本发明涉及桥梁桩基成孔施工方法，尤其是涉及用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法。
背景技术：
1、在桥梁桩基施工过程中，经常遇到岩溶区，岩溶区是指具有溶蚀性的水对石灰岩、白云岩等可溶性岩石进行长期溶蚀等作用而形成的特殊地貌形态。在岩溶区，由于岩溶作用使得岩体的结构发生改变，从而导致岩石的强度降低、渗透性增强，通常容易引起地基承载力不足、下伏溶洞顶板坍塌、地面塌陷、地基不均匀沉降等问题。岩溶区的溶洞特点多样化，不同特点的溶洞对桩基施工带来的影响不同。但是对于不同特点的溶洞往往采用统一的处理措施，导致部分溶洞带来坍塌风险。
2、现有技术公开号为cn115613556a的专利提供了一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法，通过对岩溶地区桩基位置进行详细的地质勘探，记录地质和溶洞的具体情况，随后根据溶洞的不同特点，分类采取相应的处理措施。施工前，利用外护筒预先防护至强风化面，再进行冲孔作业，以保护桩孔周边土体不受影响，增加桩孔外侧土体与外护筒间的摩擦力，从而提升后续浇筑的桩基承载力，外护筒的筒口中心需与桩基中心对齐，与开孔护筒钢板固定连接，以增强外护筒的稳定性，在溶洞桩周围土体中钻注浆孔，通过注浆管注入水泥浆，提高外护筒与土体的连接性和摩擦力，进一步加强桩基承载力，外护筒底端还装有挤土钻头，有助于形成紧贴外护筒的挤密层，增强外护筒与土体间的摩擦力。
3、该方法虽然在一定程度上解决了部分溶洞带来的施工问题，但仍然存在一些局限性，该方法主要依赖于地质勘探的结果和人工判断来制定施工策略，对于复杂多变的岩溶地区，这种基于经验和人工判断的施工方法难以确保施工的安全性和高效性。此外，该方法对于实时地质变化和施工过程中的动态调整缺乏有效的应对策略，可能导致施工过程中的风险和成本增加。
4、鉴于此，我们提出了一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法。
技术实现思路
1、本发明提供了一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法，所述技术方案包括以下几个方面。
2、根据本技术实施例的一方面，提供了一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法，所述方法包括。
3、s1、收集历史施工中对桩基位置进行地质勘查的历史数据，所述历史数据包括地质特征图像和地质数据，对地质特征图像和地质数据进行标注，基于深度学习构建溶洞特征预测模型。
4、构建溶洞特征预测模型具体为：输入层接收地质特征图像和地质数据。
5、地质特征图像输入卷积神经网络，卷积层通过多层卷积操作提取空间特征。
6、hi，jl=σ(∑m，nwm，nlxi+m，j+nl-1+bl)；其中，hi，jl是第l层卷积层的输出，wm，nl是卷积核，xi+m，j+nl-1是第l-1层的输入，bl是偏置，σ是激活函数。
7、池化层通过池化操作减少地质特征图像尺寸，提取主要特征，将空间特征和主要特征输入全连接层，形成高维特征表示一。
8、地质数据输入全连接层，形成高维特征表示二，引入自注意力机制对高维特征表示一和高维特征表示二进行特征融合形成融合特征。
9、输出层输出预测的属性特征，所述输出层包括分类预测输出层和回归预测输出层。
10、分类预测输出层对溶洞的形状、上覆层类型进行分类预测，回归预测输出层对溶洞的深度、高度、面积进行回归预测。
11、分类预测输出层使用交叉熵损失函数作为模型的损失函数，回归预测输出层损失函数为平滑l1损失函数，综合分类损失和回归损失，优化网络结构的特征提取能力。
12、使用训练集进行模型训练，验证集评估模型性能，输入新的地质特征图像和地质数据，使用训练好的模型进行预测。
13、s2、基于强化学习优化施工策略，定义强化学习模型状态和动作空间，设计奖励函数以综合考虑施工的因素，通过训练深度q网络，在仿真环境中验证优化后的施工策略。
14、s3、施工现场部署传感器收集实时状态的实时数据，与历史数据融合后输入强化学习模型，根据实时数据输出最优施工策略，确保高效安全施工。
15、s4、施工后进行总结和评估，详细记录施工数据，对比实际与预期结果评估施工决策，通过桩基质量检测评估施工质量和效率，继续优化模型和策略。
16、其中，在步骤s1中，收集历史施工中对桩基位置进行地质勘查数据，所述地质特征图像包括地质雷达图像、地震勘探图像；所述地质数据包括电测井数据、声波测井数据。
17、对地质特征图像和地质数据进行标注的内容为溶洞的属性特征，所述属性特征包括形状、上覆层类型、深度、高度、面积。
18、其中，引入自注意力机制对地质特征图像和地质数据的属性特征分别计算自注意力权重；attentionimage(qimage，kimage，vimage)=softmax(qimagekimaget/dk1/2)vimage，attentiondata(qdata，kdata，vdata)=softmax(qdatakdatat/dk1/2)vdata，其中，q，k，v分别代表查询、键和值，dk代表键的维度，softmax函数用于归一化注意力权重。
19、进行特征融合得到历史数据特征fimage，fimage=∑iattentionimage(qimage，kimage，vimage)fi，fdata=∑jattentiondata(qdata，kdata，vdata)fj；将地质特征图像和地质数据的特征融合后的表示进行拼接形成融合特征f融合，f融合=concat(fimage，fdata)。
20、其中，强化学习模型包括状态空间和动作空间。
21、强化学习模型的状态空间，提取的融合特征f融合和实时数据作为强化学习的状态输入，状态表示为st=[f融合，vt，stwall]其中，vt是泥浆流失速度，stwall是孔壁稳定性状态。
22、设计强化学习模型的动作空间，动作at为施工策略。
23、其中，奖励函数涉及施工效率、成本、安全性、桩基的质量和泥浆流失控制。
24、奖励函数表示为，r=w1×efficiency+w2×(-cost)+w3×safety+w4×quality+w5×(-leakage)。
25、其中，wi是权重因子，表示各个目标的重要性；efficiency为施工效率奖励，包括按照每单位时间内完成的桩基数量或施工进度百分比给予正向奖励；cost为成本控制奖励，惩罚导致成本增加的决策，包括过度使用材料、过多的返工或设备故障；safety为安全性奖励，包括孔壁坍塌、泥浆泄露；quality为桩基质量奖励，包括桩基承载力、孔壁的完整性以及桩基的垂直度；leakage为泥浆流失控制奖励，采取措施减少泥浆流失。
26、其中，根据实时状态输出最优施工策略；在施工现场部署传感器，用于收集实时状态的实时数据。
27、将实时数据传输到中央控制系统，实时数据通过地质数据采集模块进行预处理得到实时泥浆流失速度vt和实时孔壁稳定性状态stwall。
28、根据地质异常监测设备获取实时的地质雷达图像、地震勘探图像。
29、通过溶洞特征预测模型的卷积神经网络部分提取到实时的图像融合特征fimage(t)，与历史数据特征fdata进行拼接，得到实时的融合特征f融合(t)=concat(fimage(t)，fdata)。
30、将当前状态st=[f融合(t)，vt，stwall]输入到强化学习模型中，强化学习模型根据当前状态st输出各个动作的q值，选择q值最大的动作at作为当前最优施工策略。
31、根据强化学习模型输出的最优动作at，实时调整施工策略；其中，实时监测调整后的施工效果，收集新一轮的泥浆流失速度、钻孔深度和孔壁稳定性等数据。
32、将新数据反馈到强化学习模型中，更新当前状态st+1，循环执行实时监控与调整过程。
33、其中，总结和评估：记录并存储在施工过程中，所有关键数据，将收集到的数据按时间顺序和类别进行整理，生成施工过程的详细记录，包括每个时间点的状态、动作和结果，对比每个时间点的实际结果与预期结果，评估各个施工决策的有效性。
34、计算施工效率和总成本，评估整个施工过程的经济性和效率，在未来的施工项目中，继续使用实时监控与动态调整机制。
35、收集新的施工数据，不断迭代优化模型和策略，施工结束后持续进行复盘与优化，将每次施工的经验反馈到模型中，形成良性循环，逐步提升智能化施工水平。
36、一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工系统，所述系统包括。
37、地质数据采集模块，用于获取和整理与岩溶地区地质特征相关的数据，包括地质勘探报告、历史施工数据、地质雷达图像和地震勘探图像，得到地质特征图像和地质数据，为溶洞特征预测模型提供输入。
38、溶洞特征预测模型模块，基于深度学习的模型构建溶洞特征预测模型，用于预测岩溶地区地质异常情况，该模型通过接收地质数据采集模块提供的数据，利用卷积神经网络和其他相关算法，对地质雷达图像和地震勘探图像进行特征提取和融合，从而识别出溶洞的潜在属性特征。
39、中央控制系统，接收来自传感器和监测设备的实时数据，来自溶洞特征预测模型的预测结果，中央控制系统通过强化学习模型，根据当前的地质和施工状态，输出最优的施工策略，中央控制系统还负责实时监控施工过程中的各项关键指标，并根据实时数据调整施工策略，确保施工过程的安全和高效。
40、施工策略执行模块，根据中央控制系统输出的最优施工策略，通过控制相应的施工设备，实时调整施工操作。
41、其中，该系统还包括一个用户交互界面，用于展示施工过程的实时数据、预测结果和最优施工策略等信息，方便施工管理人员进行监控和决策，用户交互界面还提供数据导出和报告生成功能，方便施工管理人员对施工过程进行复盘和优化。
42、本技术提供的一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法，具有以下优点。
43、通过利用历史地质数据和岩溶区域的地质特性训练的地质预测模型，能够精确预测桩基位置的地质情况，为施工决策提供科学依据，降低施工风险。强化学习算法的应用使得系统能够根据不同地质条件智能推荐最优的施工策略，并细化施工参数，从而提高施工效率和安全性。实时收集现场数据，通过反馈机制动态调整施工策略，确保施工过程的顺利进行，及时应对地质异常和潜在问题，避免事故的发生。系统在施工结束后自动复盘整个施工过程，分析施工决策的有效性，并通过算法迭代优化提升未来施工的智能化水平，实现施工技术的持续改进。用户交互界面的设计使得工程师和技术人员能够直观地查看地质预测结果、推荐的施工策略、实时监控数据和施工报告，方便进行微调和决策。
1.一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法，其特征在于，所述方法还包括：
3.根据权利要求1所述的一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法，其特征在于，
4.根据权利要求2所述的一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法，其特征在于，
5.根据权利要求1所述的一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法，其特征在于，强化学习模型包括状态空间和动作空间；
6.根据权利要求5所述的一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法，其特征在于，奖励函数涉及施工效率、成本、安全性、桩基的质量和泥浆流失控制；
7.根据权利要求1所述的一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法，其特征在于，根据实时状态输出最优施工策略：
8.根据权利要求1所述的一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法，其特征在于，
9.根据权利要求1所述的一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工方法，其特征在于，总结和评估：
10.一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工系统，其特征在于，所述系统包括：
11.一种用于岩溶地区桥梁桩基成孔的施工系统，其特征在于，该系统还包括一个用户交互界面，用于展示施工过程的实时数据、预测结果和最优施工策略，方便施工管理人员进行监控和决策，用户交互界面还提供数据导出和报告生成功能，方便施工管理人员对施工过程进行复盘和优化。
