2022年整理—基坑工程的信息化施工 (2)

1、基坑工程的信息化施工 一、 監(jiān)測和預(yù)報(bào)的作用 從許多起基坑工程事故的分析中，我們可以得出這樣一個(gè)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(xiǎn)情預(yù)報(bào)不準(zhǔn)確相關(guān)。換言之，如果基坑的環(huán)境監(jiān)測與險(xiǎn)情預(yù)報(bào)準(zhǔn)確而及時(shí)，就可以防止重大事故的發(fā)生。或者說，可以將事故所造成的損失減少到最小。 基坑工程的環(huán)境監(jiān)測既是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)正確性的重要手段，又是及時(shí)指導(dǎo)正確施工、防止事故發(fā)生的必要措施。基坑工程的監(jiān)測技術(shù)是指基坑在開挖施工過程中，用科學(xué)儀器、設(shè)備和手段對支護(hù)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(dòng)態(tài)變化、土層孔隙水壓力變化等進(jìn)行綜合監(jiān)測。

2、然后，根據(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)，及時(shí)捕捉大量的巖土信息，及時(shí)比擬勘察、設(shè)計(jì)所預(yù)期的性狀與監(jiān)測結(jié)構(gòu)的差異，對原設(shè)計(jì)成果進(jìn)行評價(jià)并判斷事故方案的合理性。通過反分析方法計(jì)算和修正巖土力學(xué)參數(shù)，預(yù)測下一段工程實(shí)踐可能出現(xiàn)的新行為、新動(dòng)態(tài)，為施工期間進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化和合理組織施工提供可靠的信息，對后續(xù)的開挖方案與開挖步驟提出建議，對施工過程中可能出現(xiàn)的險(xiǎn)情進(jìn)行及時(shí)的預(yù)報(bào)，當(dāng)有異常情況時(shí)立即采取必要的措施，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(jì)原那么 施工監(jiān)測工作是一項(xiàng)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(diǎn)的布設(shè)有關(guān)。 監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原那么，可歸納為以下5條：

3、 1. 可靠性原那么 可靠性原那么是監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)中所要考慮的最重要的原那么。為了確保其可靠，必須做到： 第一，系統(tǒng)需要采用可靠的儀器。一般而言，機(jī)測式的可靠性高于電測式儀器，所以如果使用電測式儀器，那么通常要求具有目標(biāo)系統(tǒng)或與其他機(jī)測式儀器互相校核；第二，應(yīng)在監(jiān)測期間內(nèi)保護(hù)好測點(diǎn)。 2. 多層次監(jiān)測原那么 多層次監(jiān)測原那么的具體含義有4點(diǎn)： 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(jī)測式儀器為主，輔以電測式儀器；為了保證監(jiān)測的可靠性， 監(jiān)測系統(tǒng)還應(yīng)采用多種原理不同的方法和儀器。 D.考慮分別在地表、基坑上體

4、內(nèi)部及鄰近受影響建筑物與設(shè)施內(nèi)布點(diǎn)以形成具有一定測點(diǎn)覆蓋率的監(jiān)測網(wǎng)。 3. 重點(diǎn)監(jiān)測關(guān)鍵區(qū)的原那么 據(jù)研究，在不同支護(hù)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 的部位容易失穩(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局部，列為關(guān)鍵區(qū)進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測，并盡早實(shí)施。 4. 方便實(shí)用原那么 為了減少監(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)盡量做到方便實(shí)用。 5. 經(jīng)濟(jì)合理原那么 考慮到多數(shù)基坑都是臨時(shí)工程，因此其監(jiān)測時(shí)間較短，另外，監(jiān)測范圍不大，量測者 容易到達(dá)測點(diǎn)，所以在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量考慮實(shí)用低價(jià)的儀器，不必過分追求儀器的“先進(jìn)性，以降

5、低監(jiān)測費(fèi)用。 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(hù)結(jié)構(gòu)的監(jiān)測，對周圍環(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(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移監(jiān)測，這是最重要的一項(xiàng)監(jiān)測。一般每間隔58m布設(shè)一個(gè)儀器監(jiān)測點(diǎn)，在關(guān)鍵部位適當(dāng)加密點(diǎn)?；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(diǎn)常被阻擋的實(shí)際情況，可用多種方法進(jìn)行監(jiān)測。一是用位移收斂計(jì)對支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部進(jìn)行收斂量測。該方法測定布設(shè)靈活方便，儀器結(jié)構(gòu)不復(fù)雜，操作方便，讀數(shù)可靠，測量精度為0.05mm，從而可準(zhǔn)確地捕捉支護(hù)結(jié)構(gòu)細(xì)微的變位動(dòng)態(tài)，并盡早對未來可能出現(xiàn)的新行為、新動(dòng)態(tài)進(jìn)行預(yù)測預(yù)

6、報(bào)。二是用精密光學(xué)經(jīng)緯儀進(jìn)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)觀察點(diǎn)和基準(zhǔn)點(diǎn)，并在觀察點(diǎn)位置旋轉(zhuǎn)一定角度的方向上設(shè)置校正點(diǎn)，然后監(jiān)測基坑長直邊上假設(shè)干測點(diǎn)的水平位移。三是用伸縮儀進(jìn)行量測。儀器的一端放在支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部，另一端放在穩(wěn)定的地段上并與自動(dòng)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(hù)結(jié)構(gòu)傾斜監(jiān)測。根據(jù)支護(hù)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(jìn)行監(jiān)測，以掌握支護(hù)結(jié)構(gòu)在各個(gè)施工階段的傾斜變化情況，及時(shí)提供支護(hù)結(jié)構(gòu)深度水平位移時(shí)間的變化曲線及分析計(jì)算結(jié)果。也可在基坑開挖過程中及時(shí)在支護(hù)結(jié)構(gòu)側(cè)面布設(shè)測點(diǎn)，用光學(xué)經(jīng)緯儀觀測支護(hù)結(jié)構(gòu)

7、的傾斜。 3.支護(hù)結(jié)構(gòu)沉降觀測?？砂闯Ｒ?guī)方法用精密水準(zhǔn)儀對支護(hù)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵部位進(jìn)行沉降觀測。 4.支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力監(jiān)測。用鋼筋應(yīng)力計(jì)對樁頂圈梁鋼筋中較大應(yīng)力斷面處的應(yīng)力進(jìn)行監(jiān)測，以防止支護(hù)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(jìn)行錨桿現(xiàn)場抗拔試驗(yàn)以求得錨桿的容許拉力；施工過程中用錨桿測力計(jì)監(jiān)測錨桿的實(shí)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(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)完整性檢測。例如，用低應(yīng)變動(dòng)測法檢測支護(hù)樁樁身是否斷裂、嚴(yán)重縮頸、嚴(yán)重離析和夾泥等，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(shí)間和開展的監(jiān)測。 8.鄰近構(gòu)筑物、道路

8、、地下管網(wǎng)設(shè)施的沉降和變形監(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(xiàng)監(jiān)測可及時(shí)掌握基坑邊坡的整體穩(wěn)定性，及時(shí)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(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算中重要的參數(shù)，常常要求進(jìn)行測試?？捎娩撓翌l率接收儀進(jìn)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(hù)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(jì)、電測式側(cè)壓計(jì)和數(shù)字式鋼弦頻率接收儀進(jìn)行測試。 13.當(dāng)

9、地下水位的升降對基坑開挖有較大影響時(shí)，應(yīng)進(jìn)行地下水位動(dòng)態(tài)監(jiān)測，以及滲漏、冒水、管涌和沖刷的觀測。 14.肉眼巡視與裂縫觀測。經(jīng)驗(yàn)說明，由有經(jīng)驗(yàn)的工程師每日進(jìn)行的肉眼巡視工作有重要意義。肉眼巡視主要是對樁頂圈梁、鄰近建筑物、鄰近地面的裂縫、塌陷以及支護(hù)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)生和開展進(jìn)行記錄、檢查和分析。肉眼巡視包括用裂縫讀數(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)測工程中，水平位移監(jiān)測、沉降觀測、基坑隆起觀測、肉眼巡視和裂縫觀測等是必不可少的，其余工程可根據(jù)工程特點(diǎn)、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(dāng)無地區(qū)經(jīng)驗(yàn)時(shí)，可參考下表來確定。 現(xiàn)場

10、監(jiān)測工程的選擇 見表 注：必測工程；選測工程；可不測工程 四 監(jiān)測結(jié)果的分析和評價(jià) 基坑支護(hù)工程監(jiān)測的特點(diǎn)是在通過監(jiān)測獲得準(zhǔn)確數(shù)據(jù)之后，十分強(qiáng)調(diào)定量分析與評價(jià)， 強(qiáng)調(diào)及時(shí)進(jìn)行險(xiǎn)情預(yù)報(bào)，提出合理化措施與建議，并進(jìn)一步檢驗(yàn)加固處理后的效果，直至解決問題。任何沒有仔細(xì)深入分析的監(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(jìn)程和實(shí)現(xiàn)信息施工的作用。 對監(jiān)測結(jié)果的分析評價(jià)主要包括以下方面： 1.對支護(hù)結(jié)構(gòu)頂部的水平位移進(jìn)行細(xì)致深入的定量分析，包括位移速率和累積位移量的計(jì)算，及時(shí)繪制位移隨時(shí)間的變化曲線，對引起位移速率增大的原因如開挖深度、超挖現(xiàn)象、支撐不及時(shí)、暴雨、積水、滲漏、管涌等進(jìn)行準(zhǔn)

11、確記錄和仔細(xì)分析。 2.對沉降和沉降速率進(jìn)行計(jì)算分析。沉降要區(qū)分是由支護(hù)結(jié)果水平位移引起還是由地下水位變化等原因引起。一般由支護(hù)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(shí)間比水平位移發(fā)生時(shí)間滯后510d左右；而地下水位降低會(huì)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)標(biāo)準(zhǔn)中的沉降限值相比擬。 3.對各項(xiàng)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行綜合分析并相互驗(yàn)證和比擬。用新的監(jiān)測資料與原設(shè)計(jì)預(yù)計(jì)情況進(jìn)行比照，判斷現(xiàn)有設(shè)計(jì)和施工方案的合理性，必要時(shí)，及早調(diào)整現(xiàn)有設(shè)計(jì)和施工方案。 4.根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，全面分析基坑開挖對周圍環(huán)境的影響和基坑支護(hù)的工程效果。通過分析，

12、查明工程事故的技術(shù)原因。 5.用數(shù)值模擬法分析基坑施工期間各種情況下支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移變化規(guī)律性進(jìn)行穩(wěn)定性分析，推算巖土體的特性參數(shù)，檢驗(yàn)原設(shè)計(jì)計(jì)算方法的適宜性，預(yù)測后續(xù)開挖工程可能出現(xiàn)的新行為和新動(dòng)態(tài)。 五 報(bào)警 險(xiǎn)情預(yù)報(bào)是一個(gè)極其嚴(yán)肅的技術(shù)問題，必須根據(jù)具體情況，認(rèn)真綜合考慮各種因素， 及時(shí)作出決定。但是，報(bào)警標(biāo)準(zhǔn)目前尚未統(tǒng)一，一般 為設(shè)計(jì)容許值和變化速率兩個(gè)控制指標(biāo)。例如，當(dāng)出現(xiàn)以下情形之一，應(yīng)考慮報(bào)警： 1. 支護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移速率連續(xù)幾天急劇增大，如到達(dá)2.55.5mm/d。 2. 以護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移累積值到達(dá)設(shè)計(jì)容許值。如最大位移與開挖深度的比值到達(dá) 0.35%0.70%，其中周邊環(huán)境復(fù)雜

13、時(shí)取較小值。 3.任一項(xiàng)實(shí)測應(yīng)力到達(dá)設(shè)計(jì)容許值。 4.鄰近地面及建筑物的沉降到達(dá)設(shè)計(jì)容許值。如地面最大沉降與開挖深度的比值到達(dá)0.5%0.7%，且地面裂縫急劇擴(kuò)展。建筑物的差異沉降到達(dá)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的沉降限值。例如，某開挖基坑鄰近的六層磚混結(jié)構(gòu)，當(dāng)差異沉降到達(dá)20mm左右時(shí)，墻體出現(xiàn)了十余條長裂縫。 5.煤氣管、水管等設(shè)施的變位到達(dá)設(shè)計(jì)容許值。例如，某開挖基坑鄰近的煤氣管局部沉降達(dá)30mm時(shí)，出現(xiàn)了漏氣事故。 6.肉眼巡視檢查到的各種嚴(yán)重不良現(xiàn)象，如樁頂圈梁裂縫過大，鄰近建筑物的裂縫不斷擴(kuò)展，嚴(yán)重的基坑滲漏、管涌等。 險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)刻，預(yù)報(bào)的實(shí)現(xiàn)途徑可歸納如下： A.首先進(jìn)行場地工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、基坑周圍環(huán)境、基坑周邊地形地貌及施工方案的綜合分析。從險(xiǎn)情的形成條件入手，找出險(xiǎn)情發(fā)生的必要條件如巖土特性、支護(hù)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)合支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析計(jì)算，得出是否會(huì)發(fā)生險(xiǎn)情的初步結(jié)論。 B.現(xiàn)場監(jiān)測是實(shí)現(xiàn)險(xiǎn)情預(yù)報(bào)的必要條件?，F(xiàn)場監(jiān)測的目的是運(yùn)用各種有效有監(jiān)測手段，及時(shí)捕捉險(xiǎn)情發(fā)生前所暴露出的各種前兆信息，以及誘發(fā)險(xiǎn)情的各種相關(guān)因素。監(jiān)測成果不僅要表示出險(xiǎn)情發(fā)生動(dòng)態(tài)要素的演變趨勢，而且要及時(shí)繪出水平位移及其速率、沉降、應(yīng)力及裂縫等隨時(shí)間的