基坑工程的信息化施工

1、 基坑工程的信息化施工 一、 監(jiān)測和預(yù)報的作用 從很多起基坑工程事故的分析中，我們可以得出這樣一個結(jié)論，那就是任何一起基坑 工程事故無一例外的與監(jiān)測不力或險情預(yù)報不精確相關(guān)。換言之，假如基坑的環(huán)境監(jiān)測與險情預(yù)報精確而準時，就可以防止重大事故的發(fā)生?；蛘哒f，可以將事故所造成的損失削減到最小。 基坑工程的環(huán)境監(jiān)測既是檢驗設(shè)計正確性的重要手段，又是準時指導(dǎo)正確施工、避開事故發(fā)生的必要措施?；庸こ痰谋O(jiān)測技術(shù)是指基坑在開挖施工過程中，用科學儀器、設(shè)備和手段對支護結(jié)構(gòu)、周邊環(huán)境（如土體、建筑物、道路、地下設(shè)施等）的位移、傾斜、沉降、應(yīng)力、開裂、基底隆起以及地下水位的動態(tài)變化、土層孔隙水壓力變化等進行綜合

2、監(jiān)測。然后，依據(jù)前一段開挖期間監(jiān)測到的巖土變位等各種行為表現(xiàn)，準時捕獲大量的巖土信息，準時比較勘察、設(shè)計所預(yù)期的性狀與監(jiān)測結(jié)構(gòu)的差別，對原設(shè)計成果進行評價并推斷事故方案的合理性。通過反分析方法計算和修正巖土力學參數(shù)，猜測下一段工程實踐可能消失的新行為、新動態(tài)，為施工期間進行設(shè)計優(yōu)化和合理組織施工供應(yīng)牢靠的信息，對后續(xù)的開挖方案與開挖步驟提出建議，對施工過程中可能消失的險情進行準時的預(yù)報，當有特別狀況時馬上實行必要的措施，將問題抑制在萌芽狀態(tài)，以確保工程平安。 二 監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計原則 施工監(jiān)測工作是一項系統(tǒng)工程，監(jiān)測工作的成敗與監(jiān)測方法的選取及測點的布設(shè)有關(guān)。 監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計原則，可歸納為以下5條

3、： 1. 牢靠性原則 牢靠性原則是監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計中所要考慮的最重要的原則。為了確保其牢靠，必需做到： 第一，系統(tǒng)需要采納牢靠的儀器。一般而言，機測式的牢靠性高于電測式儀器，所以假如使用電測式儀器，則通常要求具有目標系統(tǒng)或與其他機測式儀器相互校核；其次，應(yīng)在監(jiān)測期間內(nèi)愛護好測點。 2. 多層次監(jiān)測原則 多層次監(jiān)測原則的詳細含義有4點： A.在監(jiān)測對象上以位移為主，但也考慮其他物理量監(jiān)測。 B.在監(jiān)測方法上以儀器監(jiān)測為主，并輔以巡檢的方法。 C.在監(jiān)測儀器選型上以機測式儀器為主，輔以電測式儀器；為了保證監(jiān)測的牢靠性， 監(jiān)測系統(tǒng)還應(yīng)采納多種原理不同的方法和儀器。 D.考慮分別在地表、基坑上體內(nèi)部及鄰近

4、受影響建筑物與設(shè)施內(nèi)布點以形成具有肯定測點掩蓋率的監(jiān)測網(wǎng)。 3. 重點監(jiān)測關(guān)鍵區(qū)的原則 據(jù)討論，在不同支護方法的不同部位，其穩(wěn)定性是各不相同的。一般地說，穩(wěn)定性差 的部位簡單失穩(wěn)塌方，甚至影響相鄰建筑物的平安。因此，應(yīng)將易出問題而且一旦出問題就將帶來很大損失的部分，列為關(guān)鍵區(qū)進行重點監(jiān)測，并盡早實施。 4. 便利有用原則 為了削減監(jiān)測與施工之間的相互干擾，監(jiān)測系統(tǒng)的安裝和測讀應(yīng)盡量做到便利有用。 5. 經(jīng)濟合理原則 考慮到多數(shù)基坑都是臨時工程，因此其監(jiān)測時間較短，另外，監(jiān)測范圍不大，量測者 簡單到達測點，所以在系統(tǒng)設(shè)計時應(yīng)盡量考慮有用低價的儀器，不必過分追求儀器的“先進性”，以降低監(jiān)測費用。

5、三 監(jiān)測內(nèi)容 基坑工程的現(xiàn)場監(jiān)測主要包括對支護結(jié)構(gòu)的監(jiān)測，對四周環(huán)境的監(jiān)測和對巖土性狀受 施工影響而引起的變化的監(jiān)測。其監(jiān)測方法如下： 1.支護結(jié)構(gòu)頂部水平位移監(jiān)測，這是最重要的一項監(jiān)測。一般每間隔58m布設(shè)一個儀器監(jiān)測點，在關(guān)鍵部位適當加密點?；娱_挖期間，每隔23天監(jiān)測一次，位移較大者每天監(jiān)測12次?？紤]到施工場地狹窄，測點常被阻擋的實際狀況，可用多種方法進行監(jiān)測。一是用位移收斂計對支護結(jié)構(gòu)頂部進行收斂量測。該方法測定布設(shè)敏捷便利，儀器結(jié)構(gòu)不簡單，操作便利，讀數(shù)牢靠，測量精度為0.05mm，從而可精確地捕獲支護結(jié)構(gòu)微小的變位動態(tài)，并盡早對將來可能消失的新行為、新動態(tài)進行猜測預(yù)報。二是用精密

6、光學經(jīng)緯儀進行觀測。在基坑長直邊的延長線上兩端靜止的構(gòu)筑物上設(shè)觀看點和基準點，并在觀看點位置旋轉(zhuǎn)肯定角度的方向上設(shè)置校正點，然后監(jiān)測基坑長直邊上若干測點的水平位移。三是用伸縮儀進行量測。儀器的一端放在支護結(jié)構(gòu)頂部，另一端放在穩(wěn)定的地段上并與自動記錄系統(tǒng)相聯(lián)，可連續(xù)獲得水平位移曲線和位移速率曲線。 2.支護結(jié)構(gòu)傾斜監(jiān)測。依據(jù)支護結(jié)構(gòu)受力及周邊環(huán)境等因素，在關(guān)鍵的地方鉆孔布設(shè)測斜管，用高精度測斜儀定期進行監(jiān)測，以把握支護結(jié)構(gòu)在各個施工階段的傾斜變化狀況，準時供應(yīng)支護結(jié)構(gòu)深度水平位移時間的變化曲線及分析計算結(jié)果。也可在基坑開挖過程中準時在支護結(jié)構(gòu)側(cè)面布設(shè)測點，用光學經(jīng)緯儀觀測支護結(jié)構(gòu)的傾斜。 3.支

7、護結(jié)構(gòu)沉降觀測?？砂闯Ｒ?guī)方法用精密水準儀對支護結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位進行沉降觀測。 4.支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測。用鋼筋應(yīng)力計對樁頂圈梁鋼筋中較大應(yīng)力斷面處的應(yīng)力進行監(jiān)測，以防止支護結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)性破壞。 5.支撐結(jié)構(gòu)受力監(jiān)測。施工前應(yīng)進行錨桿現(xiàn)場抗拔試驗以求得錨桿的容許拉力；施工過程中用錨桿測力計監(jiān)測錨桿的實際承受力。對鋼管內(nèi)支撐，可用測壓應(yīng)力傳感器或應(yīng)變儀等監(jiān)測其受力狀態(tài)的變化。 6.基坑開挖前去進行支護結(jié)構(gòu)完整性檢測。例如，用低應(yīng)變動測法檢測支護樁樁身是否斷裂、嚴峻縮頸、嚴峻離析和夾泥等，并判定缺陷在樁身的部位。 7.鄰近建筑物的沉降、傾斜和裂縫的發(fā)生時間和進展的監(jiān)測。 8.鄰近構(gòu)筑物、道路、地下管網(wǎng)設(shè)施的

8、沉降和變形監(jiān)測。 9.對巖土性狀受施工影響而引起變化的監(jiān)測，包括對表層沉降和水平位移的觀測，以及深層降和傾斜的監(jiān)測。監(jiān)測范圍著重在距離基坑位1.52倍的基坑開挖深度范圍之內(nèi)。該項監(jiān)測可準時把握基坑邊坡的整體穩(wěn)定性，準時查明土體中可能存在的潛在滑移面的位置。 10.樁側(cè)土壓力測試。樁側(cè)土壓力是支護結(jié)構(gòu)設(shè)計計算中重要的參數(shù)，經(jīng)常要求進行測試?？捎娩撓翌l率接收儀進行測試。 11.基坑開挖后的基底隆起觀測。這里包括由于開挖卸載基底回彈的隆起和由于支護結(jié)構(gòu)變形或失穩(wěn)引起的隆起。 12.土層孔隙水壓力變化的測試。一般用震弦式孔隙壓力計、電測式側(cè)壓計和數(shù)字式鋼弦頻率接收儀進行測試。 13.當?shù)叵滤坏纳祵?/p>

9、基坑開挖有較大影響時，應(yīng)進行地下水位動態(tài)監(jiān)測，以及滲漏、冒水、管涌和沖刷的觀測。 14.肉眼巡察與裂縫觀測。閱歷表明，由有閱歷的工程師每日進行的肉眼巡察工作有重要意義。肉眼巡察主要是對樁頂圈梁、鄰近建筑物、鄰近地面的裂縫、塌陷以及支護結(jié)構(gòu)工作失常、流土滲漏或局部管涌的功能不良現(xiàn)象的發(fā)生和進展進行記錄、檢查和分析。肉眼巡察包括用裂縫讀數(shù)顯微鏡量測裂縫寬度和使用一般的度、量、衡手段。 上述監(jiān)測項目中，水平位移監(jiān)測、沉降觀測、基坑隆起觀測、肉眼巡察和裂縫觀測等是必不行少的，其余項目可依據(jù)工程特點、施工方法以及可能對環(huán)境帶來的危害的功能綜合確定。當無地區(qū)閱歷時，可參考下表來確定。 現(xiàn)場監(jiān)測項目的選擇

10、見表 注：必測項目；選測項目；可不測項目 四 監(jiān)測結(jié)果的分析和評價 基坑支護工程監(jiān)測的特點是在通過監(jiān)測獲得精確數(shù)據(jù)之后，非常強調(diào)定量分析與評價， 強調(diào)準時進行險情預(yù)報，提出合理化措施與建議，并進一步檢驗加固處理后的效果，直至解決問題。任何沒有認真深化分析的監(jiān)測工作，充其量只是施工過程的客觀描述，決不能起到指導(dǎo)施工進程和實現(xiàn)信息施工的作用。 對監(jiān)測結(jié)果的分析評價主要包括下列方面： 1.對支護結(jié)構(gòu)頂部的水平位移進行細致深化的定量分析，包括位移速率和累積位移量的計算，準時繪制位移隨時間的變化曲線，對引起位移速率增大的緣由（如開挖深度、超挖現(xiàn)象、支撐不準時、暴雨、積水、滲漏、管涌等）進行精確記錄和認真

11、分析。 2.對沉降和沉降速率進行計算分析。沉降要區(qū)分是由支護結(jié)果水平位移引起還是由地下水位變化等緣由引起。一般由支護結(jié)構(gòu)水平位移引起相鄰地面的最大沉降與水平位移之比在0.651.00，沉降發(fā)生時間比水平位移發(fā)生時間滯后510d左右；而地下水位降低會較快地引起地面較大幅度的沉降，應(yīng)予以重視。鄰近建筑物的沉降觀測結(jié)果可與有關(guān)規(guī)范中的沉降限值相比較。 3.對各項監(jiān)測結(jié)果進行綜合分析并相互驗證和比較。用新的監(jiān)測資料與原設(shè)計估計狀況進行對比，推斷現(xiàn)有設(shè)計和施工方案的合理性，必要時，及早調(diào)整現(xiàn)有設(shè)計和施工方案。 4.依據(jù)監(jiān)測結(jié)果，全面分析基坑開挖對四周環(huán)境的影響和基坑支護的工程效果。通過分析，查明工程事故

12、的技術(shù)緣由。 5.用數(shù)值模擬法分析基坑施工期間各種狀況下支護結(jié)構(gòu)的位移變化規(guī)律性進行穩(wěn)定性分析，推算巖土體的特性參數(shù)，檢驗原設(shè)計計算方法的相宜性，猜測后續(xù)開挖工程可能消失的新行為和新動態(tài)。 五 報警 險情預(yù)報是一個極其嚴厲的技術(shù)問題，必需依據(jù)詳細狀況，仔細綜合考慮各種因素， 準時作出打算。但是，報警標準目前尚未統(tǒng)一，一般 為設(shè)計容許值和變化速率兩個掌握指標。例如，當消失下列情形之一，應(yīng)考慮報警： 1. 支護結(jié)構(gòu)水平位移速率連續(xù)幾天急劇增大，如達到2.55.5mm/d。 2. 以護結(jié)構(gòu)水平位移累積值達到設(shè)計容許值。如最大位移與開挖深度的比值達到 0.35%0.70%，其中周邊環(huán)境簡單時取較小值。

13、 3.任一項實測應(yīng)力達到設(shè)計容許值。 4.鄰近地面及建筑物的沉降達到設(shè)計容許值。如地面最大沉降與開挖深度的比值達到0.5%0.7%，且地面裂縫急劇擴展。建筑物的差異沉降達到有關(guān)規(guī)范的沉降限值。例如，某開挖基坑鄰近的六層磚混結(jié)構(gòu)，當差異沉降達到20mm左右時，墻體消失了十余條長裂縫。 5.煤氣管、水管等設(shè)施的變位達到設(shè)計容許值。例如，某開挖基坑鄰近的煤氣管局部沉降達30mm時，消失了漏氣事故。 6.肉眼巡察檢查到的各種嚴峻不良現(xiàn)象，如樁頂圈梁裂縫過大，鄰近建筑物的裂縫不斷擴展，嚴峻的基坑滲漏、管涌等。 險情發(fā)生時刻，預(yù)報的實現(xiàn)途徑可歸納如下： A.首先進行場地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、基坑四周環(huán)境、基坑周邊地形地貌及施工方案的綜合分析。從險情的形成條件入手，找出險情發(fā)生的必要條件（如巖土特性、支護結(jié)構(gòu)、有效臨空面、鄰近建筑物及地下設(shè)施等）和某些相關(guān)的誘發(fā)條件（如地下水、氣象條件、地震、開挖施工等），再結(jié)合支