摘要：根據(jù)深基坑開挖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的工程特點(diǎn)，介紹了地下工程信息化施工的特點(diǎn)，并指出信息化施工技術(shù)是今后深基坑工程發(fā)展的必然趨勢(shì)。
　　關(guān)鍵詞：深基坑；信息化施工；穩(wěn)定；監(jiān)測(cè)；支護(hù)
　　伴隨現(xiàn)代城市的建設(shè)，如何能更有效的利用土地和空間日益得到重視。其中地下空間的應(yīng)用也逐步走向了多樣化，人們對(duì)深基坑的開挖中所遇到的問題也開始了相應(yīng)的探索和研究。深基坑開挖工程往往位于建筑密集、人口稠密的城區(qū)進(jìn)行，通常周圍有重要的建(構(gòu))筑物和地下管網(wǎng),基坑相鄰的建筑物又相當(dāng)于較重的集中荷載，由此引起的土體變形將在一定程度上改變這些建筑物和地下管線的正常使用狀態(tài)，開挖深基坑有可能使其產(chǎn)生位移、沉降和變形,以至遭受破壞、造成嚴(yán)重的工程事故。因此，為了更加安全有效地進(jìn)行深基坑開挖，就必須依靠現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試技術(shù)和先進(jìn)的數(shù)值計(jì)算方法。
　　1、深基坑工程的特點(diǎn)
　　深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、施工是一個(gè)綜合性的巖土工程難題。其特點(diǎn)如下：
　　（1）基坑支護(hù)具有基坑越來越深、工程地質(zhì)條件越來越差、基坑周圍環(huán)境條件復(fù)雜多變、基坑支護(hù)方法眾多、基坑工程事故多等特點(diǎn)；
　　（2）支護(hù)工程造價(jià)高，但又多為臨時(shí)性結(jié)構(gòu)，一般不愿投入太多資金。可是一旦出現(xiàn)事故，處理十分困難；
　　（3）施工過程中應(yīng)盡量減少對(duì)周圍建筑物的影響；
　　（4）基坑周圍的土壓力很難準(zhǔn)確確定，在開挖過程中它隨開挖深度、寬度、地下水等情況的變化而變化。因此，在深基坑開挖工程中，應(yīng)當(dāng)同時(shí)考慮強(qiáng)度、穩(wěn)定、變形、土與墻體的共同作用及開挖過程的設(shè)計(jì)方法。
　　鑒于以上特點(diǎn)從而產(chǎn)生了一種新的施工設(shè)計(jì)方法，即信息化設(shè)計(jì)。即在深基坑施工過程中，通過對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)、周圍的土體和相鄰的構(gòu)筑物進(jìn)行全面、系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)，而對(duì)基坑工程的安全性和對(duì)周圍環(huán)境的影響程度有全面的了解，以確保工程的順利進(jìn)行，出現(xiàn)異常情況時(shí)能及時(shí)采取必要的應(yīng)急工程措施。
　　2、信息化設(shè)計(jì)施工原理
　　基礎(chǔ)工程信息化施工是近年來新發(fā)展的一項(xiàng)施工技術(shù)。其原理是：在施工準(zhǔn)備階段和施工期間，通過全面的觀測(cè)與測(cè)試，獲取新的資料信息，將獲得的實(shí)測(cè)參數(shù)與設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行對(duì)比，重新確定新的施工參數(shù)，進(jìn)而調(diào)整施工措施。
　　在地下工程信息化施工過程中，實(shí)測(cè)值可以作為輸入量用來反演周圍巖土的力學(xué)參數(shù)，檢驗(yàn)地質(zhì)狀況。將反演得來的力學(xué)參數(shù)應(yīng)用于有限元分析方法中對(duì)施工過程圍巖穩(wěn)定性進(jìn)行分析。信息化設(shè)計(jì)施工流程見圖1。同時(shí)基坑信息化施工技術(shù)也是建設(shè)部于《建設(shè)部推廣應(yīng)用和限制禁止使用技術(shù)》公告中推廣應(yīng)用的技術(shù)：在深基坑施工過程中，在基坑側(cè)壁和支擋結(jié)構(gòu)以及周邊建(構(gòu))筑物有代表性部位設(shè)置應(yīng)力、應(yīng)變、斜率和孔隙水壓與變形等測(cè)試元器件。通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，對(duì)設(shè)計(jì)成果進(jìn)行預(yù)測(cè)和修正，調(diào)整施工方案，確保基坑和周邊環(huán)境的安全。此法適用于軟土地區(qū)或周邊環(huán)境要求嚴(yán)格的深基坑工程中。
　　
　　圖1信息化設(shè)計(jì)流程
　　3、信息化施工技術(shù)的三個(gè)重要步驟：
　　3.1施工監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)采集
　　監(jiān)測(cè)時(shí)可以把開挖后圍巖和支護(hù)系統(tǒng)的變化動(dòng)態(tài)作為判斷圍巖穩(wěn)定性和支護(hù)系統(tǒng)可靠性的依據(jù)，把監(jiān)測(cè)所獲得的數(shù)據(jù)加以處理，并與工程類比的經(jīng)驗(yàn)法相結(jié)合，建立一些必要的判斷數(shù)據(jù)，以及時(shí)調(diào)整、確定支護(hù)參數(shù)或進(jìn)行施工方案決策。
　　監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須填寫在為該項(xiàng)目專門設(shè)計(jì)的表格上。所有監(jiān)測(cè)的內(nèi)容都須寫明：初始值、本次變化量、累計(jì)變化量。工程結(jié)束后，應(yīng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，尤其是對(duì)報(bào)警值的出現(xiàn)，進(jìn)行分析，繪制曲線圖，并編寫工作報(bào)告。在基坑降水及開挖期間，原則上每天觀測(cè)一次，如出現(xiàn)異常或險(xiǎn)情，則加密監(jiān)測(cè)，甚至一天24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，以確保基坑開挖的安全，基礎(chǔ)底板澆筑完畢，每隔4～5天監(jiān)測(cè)1次。每次監(jiān)測(cè)的同時(shí)，需進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)目測(cè)巡視，主要目的為：觀察是否出現(xiàn)滲漏水和塌方等現(xiàn)象。遇超過報(bào)警值時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況及時(shí)調(diào)整監(jiān)測(cè)時(shí)間間隔，加密監(jiān)測(cè)頻率，甚至跟蹤監(jiān)測(cè)，以保證及時(shí)反饋信息。
　　3.2反演分析
　　反演分析是將施工監(jiān)測(cè)得到的巖土的一些基礎(chǔ)信息通過計(jì)算來求解巖土體設(shè)計(jì)參數(shù)。其目的是把施工監(jiān)測(cè)中采集到的信息以及通過反演分析獲得的參數(shù)反饋應(yīng)用到設(shè)計(jì)當(dāng)中去，進(jìn)而對(duì)施工設(shè)計(jì)提出改進(jìn)性意見或方案。由于施工時(shí)間緊促，因而對(duì)修改的施工方案和圖紙要在短期內(nèi)完成。此外，還要考慮改后方案與整體工程的協(xié)調(diào)問題。
　　3.3穩(wěn)定分析
　　穩(wěn)定問題主要是一個(gè)巖土結(jié)構(gòu)問題，一方面通過觀測(cè)和測(cè)量圍巖的應(yīng)力狀態(tài)可以了解巖土結(jié)構(gòu)；另一方面，將反演分析得到的巖土力學(xué)參數(shù)，應(yīng)用于穩(wěn)定分析。評(píng)價(jià)圍巖的穩(wěn)定性，實(shí)質(zhì)就是分析圍巖在施工過程中的應(yīng)力變形。對(duì)深基坑工程而言，研究重點(diǎn)放在對(duì)圍巖承載能力的研究上，即以圍巖實(shí)際的應(yīng)力水平來作為判斷圍巖穩(wěn)定性的判據(jù)。通過對(duì)圍巖穩(wěn)定性的分析，一方面用來指導(dǎo)后續(xù)施工，采取合理的支護(hù)措施；另一方面可以為類似工程地質(zhì)條件提供可靠的實(shí)踐資料。
　　動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)施工借助于工程計(jì)算中比較成熟的有限單元法，在施工過程中監(jiān)測(cè)到的信息及時(shí)為設(shè)計(jì)人員所利用。通過分析這些信息以及時(shí)調(diào)整施工參數(shù)，提出下一步最優(yōu)開挖方案。正反分析、仿真分析與優(yōu)化分析在該方法中有機(jī)的結(jié)合起來，組成一個(gè)動(dòng)態(tài)分析系統(tǒng)。
　　4、展望與結(jié)論
　　深基坑工程是一個(gè)施工周期長(zhǎng)、造價(jià)高、綜合難度大的施工過程。據(jù)統(tǒng)計(jì)每年因設(shè)計(jì)問題而出現(xiàn)的工程事故大約占30%。因此，設(shè)計(jì)的好壞直接影響到基坑工程的安全穩(wěn)定性。信息化設(shè)計(jì)是將監(jiān)測(cè)技術(shù)、力學(xué)計(jì)算及經(jīng)驗(yàn)評(píng)估等融為一體的地下工程施工設(shè)計(jì)方法，易于一般工程技術(shù)人員理解，易于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)，有待于進(jìn)一步發(fā)展。
　　在目前的建筑狀況下，一座高層建筑物造價(jià)中通常有1/3要投資在基坑開挖支護(hù)上，而支護(hù)通常都為臨時(shí)性的建筑結(jié)構(gòu)，在基礎(chǔ)施工完后便失去了其存在意義。然而，在前期施工過程中它卻占有舉足輕重的地位，一旦支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，將會(huì)對(duì)周圍建筑產(chǎn)生極大破壞，不但造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至?xí)�危及人的生命安全。因此在深基坑工程開挖領(lǐng)域，信息化設(shè)計(jì)施工方法有著巨大而深刻的意義。但由于數(shù)值方法在介質(zhì)力學(xué)模型建立、材料參數(shù)確定等方面應(yīng)用所存在的困難和問題，其分析成果的工程應(yīng)用還有待于進(jìn)一步的研究。
　　目前信息化設(shè)計(jì)、施工技術(shù)在理論上還不太成熟，但隨著科技進(jìn)步、施工手段的更新與完善，信息化設(shè)計(jì)施工必將成為深基坑開挖工程中的主流。
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