深基坑信息化施工技术应用

深基坑信息化施工技术应用

鄢来龙 王双成 杨钧宴 张挺刚

大成科创基础建设股份有限公司 湖北武汉 430000

摘要：现代化城市地下地质条件越来越复杂，高层建筑以及地下空间建设尤其在发达城市是非常常见的，但是决定高层建筑稳定性与安全性的基础就是深基坑工程的质量。而信息化监测系统的应用就能够很好的降低到深基坑施工风险。BIM技术应用能够进一步提升深基坑信息化施工的水平，实现动态化设计，确保施工质量与深基坑的稳定性，降低安全风险。

关键词：深基坑施工；信息化技术；安全性

纵观这几年的深基坑工程质量，问题频发，安全风险较大。根据有关数据统计发现，因为深基坑产生的设计以及施工事故发生率高达80%^[1]。这就要求我们施工单位要加强施工安全问题的监测与实时调整在深基坑施工中，需要利用信息化技术来实现的实时监测和动态设计。

1. 信息化数据处理与分析

因为深基坑工程在实时监测中会获取大量的数据，但并不都是有用的信息，因此也不能从大量的数据中直观看出的应力场和位移场的变化情况，因此就需要对数据进行大数据挖掘与分析，可以将数据绘制成直观清晰的图表，然后对数据变化趋势进行分析。因为监测获得的数据有可预见以及不可预见两种类型，因此使得原始数据发散性较高，不能直接进行参照，因此要使用信息化技术对原始数据进行分析，分析方法包括定量分析、定性分析两种方法，旨在找出数据变化的规律与发展趋势，然后根据预定施工标准来对目前施工质量进行评估与预测。

2. 信息化技术应用方面

1. 墙顶位移信息化监测

深基坑开挖工程中墙定位移变化可以被直接监测，监测方面主要包括墙顶的竖向以及横向唯一，通过对墙顶位移变化趋势进行监测，可以实时反馈施工工序，并且检测到深基坑周围环境以及支护结构的安全性。并且还可以根据墙测斜的数据计算出墙顶位移的变化。对于水平位移变化的检测，可以食用的方法有小角度法、视准线法以及投点发等。对于任意水平位移的方法有极坐标法、后方交会法以及前方交会法等，如果基准点和测点之间存在较远距离，导致无法通视的话，可以采取三边、三角或者GPS测量的方法。对竖向水平位移的监测可以采取液体静力水准或者是几何水准的等方法，在各水准基准点或者各监测点应组建成符合水准路线或者是闭合环路水准路线^[2]。

墙顶位移监测基准点应当建在原理深基坑开挖之外的3的距离的区域，同时要避免建在低洼积水、冻胀、湿陷、胀缩等地方，每边的基坑应当大于3点，符合JGJB-2007国家现行建筑变形测量规范规定的标准，应当设置观测墩，通过光学对中装置，让误差保持在0.5mm范围之内。此外墙顶位移监测点应当涂上红漆，以便于保护观测点^[3]。

深基坑水平位移的围护墙检测精度标准，如下图所示：

监测竖向位移的精度要求，如下图所示：

2. 水平位移围护监测

监测周围土桩或者挡火墙的水平位移，是精细化控制深基坑产生变形或者应力的有效手段，主要依靠的仪器使得测斜仪。其监测原理主要是通过观测重力摆锤与测斜仪中轴线形成的夹角，夹角大小会影响电信号的变化，并且会传输到仪器中显示出来，从而分析出被测目标物体的实际位移变化值。具体的测量是在测斜管中插入测斜仪，然后使其能够下滑至导槽，根据预定的间距来低管道以及铅直线之间的倾角进行预测。如果测斜管和撞墙是相互协调的，则就可以让被测目标产生较大幅度的水平位移。只有设置充分的测量点，且设置他们之间的间距保持在0.5m，这样绘制的曲线将是光滑且连续的。

主要采用钻孔埋设或者绑扎埋设的方法来进行测斜管埋设，像围护撞墙挠曲进行测斜时，可以采用预制埋设或者绑扎埋设，对于土体深层位移进行测斜时，需要采用钻孔埋设。一般而言，侧写监测点需要布置在对计算出基坑平面挠曲的最大值的位置范围，即将两者之间的间距控制住20-50m范围之内的，测斜点设置数量应当大于1。其次为了对地层位移以及围护墙挠曲进行精准的检测，应当确保埋设测斜管的深度，但是要注意以下几点测斜管埋设深度应当大于围护墙在地下的深度，测斜管埋设地下的深度要大于基坑开挖深度，其前者是后者的1.5倍之深，而且还要深于围护墙深入地下的深度。根据我国关于基坑监测技术的相关规范规定，精准的测斜仪精度应当要大于0.25mm/m，而且分辨率要大于0.02mm/500mm。

3. 锚杆轴力以及土钉内力监测

监测锚杆轴力以及土钉内力的主要目的是在于预测锚杆轴力和土钉内力的变化趋势，以此来提高两者的功能水平。因为每根钢筋拉紧程度有所不同，因此钢筋束受到的拉力会很大程度受到不同拉紧程度的影响。锚杆拉力测量工具主要是锚杆测力计。对于钢筋材质的锚杆可以使用应变计或者钢筋应力计。当钢筋束受到不同拉紧程度的钢筋受力时的数据，要在测量之前计算出初始值、然后按照不同质量标准，对于达不到强度要求的土钉锚固体或者锚杆要放弃使用，不得在进行继续的开挖。在连续开挖第2天，要对测量到的数据统一计算出平均值，然后将其作为初始值。对于锚杆轴力或者土钉内力进行检测的地点应当选择受力较大的地方，比如说基坑每边阳角处、中部或者地质复杂的区域。每一层所需要设置的监测点数量也能够当为每一层锚杆数量的1%到3%之间，最少要为3处，并且各层的监测点要和各层基坑保持竖向一致。根据我国规定的基坑建筑工程监测规范标准，使用的钢筋应力计、应变计或者测力计都应当为2倍的设计值，测量精准度要大于0.5%F.S。

4. 深基坑变形监测

因为地质条件复杂，地下管道错综复杂，深基坑开挖深度较深，如果出现操作失误，将非常容易导致基坑周围地表发生沉降，而且还是不均匀沉降，导致地面建筑物发生倾斜，严重的话还会引发建筑开裂或者破坏，因此要引起高度的重视。根据相关标准规范，检测周围土体变形主要包括对沉降、倾斜以及裂缝三个方面进行监测，监测范围应当涵盖基坑边一直到开挖深度1-3倍多的距离，这是最佳区间的监测范围。对于建筑物的沉降监测私用的仪器应当是精密水准仪，通过对观测点高程的计算，从而分析出沉降量。对于建筑物倾斜的监测首先要计算出目标对象从顶到底的高差以及水平位移，然后最终计算出建筑物的实际倾斜度、倾斜速率以及倾斜方法，可以使用的监测方法有前方交会法、投点发、正垂线法、水平法等。

结语：

基坑支护技术以及变形控制虽然可以被计算，但是和预期的施工标准还是有一定的差异。因此就需要利用信息化技术来监测现场相关信息，然后通过反分析的手段来测量出基坑以及岩土体的结构信息，便于实时反馈到施工中，提高施工工艺以及参数的精准程度，从而实现动态化设计，提高基坑施工的安全性。

参考文献：

[1]潘珂. 基于BIM技术深基坑工程信息化施工管理平台研究[D].广西大学,2015.

[2]张洪林. 深基坑动态设计及信息化施工技术[D].安徽理工大学,2014.

[3]刘国辉. 深基坑动态设计及信息化施工技术研究[D].中南大学,2005.