專利名稱：一種基坑安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地下工程施工類，具體涉及的是一種基坑安全狀態(tài)的監(jiān)測(cè) 方法。
背景技術(shù)：
基坑工程安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)一直還沒有找到科學(xué)合理的方法。目前，基坑 監(jiān)測(cè)時(shí)， 一般根據(jù)設(shè)計(jì)和施工經(jīng)驗(yàn)提出報(bào)警值，如果基坑的監(jiān)測(cè)結(jié)果達(dá)到 報(bào)警值即認(rèn)為基坑處于不安全狀態(tài)，應(yīng)引起重視，或者采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措 施。 一般設(shè)定的報(bào)警值都偏低，實(shí)際施工時(shí)監(jiān)測(cè)值很容易達(dá)到報(bào)警值，而 大多時(shí)基坑大多沒有安全問題。這種情況造成施工單位對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果缺乏分 析和判斷，容易達(dá)到報(bào)警值致使施工單位對(duì)報(bào)警不敏感，忽視基坑施工中 存在的風(fēng)險(xiǎn)。由于報(bào)警值的確定主要是依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，使基坑的安全狀態(tài)評(píng)價(jià) 處于定性階段。另外，這種安全狀態(tài)評(píng)價(jià)方法只能對(duì)各個(gè)單獨(dú)的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目， 如測(cè)斜變形、支撐軸力或房屋沉降等的安全狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，不對(duì)整個(gè)基坑 的整體安全狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)評(píng)價(jià)。
由于沒有定量的方法評(píng)價(jià)基坑目前的安全狀態(tài)，也不針對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)下 一步的安全狀態(tài)，忽視對(duì)數(shù)據(jù)的處理，難以確定基坑目前的危險(xiǎn)程度及下 一步工況施工時(shí)的危險(xiǎn)程度。這是目前的基坑監(jiān)測(cè)和安全評(píng)價(jià)的主要缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對(duì)以上方法的不足，提出一種新的基坑安全狀態(tài)的監(jiān) 測(cè)方法。該方法通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與極限狀態(tài)的比較，定量計(jì)算目前基坑所 處的安全狀態(tài)；并預(yù)測(cè)得到基坑下一步的變形及受力情況，再通過與極限狀態(tài)比較評(píng)定基坑下一步施工時(shí)的安全狀態(tài)。這樣，就實(shí)現(xiàn)基坑安全狀態(tài) 評(píng)價(jià)與預(yù)測(cè)，使基坑的安全狀態(tài)評(píng)價(jià)由事后評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑霸u(píng)價(jià)。 本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成
一種基坑安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于首先確定基坑各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目， 在基坑同一斷面上設(shè)置能夠相互印證的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)得到基坑施工至當(dāng)前 工況時(shí)各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)值。然后，確定各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目產(chǎn)生破壞性后果時(shí)各 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的極限值，所述極限值根據(jù)情況不同通過理論分析、試驗(yàn)或數(shù)值 分析獲得。最后，計(jì)算所述各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的極限值與監(jiān)測(cè)值之比，得到各監(jiān) 測(cè)項(xiàng)目的表征基坑安全狀態(tài)的相對(duì)值。所述相對(duì)值大于1時(shí)，則基坑處于 安全狀態(tài)；所述相對(duì)值小于1時(shí)，則基坑處于危險(xiǎn)狀態(tài)。
對(duì)上述各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的相對(duì)值進(jìn)行比較和排序，取所述相對(duì)值最小值， 作為當(dāng)前基坑本監(jiān)測(cè)斷面的總體安全狀態(tài)評(píng)估值。所述相對(duì)值最小的監(jiān)測(cè) 項(xiàng)目即為基坑風(fēng)險(xiǎn)最大的點(diǎn)，其他監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)程度以比值大小排序， 比值越小風(fēng)險(xiǎn)越大。
依據(jù)本次監(jiān)測(cè)結(jié)果，對(duì)上述各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)值進(jìn)行反分析或統(tǒng)計(jì)分 析，對(duì)下一步施工的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，再計(jì)算所述各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的極限值 與預(yù)測(cè)值之比，得到下一步基坑安全狀態(tài)的預(yù)測(cè)值。將所述各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的 預(yù)測(cè)相對(duì)值進(jìn)行比較和排序，取所述預(yù)測(cè)相對(duì)值最小值作為下一步基坑的 總體安全狀態(tài)評(píng)估值，所述預(yù)測(cè)相對(duì)值最小的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目即為下一步基坑風(fēng) 險(xiǎn)最大的點(diǎn)。
根據(jù)當(dāng)前基坑的總體安全狀態(tài)評(píng)估值與上述下一步基坑的總體安全狀 態(tài)評(píng)估值可以評(píng)定基坑的安全狀態(tài)，如果兩值均大于l，則按原方案繼續(xù)施 工；否則，修正方案，調(diào)整施工參數(shù)。
在上述極限值的確定時(shí)，可根據(jù)極限值的調(diào)查或試驗(yàn)結(jié)果確定極限值 的概率分布函數(shù)，從而獲得一定置信水平時(shí)的安全狀態(tài)評(píng)估值。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是，用相對(duì)值代替絕對(duì)值進(jìn)行評(píng)價(jià)，把已經(jīng)監(jiān)測(cè)得到的 數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果和采用預(yù)測(cè)得到的評(píng)價(jià)結(jié)果相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)基坑安全狀態(tài)的動(dòng) 態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)；能夠?qū)崿F(xiàn)基坑安全狀態(tài)的定量評(píng)價(jià)，并且識(shí)別安全程度不同 的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)；能對(duì)基坑目前及下一步施工所處的安全狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)評(píng) 價(jià)，對(duì)基坑施工時(shí)的安全控制有重要意義。


圖1為一個(gè)基坑的監(jiān)測(cè)斷面示意圖。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合附圖通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進(jìn)一步詳細(xì) 說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解
附圖1中是基坑的一個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，標(biāo)號(hào)1-4表示的是支撐軸力1、立柱 隆起2、測(cè)斜變形3、墻體彎矩4。
以下先介紹本發(fā)明方法原理及實(shí)施過程
首先確定基坑各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，在基坑同一斷面上設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)；監(jiān)測(cè)得到 基坑施工至當(dāng)前工況時(shí)的各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)值，如支撐軸力T、立柱隆起A、 測(cè)斜變形x及墻后地表沉降s等。
為了達(dá)到根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)定量確定基坑安全程度的目的，首先確定各種 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)展可能造成的破壞性后果。如支撐軸力一直發(fā)展可能導(dǎo)致支 撐失穩(wěn)；立柱隆起可能導(dǎo)致支撐體系變形造成附加彎矩，引起支撐體系破 壞；測(cè)斜變形一直發(fā)展一方面可能造成圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大，引起墻后建(構(gòu)) 筑物變形過大，還可能由于彎曲變形過大導(dǎo)致圍護(hù)結(jié)構(gòu)彎矩過大，造成墻 體折斷；地表沉降過大會(huì)造成建(構(gòu))筑物變形過大。
下一步是確定發(fā)生上述破壞時(shí)各監(jiān)測(cè)值的極限值。如支撐軸力發(fā)展 至支撐失穩(wěn)時(shí)的軸力T,;立柱隆起引起支撐體系破壞時(shí)的隆起值測(cè)斜 變形引起墻后建(構(gòu))筑物過大變形時(shí)的極限變形X|.;墻體達(dá)到彎曲極限狀態(tài)時(shí)的彎矩Mi.等。上述極限狀態(tài)值可以通過理論計(jì)算、試驗(yàn)或設(shè)計(jì)得到。
根據(jù)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的實(shí)測(cè)值(或通過監(jiān)測(cè)項(xiàng)目計(jì)算得到的計(jì)算值)和上述極 限值做比較，可以得到監(jiān)測(cè)項(xiàng)目安全狀態(tài)的相對(duì)值，具體表示為
《丄
式中，s,為監(jiān)測(cè)項(xiàng)目或由監(jiān)測(cè)項(xiàng)目所得的進(jìn)一步計(jì)算值，如根據(jù)測(cè)斜
變形可以計(jì)算出墻體所受的最大彎矩；&為監(jiān)測(cè)項(xiàng)目或由監(jiān)測(cè)項(xiàng)目所得的
計(jì)算值的極限值。上式中所得的值〉1時(shí)，基坑處于安全狀態(tài)，并且所得的
計(jì)算值越大，基坑越安全；所得的值〈1時(shí)，基坑處于危險(xiǎn)狀態(tài)，并且所得
的值越小，基坑越危險(xiǎn)?？紤]到確定極限值確定有時(shí)比較困難，可根據(jù)極
限值的調(diào)查和試驗(yàn)結(jié)果確定極限值的概率分布函數(shù)。這樣就可以通過上式
確定達(dá)到一定置信水平時(shí)的基坑安全程度。
為研究基坑的總體安全狀態(tài)，找到風(fēng)險(xiǎn)最大的點(diǎn)，采用下面對(duì)各項(xiàng)目
進(jìn)行比較和排序。取所有項(xiàng)目的最小值確定基坑的總體安全程度 <5mm =min(<5PK..)
貝"m,n即為基坑目前所處的總體安全狀態(tài)。按從小到大值進(jìn)行排序，越 靠前的項(xiàng)目發(fā)生事故的風(fēng)險(xiǎn)越大。
上述方法只評(píng)價(jià)了基坑目前所處的安全狀態(tài)。實(shí)際施工中，下一步施 工后基坑可能處于的安全狀態(tài)也非常重要。根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行反分析或統(tǒng) 計(jì)分析，對(duì)下一步施工的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，可得各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目下一步的預(yù)
= S, + AS
仍采用前述方法評(píng)價(jià)下一步基坑施工可能達(dá)到的安全程度，得 《'誦=minW'，《.， 《...)這樣，既得到了基坑目前所處安全狀態(tài)的定量評(píng)價(jià)結(jié)果5mm ，又得到了 下一步施工時(shí)可能的安全狀態(tài)的定量評(píng)價(jià)結(jié)果《,,。如果兩者都安全則按原 方案繼續(xù)施工，反之，則修正方案，調(diào)整施工參數(shù)。
在本實(shí)施例中，如圖1所示，為一個(gè)基坑的監(jiān)測(cè)斷面示意圖，在同一 斷面上分別監(jiān)測(cè)基坑在某一工況下的支撐軸力1、立柱上浮量2、測(cè)斜變形 3及墻后沉降量4，具體監(jiān)測(cè)項(xiàng)目如圖所示為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)的水平變形X、
支撐軸力T1 T4、立柱上浮AL,墻后土體沉降s等。
如果基坑監(jiān)測(cè)結(jié)果為地下連續(xù)墻最大變形F50mm，根據(jù)測(cè)斜監(jiān)測(cè)結(jié)果 可以反算出地下連續(xù)墻承受的最大彎矩為M=706kNm;四道鋼支撐軸力分別 為Tt二200kN、 T2=751kN、 T:產(chǎn)1558kN、 L=2089kN;立柱上浮為A二14腿;墻后 地表沉降為s二30mm。
根據(jù)地表及地下建(構(gòu))筑物情況可以通過數(shù)值分析方法確定最大容許 測(cè)斜變形為XF70mm;根據(jù)地下連續(xù)墻斷面型式及配筋情況等可通過理論計(jì) 算得地下連續(xù)墻所能承受的最大彎矩為M^1050kNm;根據(jù)基坑寬度及鋼支 撐型式可得支撐所能承受的最大軸力為T^3000kNm;根據(jù)鋼支撐偏心抗彎 性能可以算出最大容許立柱上浮量為A,二50mm;根據(jù)地表及地下建(構(gòu))筑物 情況可以確定墻后土體的最大容許沉降為s^50mm。
則根據(jù)本專利方法計(jì)算基坑的安全狀態(tài)<formula>formula see original document page 7</formula>
基坑各項(xiàng)目按風(fēng)險(xiǎn)從大到小排序?yàn)閴w變形、最下道支撐、圍護(hù)結(jié) 構(gòu)彎曲、地表沉降、立柱上??；
如果可以收集現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，計(jì)算出X,的95%單側(cè)置信下限為61，那 么，該基坑的目前的安全程度達(dá)到1.22的把握就可以達(dá)到95%以上，可以 判定基坑目前基本上是安全的。
根據(jù)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢(shì)，可以預(yù)測(cè)下一個(gè)工況的受力和變形情況。根據(jù)預(yù)測(cè)結(jié)果計(jì)算可得下一工況下基坑的安全狀態(tài)為5_'=1.2。
那么，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況就可以判定基坑目前及下一步的安全情況了。以 此為依據(jù)，可以決策基坑不用采取應(yīng)急措施，可以按目前施工參數(shù)進(jìn)行下 一步施工。
權(quán)利要求
1.一種基坑安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于首先確定基坑各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目，在基坑同一斷面上設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)得到基坑施工至當(dāng)前工況時(shí)的各項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)值，并確定各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目產(chǎn)生破壞性后果時(shí)各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的極限值，最后，計(jì)算各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目所述極限值與相應(yīng)監(jiān)測(cè)值之比，得到各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的表征基坑安全狀態(tài)的相對(duì)值，所述相對(duì)值大于1時(shí)，則基坑處于安全狀態(tài)，所述相對(duì)值小于1時(shí)，則基坑處于危險(xiǎn)狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基坑安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于對(duì)所述各 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的相對(duì)值進(jìn)行比較和排序，取所述相對(duì)值最小值，作為當(dāng)前基 坑的總體安全狀態(tài)評(píng)估值，取得所述相對(duì)值最小值的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目即為基坑 風(fēng)險(xiǎn)最大的點(diǎn)。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種基坑安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于針對(duì)所述 各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)值進(jìn)行反分析或統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)下一步施工工況的監(jiān)測(cè) 結(jié)果進(jìn)行預(yù)測(cè)，得到各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目下一步的預(yù)測(cè)值，計(jì)算各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的所述極限值與預(yù)測(cè)值之比，得到下一步基坑安全狀態(tài)的預(yù)測(cè)相對(duì)值；將所 述各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的預(yù)測(cè)相對(duì)值進(jìn)行比較和排序，取所述預(yù)測(cè)相對(duì)值最小 值，作為下一步基坑的總體安全狀態(tài)評(píng)估值，取得所述預(yù)測(cè)相對(duì)值最小 值的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目即為下一步基坑風(fēng)險(xiǎn)最大的點(diǎn)。
4. 如權(quán)利要求2或3所述的一種基坑安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于根據(jù) 所述當(dāng)前基坑的總體安全狀態(tài)評(píng)估值與所述下一步基坑的總體安全狀 態(tài)評(píng)估值，如果兩值均大于l，則按原方案繼續(xù)施工；否則，修正方案， 調(diào)整施工參數(shù)。
5. 如權(quán)利要求1所述的一種基坑安全狀態(tài)監(jiān)測(cè)方法，其特征在于在所述極 限值的確定時(shí)，根據(jù)極限值的調(diào)查和試驗(yàn)結(jié)果確定極限值的概率分布函 數(shù)，從而獲得一定置信水平時(shí)的基坑安全狀態(tài)評(píng)估值。
全文摘要
本發(fā)明涉及地下工程施工類，具體指的是一種基坑安全狀態(tài)的監(jiān)測(cè)方法，本發(fā)明方法在基坑同一斷面上設(shè)置能夠相互印證的監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)得到基坑施工至當(dāng)前工況時(shí)各監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的監(jiān)測(cè)值，通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)與極限狀態(tài)的比較，定量測(cè)出目前基坑所處的安全狀態(tài)；并通過預(yù)測(cè)得到基坑下一步的變形及受力情況，再通過與極限狀態(tài)比較的方法評(píng)定基坑下一步施工時(shí)的安全狀態(tài)，就實(shí)現(xiàn)了基坑安全狀態(tài)的預(yù)測(cè)，使基坑的安全狀態(tài)評(píng)價(jià)由事后評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑霸u(píng)價(jià)，其優(yōu)點(diǎn)是，用相對(duì)評(píng)價(jià)代替絕對(duì)評(píng)價(jià)，把已經(jīng)監(jiān)測(cè)得到的數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果和采用預(yù)測(cè)得到的評(píng)價(jià)結(jié)果相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)基坑安全狀態(tài)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)；能夠?qū)崿F(xiàn)基坑安全狀態(tài)的定量監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)，確定具體的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)；能對(duì)基坑目前及下一步施工所處的安全狀態(tài)進(jìn)行系統(tǒng)的預(yù)測(cè)，對(duì)基坑施工的安全控制有重要意義。
文檔編號(hào)E02D33/00GK101644065SQ20091019452
公開日2010年2月10日 申請(qǐng)日期2009年8月25日 優(yōu)先權(quán)日2009年8月25日
發(fā)明者葉可炯, 波 李, 王洪新, 葛以衡, 陳立生 申請(qǐng)人:上海市第二市政工程有限公司