 视化动态模拟； 根据有限元和BIM结果得出的土 体状态， 对桩孔施工中周围土体制定针对性护壁 措施。 本发明所述的基于BIM+有限元的超大直径 人工挖孔桩成孔方法， 能够更好的预测施工现场 的土体破坏， 更好的施工成孔， 为提升山区复杂 地质下超大直径人工挖孔桩桩基成孔施工方法 的安全性和施工效率， 有效提升桥梁桩基施工质 量。 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 CN 114936405 A 2022.08.23 CN 114936405 A 1.一种基于BIM+有限元的超大直径人工挖孔桩成孔方法， 其特征在于： 所述的基于BIM +有限元的超大直径人工挖孔桩成孔方法的成孔 步骤为： S1.根据勘察数据及不同土体 类别， 创建桩孔及其周围土体有限元模型和BIM模型； S2.基于三维有限元模拟人工挖孔过程中桩孔周围土体力学状态， 分析土体破坏及变 形情况； S3.基于BIM技 术对各种状态下土体破坏及变形状态进行三维可视化动态模拟； S4.根据有限元和BIM结果得出的土体状态， 对桩孔施工中周围土体制定针对性护壁措 施。 2.根据权利要求1所述的基于BIM+有限元的超大直径人工挖孔桩成孔方法， 其特征在 于： 所述的基于BIM+有限元的超大直径人工挖孔桩成孔方法的成孔 步骤还包括： S5.实际施工过程中， 如与预测 情况不一致， 先采取紧急措施， 后分析原因， 同步对土体 受力、 破坏、 变形及护壁措施进行动态调整。 3.根据权利要求1或2所述的基于BIM+有限元的超大直径人工挖孔桩成孔方法， 其特征 在于： 在S1步骤中， 所述的周围土体范围为1 ‑3倍的桩孔直径范围， 周围土体范围为1 ‑3倍的 桩孔深度范围。 4.根据权利要求1或2所述的基于BIM+有限元的超大直径人工挖孔桩成孔方法， 其特征 在于： 在S2步骤中， 所述的土体力学状态包括自重力、 侧滑力。 5.根据权利要求4所述的基于BIM+有限元的超大直径人工挖孔桩成孔方法， 其特征在 于： 在S2步骤中， 所述的土体破坏包括剪破坏、 张破裂、 沿弱面滑动破坏， 土体变形包括竖向 变形和侧向变形。 6.根据权利要求1或2所述的基于BIM+有限元的超大直径人工挖孔桩成孔方法， 其特征 在于： 在S 3步骤中， 所述的各种状态包括单一剪破坏、 单一张破裂、 单一沿弱面滑动破坏、 同 时剪破坏和张破裂、 同时剪破坏和沿弱面滑动破坏、 同时张破裂和沿弱面滑动破坏、 同时剪 破坏、 张破裂和沿弱面滑动破坏共 七种破坏， 。 7.根据权利要求6所述的基于BIM+有限元的超大直径人工挖孔桩成孔方法， 其特征在 于： 在S3步骤中， 所述的各种状态还包括单一竖向变形、 单一侧向变形、 同时竖向和侧向变 形共三种变形状态。 8.根据权利要求1或2所述的基于BIM+有限元的超大直径人工挖孔桩成孔方法， 其特征 在于： 在S4步骤中， 所述的针对性护壁措施依据为桩孔侧壁土体状态， 如果施工过程土体没 有侧滑、 没有坍塌， 可不用针对性支护。 9.根据权利要求8所述的基于BIM+有限元的超大直径人工挖孔桩成孔方法， 其特征在 于： 在S4步骤中， 所述的如果土体侧滑量较少或只有某层某段土少量坍塌， 只针对坍塌部位 或该层该段土进行护壁； 如果土体侧滑量较大、 坍塌面积较大， 则必须对桩孔全高、 全周长 范围进行护壁。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114936405 A 2一种基于BIM+有限元的超大直径人工挖孔桩 成孔方法 技术领域 [0001]本发明属于桥梁桩基成孔施工方法技术领域， 更具体地说， 是涉及一种基于BIM+ 有限元的超大直径人工挖孔桩成孔方法。 背景技术 [0002]近年来， 交通基础设施不断发展， 山区桥梁逐渐增多， 呈现出高墩柱、 超大直径深 桩基的特征。 然而， 山区地质复杂， 岩 土特性复杂， 导致超 大直径深桩基施工过程中渗水、 坍 塌现象时有发生， 对施工造成不良影响。 部 分山区峡谷沿河区域附近， 处于山谷， 交通不便， 施工初期大型机械难以进入， 只能选用人工挖孔； 地质非常复杂， 存在黄土地质， 具有湿陷 性， 遇水后固结能力减弱， 强度下降明显， 常常会引起强烈的沉陷和 变形， 极其不利于桥梁 桩基施工， 影响施工质量。 发明内容 [0003]本发明所要解决的技术问题是： 提供一种步骤简单， 能够更好的预测土体破坏， 更 好的施工成孔， 为提升山区复杂地质下超大直径人工挖孔桩桩基成孔施工方法的安全性和 施工效率， 有效提升桥梁桩基施工质量的基于BIM+有 限元的超大直径人工挖孔桩成孔方 法。 [0004]要解决以上 所述的技 术问题， 本发明采取的技 术方案为： [0005]本发明为一种基于BIM+有限元的超大直径人工挖孔桩成孔方法， 所述的基于BIM+ 有限元的超大直径人工挖孔桩成孔方法的成孔 步骤为： [0006]S1.根据勘察数据及不同土体类别， 创建桩孔及其周围土体有限元模型和BIM模 型； [0007]S2.基于三维有限元模拟人工挖孔过程中桩孔周围土体力学状态， 分析土体破坏 及变形情况； [0008]S3.基于BIM技 术对各种状态下土体破坏及变形状态进行三维可视化动态模拟； [0009]S4.根据有限元和BIM结果得出的土体状态， 对桩孔施工中周围土体制定针对性护 壁措施； [0010]所述的基于BIM+有限元的超大直径人工挖孔桩成孔方法的成孔 步骤还包括： [0011]S5.实际施工过程中， 如与预测情况不一致， 先采取紧急措施， 后分析原因， 同步对 土体受力、 破坏、 变形及护壁措施进行动态调整。 [0012]在S1步骤中， 所述 的周围土体范围为1 ‑3倍的桩孔直径范围， 周围土体范围为1 ‑3 倍的桩孔深度范围。 [0013]在S2步骤中， 所述的土体力学状态包括自重力、 侧滑力。 [0014]在S2步骤中， 所述的土体破坏包括剪破坏、 张破裂、 沿弱面滑动破坏， 土体变形包 括竖向变形和 侧向变形。 [0015]在S3步骤中， 所述的各种状态包括单一剪破坏、 单一张破裂、 单一沿弱面滑动破说　明　书 1/4 页 3 CN 114936405 A 3