專利名稱：一種基坑安全狀態(tài)監(jiān)測方法
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 方法。
背景技術(shù)：
基坑工程安全狀態(tài)監(jiān)測一直還沒有找到科學(xué)合理的方法。目前，基坑 監(jiān)測時， 一般根據(jù)設(shè)計和施工經(jīng)驗提出報警值，如果基坑的監(jiān)測結(jié)果達到 報警值即認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)對措 施。 一般設(shè)定的報警值都偏低，實際施工時監(jiān)測值很容易達到報警值，而 大多時基坑大多沒有安全問題。這種情況造成施工單位對監(jiān)測結(jié)果缺乏分 析和判斷，容易達到報警值致使施工單位對報警不敏感，忽視基坑施工中 存在的風(fēng)險。由于報警值的確定主要是依據(jù)經(jīng)驗，使基坑的安全狀態(tài)評價 處于定性階段。另外，這種安全狀態(tài)評價方法只能對各個單獨的監(jiān)測項目， 如測斜變形、支撐軸力或房屋沉降等的安全狀態(tài)進行評價，不對整個基坑 的整體安全狀態(tài)進行系統(tǒng)評價。
由于沒有定量的方法評價基坑目前的安全狀態(tài)，也不針對數(shù)據(jù)預(yù)測下 一步的安全狀態(tài)，忽視對數(shù)據(jù)的處理，難以確定基坑目前的危險程度及下 一步工況施工時的危險程度。這是目前的基坑監(jiān)測和安全評價的主要缺點。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是針對以上方法的不足，提出一種新的基坑安全狀態(tài)的監(jiān) 測方法。該方法通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)與極限狀態(tài)的比較，定量計算目前基坑所 處的安全狀態(tài)；并預(yù)測得到基坑下一步的變形及受力情況，再通過與極限狀態(tài)比較評定基坑下一步施工時的安全狀態(tài)。這樣，就實現(xiàn)基坑安全狀態(tài) 評價與預(yù)測，使基坑的安全狀態(tài)評價由事后評價轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑霸u價。 本發(fā)明的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成
一種基坑安全狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于首先確定基坑各監(jiān)測項目， 在基坑同一斷面上設(shè)置能夠相互印證的監(jiān)測點，監(jiān)測得到基坑施工至當(dāng)前 工況時各監(jiān)測項目的監(jiān)測值。然后，確定各監(jiān)測項目產(chǎn)生破壞性后果時各 監(jiān)測項目的極限值，所述極限值根據(jù)情況不同通過理論分析、試驗或數(shù)值 分析獲得。最后，計算所述各監(jiān)測項目的極限值與監(jiān)測值之比，得到各監(jiān) 測項目的表征基坑安全狀態(tài)的相對值。所述相對值大于1時，則基坑處于 安全狀態(tài)；所述相對值小于1時，則基坑處于危險狀態(tài)。
對上述各監(jiān)測項目的相對值進行比較和排序，取所述相對值最小值， 作為當(dāng)前基坑本監(jiān)測斷面的總體安全狀態(tài)評估值。所述相對值最小的監(jiān)測 項目即為基坑風(fēng)險最大的點，其他監(jiān)測項目的風(fēng)險程度以比值大小排序， 比值越小風(fēng)險越大。
依據(jù)本次監(jiān)測結(jié)果，對上述各監(jiān)測項目的監(jiān)測值進行反分析或統(tǒng)計分 析，對下一步施工的監(jiān)測結(jié)果進行預(yù)測，再計算所述各監(jiān)測項目的極限值 與預(yù)測值之比，得到下一步基坑安全狀態(tài)的預(yù)測值。將所述各監(jiān)測項目的 預(yù)測相對值進行比較和排序，取所述預(yù)測相對值最小值作為下一步基坑的 總體安全狀態(tài)評估值，所述預(yù)測相對值最小的監(jiān)測項目即為下一步基坑風(fēng) 險最大的點。
根據(jù)當(dāng)前基坑的總體安全狀態(tài)評估值與上述下一步基坑的總體安全狀 態(tài)評估值可以評定基坑的安全狀態(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，可根據(jù)極限值的調(diào)查或試驗結(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的安全狀態(tài)評估值。本發(fā)明的優(yōu)點是，用相對值代替絕對值進行評價，把已經(jīng)監(jiān)測得到的 數(shù)據(jù)評價結(jié)果和采用預(yù)測得到的評價結(jié)果相結(jié)合，實現(xiàn)基坑安全狀態(tài)的動 態(tài)監(jiān)測評價；能夠?qū)崿F(xiàn)基坑安全狀態(tài)的定量評價，并且識別安全程度不同 的風(fēng)險點；能對基坑目前及下一步施工所處的安全狀態(tài)進行系統(tǒng)的監(jiān)測評 價，對基坑施工時的安全控制有重要意義。


圖1為一個基坑的監(jiān)測斷面示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖通過實施例對本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進一步詳細 說明，以便于同行業(yè)技術(shù)人員的理解
附圖1中是基坑的一個監(jiān)測斷面，標號1-4表示的是支撐軸力1、立柱 隆起2、測斜變形3、墻體彎矩4。
以下先介紹本發(fā)明方法原理及實施過程
首先確定基坑各監(jiān)測項目，在基坑同一斷面上設(shè)置監(jiān)測點；監(jiān)測得到 基坑施工至當(dāng)前工況時的各監(jiān)測項目的監(jiān)測值，如支撐軸力T、立柱隆起A、 測斜變形x及墻后地表沉降s等。
為了達到根據(jù)監(jiān)測數(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；測斜變形一直發(fā)展一方面可能造成圍護結(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)致圍護結(jié)構(gòu)彎矩過大，造成墻 體折斷；地表沉降過大會造成建(構(gòu))筑物變形過大。
下一步是確定發(fā)生上述破壞時各監(jiān)測值的極限值。如支撐軸力發(fā)展 至支撐失穩(wěn)時的軸力T,;立柱隆起引起支撐體系破壞時的隆起值測斜 變形引起墻后建(構(gòu))筑物過大變形時的極限變形X|.;墻體達到彎曲極限狀態(tài)時的彎矩Mi.等。上述極限狀態(tài)值可以通過理論計算、試驗或設(shè)計得到。
根據(jù)監(jiān)測項目的實測值(或通過監(jiān)測項目計算得到的計算值)和上述極 限值做比較，可以得到監(jiān)測項目安全狀態(tài)的相對值，具體表示為
《丄
式中，s,為監(jiān)測項目或由監(jiān)測項目所得的進一步計算值，如根據(jù)測斜
變形可以計算出墻體所受的最大彎矩；&為監(jiān)測項目或由監(jiān)測項目所得的
計算值的極限值。上式中所得的值〉1時，基坑處于安全狀態(tài)，并且所得的
計算值越大，基坑越安全；所得的值〈1時，基坑處于危險狀態(tài)，并且所得
的值越小，基坑越危險?？紤]到確定極限值確定有時比較困難，可根據(jù)極
限值的調(diào)查和試驗結(jié)果確定極限值的概率分布函數(shù)。這樣就可以通過上式
確定達到一定置信水平時的基坑安全程度。
為研究基坑的總體安全狀態(tài)，找到風(fēng)險最大的點，采用下面對各項目
進行比較和排序。取所有項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)。按從小到大值進行排序，越 靠前的項目發(fā)生事故的風(fēng)險越大。
上述方法只評價了基坑目前所處的安全狀態(tài)。實際施工中，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)測數(shù)據(jù)進行反分析或統(tǒng) 計分析，對下一步施工的監(jiān)測結(jié)果進行預(yù)測，可得各監(jiān)測項目下一步的預(yù)
= S, + AS
仍采用前述方法評價下一步基坑施工可能達到的安全程度，得 《'誦=minW'，《.， 《...)這樣，既得到了基坑目前所處安全狀態(tài)的定量評價結(jié)果5mm ，又得到了 下一步施工時可能的安全狀態(tài)的定量評價結(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)。
在本實施例中，如圖1所示，為一個基坑的監(jiān)測斷面示意圖，在同一 斷面上分別監(jiān)測基坑在某一工況下的支撐軸力1、立柱上浮量2、測斜變形 3及墻后沉降量4，具體監(jiān)測項目如圖所示為基坑圍護結(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)測結(jié)果為地下連續(xù)墻最大變形F50mm，根據(jù)測斜監(jiān)測結(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 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)本專利方法計算基坑的安全狀態(tài)<formula>formula see original document page 7</formula>
基坑各項目按風(fēng)險從大到小排序為墻體變形、最下道支撐、圍護結(jié) 構(gòu)彎曲、地表沉降、立柱上??；
如果可以收集現(xiàn)場統(tǒng)計結(jié)果，計算出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到1.22的把握就可以達到95%以上，可以 判定基坑目前基本上是安全的。
根據(jù)實測數(shù)據(jù)發(fā)展趨勢，可以預(yù)測下一個工況的受力和變形情況。根據(jù)預(yù)測結(jié)果計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)進行下 一步施工。
權(quán)利要求
1.一種基坑安全狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于首先確定基坑各監(jiān)測項目，在基坑同一斷面上設(shè)置監(jiān)測點，監(jiān)測得到基坑施工至當(dāng)前工況時的各項目的監(jiān)測值，并確定各監(jiān)測項目產(chǎn)生破壞性后果時各監(jiān)測項目的極限值，最后，計算各監(jiān)測項目所述極限值與相應(yīng)監(jiān)測值之比，得到各監(jiān)測項目的表征基坑安全狀態(tài)的相對值，所述相對值大于1時，則基坑處于安全狀態(tài)，所述相對值小于1時，則基坑處于危險狀態(tài)。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種基坑安全狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于對所述各 監(jiān)測項目的相對值進行比較和排序，取所述相對值最小值，作為當(dāng)前基 坑的總體安全狀態(tài)評估值，取得所述相對值最小值的監(jiān)測項目即為基坑 風(fēng)險最大的點。
3. 如權(quán)利要求1所述的一種基坑安全狀態(tài)監(jiān)測方法，其特征在于針對所述 各監(jiān)測項目的監(jiān)測值進行反分析或統(tǒng)計分析，對下一步施工工況的監(jiān)測 結(jié)果進行預(yù)測，得到各監(jiān)測項目下一步的預(yù)測值，計算各監(jiān)測項目的所述極限值與預(yù)測值之比，得到下一步基坑安全狀態(tài)的預(yù)測相對值；將所 述各監(jiān)測項目的預(yù)測相對值進行比較和排序，取所述預(yù)測相對值最小 值，作為下一步基坑的總體安全狀態(tài)評估值，取得所述預(yù)測相對值最小 值的監(jiān)測項目即為下一步基坑風(fēng)險最大的點。
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)評估值與所述下一步基坑的總體安全狀 態(tài)評估值，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)測方法，其特征在于在所述極 限值的確定時，根據(jù)極限值的調(diào)查和試驗結(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的基坑安全狀態(tài)評估值。
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)測點，監(jiān)測得到基坑施工至當(dāng)前工況時各監(jiān)測項目的監(jiān)測值，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)與極限狀態(tài)的比較，定量測出目前基坑所處的安全狀態(tài)；并通過預(yù)測得到基坑下一步的變形及受力情況，再通過與極限狀態(tài)比較的方法評定基坑下一步施工時的安全狀態(tài)，就實現(xiàn)了基坑安全狀態(tài)的預(yù)測，使基坑的安全狀態(tài)評價由事后評價轉(zhuǎn)變?yōu)槭虑霸u價，其優(yōu)點是，用相對評價代替絕對評價，把已經(jīng)監(jiān)測得到的數(shù)據(jù)評價結(jié)果和采用預(yù)測得到的評價結(jié)果相結(jié)合，實現(xiàn)基坑安全狀態(tài)的動態(tài)監(jiān)測評價；能夠?qū)崿F(xiàn)基坑安全狀態(tài)的定量監(jiān)測評價，確定具體的風(fēng)險點；能對基坑目前及下一步施工所處的安全狀態(tài)進行系統(tǒng)的預(yù)測，對基坑施工的安全控制有重要意義。
文檔編號E02D33/00GK101644065SQ20091019452
公開日2010年2月10日 申請日期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 申請人:上海市第二市政工程有限公司