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本文主要从理论、监测、技术三个方面对信息化施工技术在基坑变形控制中的应用进行分析研究。在原有理论和技术的基础上对信息化施工技术在基坑工程中的应用进行了阐述,并结合工程实例对基坑降水开挖和基坑周边超载情况进行了数值模拟,提出了优化基坑降水开挖的动态预测过程路线。根据监测到的基坑变形数据,分析了基坑变形的影响因素并通过敏感度系数的方法确定出了主要因素,结合基坑变形的控制标准提出了控制基坑变形的措施。
理论上主要有两部分内容:信息化施工技术、基于数值模拟的基坑变形分析。信息化施工技术主要介绍前人的研究成果,即信息化施工的原理、目的、要点、基坑工程监测和预测。
基于数值模拟的基坑变形分析以流固耦合理论为基础,模拟分析降水开挖过程中地下连续墙和土体的位移变化情况、土体的孔压分布情况。在一定的假设条件下通过选取具体的工程地质参数,重点分析基坑内进行单一降水时基坑外水位的变化情况,降水工程中地面的最大沉降量,得出在0.73H(H为基坑深度)处抽水时对基坑外有明显的影响,基坑外水位下降了约0.5m,引起的基坑外地面最大沉降为4mm;重点分析降水开挖工程中地下连续墙和地面的应力和位移变化,得出模拟施工到基坑底部时,基坑内最大回弹量达100mm,地下连续墙向基坑内侧的最大侧移量达45.50mm,基坑外土体最大沉降量达29mm,距离基坑50m处的地面沉降量为1.6mm,说明此基坑工程的影响范围约为50m。对两侧有超载和一侧有超载的地表和基坑底位移分布云图显示:基坑底部土体发生蠕动、基坑外一定范围内的地表沉降呈抛物线形分布的特点。
基坑变形的分析主要为地下连续墙和墙后土体的变形分析。根据监测信息,按照影响变形的主要因素和参数,结合基坑变形机理和带来的危害把基坑变形分析分为三个阶段。第一阶段为基坑变形影响因素的分析,按照常规分析中的主次因素依次排列为土体力学参数和摩擦系数、地下连续墙设计参数、支撑结构设计参数、施工开挖与支撑顺序、被动区土体加固和超载情况六种影响因素,分别绘出每种影响因素对地下连续墙和地面的变形的曲线图,对曲线图作对比分析并总结出各影响因素合理的设计参数；通过敏感度系数的方法总结出影响基坑变形的主要因素。第二阶段为基坑变形控制标准的讨论,采用相似工程类比法引入上海、深圳、广州的基坑变形控制标准,提出本基坑工程变形的控制标准。第三阶段为基坑变形控制措施的提出,根据对基坑降水开挖的数值模拟和基坑变形的分析,从设计和施工两个方面提出控制基坑变形的措施。
将信息化施工技术应用于控制基坑变形领域的实践性、操作性受许多条件限制,如成本高、设备施工复杂等。因此,本文只能留于理论、数值模拟和监测数据的分析讨论上,暂时没有条件对分析讨论的结果进行反复的具体工程实践验证、调整、反分析。
综上所述,本文主要从理论、监测、技术三个方面对信息化施工技术在基坑变形控制中的应用进行分析研究。具体内容为信息化施工技术的原理、基于数值模拟的基坑变形分析和基坑变形的影响因素及控制措施。通过研究将得出以下三点对工程建设有参考价值的成果:
1、通过对基坑围护结构内部的抽水试验反分析、基坑工程边降水边开挖的施工方式和地下连续墙进行的有限元数值分析表明,地下连续墙起到了很好的隔水作用,基坑内部抽水对基坑外部土体的变形影响很小,模拟中所选取的土层计算参数可用作基坑降水开挖施工的依据,为具体工程的设计提供参考。
2、通过对基坑在两种超载情况下的数值模拟表明,忽略基坑仅一侧有超载作用的情况对基坑变形是不利的,为后续施工留下了安全隐患；在设计中应重视仅一侧有超载的情况并定量分析围护结构的变形,在施工中应对围护结构的变形做及时的监测,根据监测信息采取措施控制基坑的变形。
3、采用敏感度系数法来反映各影响因素对基坑变形影响的大小,是找出影响基坑变形主要因素、预防处理工程事故发生的一种重要方法,值得借鉴和推广。
基于以上本文要研究的内容,将信息化施工技术应用在周边环境条件要求严格的基坑工程中控制基坑变形,从理论、技术上是可行的,其操作简单、控制性好等优点使信息化施工技术在基坑工程中的应用前景非常广阔。随着人们自主创新能力的提高、科学技术的不断改进,信息化施工技术的成本也在降低；随着计算机数值模拟分析技术的发展和监测水平的提高,信息化施工技术在基坑工程中将得到广泛的应用。