基坑信息化施工法的发展及现状
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基 坑 信 息 化 施 工 法 的 发 展 及 现 状
宋 明健 ， 丁晓波 ， 黄会军
（ 中国十九冶集团有限公司 ， 四川成都 ６０ ３ ） １０ １
【 摘 要 】 信 息化施 工法是确保基 坑安全稳定的重要方法之一 。文章对 目 常用的信 ．－ ＿法的发 前 ｇｔ ｚ － ￣ ． －
展 及现状进行 了总结， 并分述 了各种 方法的基 本特 点 ， 并在 此基 础上 对各信 息化施 工方法进行 了对 比说 明，
稳能力变 化规律 ， 向一个 方 向， 即分 步增 强支 护结构 的支 护 能力 方向进行 相应调 节 ， 对另一 个方 向 ， 即支护 结构 负载 减
小 时 需 要 降低 支 护 强 度 的 方 向没 有 给 予 充 分 考 虑 。
—＿ ． ．
ｌ 信 息化 施工 法
基坑 时空 效应 一直 以来都 是岩 土界 的热 点和 难点 问题 之一 。由于岩 土特性及施 工扰动的不确定 性 ， 以及岩土 理论 体系 的不完善 ， 目前仍难 以准确把握基 坑实 际土压力和 变形
有 意 义 的 事 。这 方 面 的努 力 主要 包 括 以 下 几 个 方 面 。
１ １ 动 态设 计 ＋施 工 ．
向给予“ 前补偿 ” 丁 ＿ 处理 的 Ｊ９。其原理如 图 １ ’ ＿ Ｊ 所示 。
动态设计结合施工 的方法 ， 要 旨就是 设计过 程中 同时 其
考虑 开挖 过程和其他不确定 因素 的影 响 ， 计工作不 是根据 设
化规律 ， 动态设 计是分阶段地对基坑 岩土非线 性增量效 应 但
进行 反复分析计算 。在现有监测技 术欠完 善的现状 下 ， 设 其 计不 仅工作量大 ， 而且 设计结果也只能做 到对 阶段 内岩土 真 实状 态和力学特征 的近似把握或无 限趋近 ， 并不 能完全等 效 于土压力 及变形的真实状态 。 此外 ， 设计结论 多是要 求对 支 护体系 做补 强处 理 。 即通 过加宽 、 加粗或加密 支护 结构来 增加 支护 能力 ， 减小 支护 对 能力方面 的控制灵 活性 较差 ， 在土压 力和变形减 小时显 得保 守和不经济 。
【 文献标识码】 Ｂ
该方法主要考虑 了变 形总量 总是 随着施 工过 程不 断增 加的特点 。开始变 形小 ， 且多 在 弹性 变形 范畴 内 ， 续 变形 后 累积量逐渐增大 ， 可能因发 生过大的弹性 变形而过 渡到塑 并
性 变 形 和 破 坏 变 形 状 态 。 因 此 ， 开 始 变 形 较 小 时 ， 以 利 在 可
用 强度较小的支护措 施 ， 根据 变形发 展 ， 逐渐 增加 支护强 度 及 配套的支护措施 ， 确保 变形得 到有效 抑制 １ｌ ］ １ １ 。 ］ ２
确保基坑使用 期间的安全和稳定 ， 避免对工 后建筑物 与周边 环境造成 不 良影响 ， 采取信息 化施 工是很有必要 的。
分步施 加支护技术 基本都 是按 照岩 土 的渐进 变形 和 自
可能引起的变形变化过程进行实 时控 制。 该方法的典型代表有预应力锚杆 （ 、 索） 预应 力支撑等 。
［ 稿 日期］ ００—１ ２ 定 ２ １ ０一ｌ
［ 作者 简介］ 明健 （９７ ， 博 士 ， 宋 １７ 一） 男， 高级工 程师 。 主
１ ２ 分 步施 加 施 工 法 ．
偿变形后 ， 才会 进一 步 发 生可 能影 响 坑壁 安全 与 稳定 的 变 形 。这就使得坑壁 总的变形 量减 小 ， 安全可靠性得 到提 高。 预应力技术 只是 从整 体上 对最终 可 能引起 的变形 进行
防治处理 ， 虑的精度 并不是 很 高 ， 考 而且也 不能对 。
１ ３ 预 应 力技 术 ．
该方法认 为扰 动后 的变形总是不可避 免的 ， 这部分 变 且 形， 是可以在尚未发生 前 ， 给予 提前 考虑并 在变 形相 反的方
的时空演化规律 ， 对支 护结构 的可 靠性 是个 巨大 的考验 ， 这
也常常引起各种基坑 事故。 在未能准确定 量把握 施工 过程 中基坑 土压 力及 变形 的 实际大小时 ， 探讨符 合基坑变形规律 的施 工支护 措施是非 常
认 为 信 息 化 施 工是 将 来确 保 基 坑 安 全 稳 定 的 主 要 施 工发 展 方 向之 一 。
【 关键词 】 基坑 ； 变形 ； 支护 ； 动 态设计 ； 信 息化施工 【 中图分类号 】 Ｔ ９ Ｕ４ ２
基坑工程受不确定 因素影 响极 大 ， 如岩土 的个 性和 区域 性…、 土工 试验 的代表 性 、 工扰 动的不确 定性 Ｊ 温度 施 、 气候 影响 Ｊ４、 ’］ 流场和孔隙水压 的不稳 定性 等 ］ 。在这 ＿ 、 ［ 些影 响因素作用下 ， 基坑 的变形分析及控制显得尤为 复杂 。 目前国内外对支 护结构 能否 很好 地适 应整个 基坑 生存 期 内的力 及变形要求 ， 尚缺少有 效 的分析 方法 Ｅ Ⅲ 。为 ｌ １ ｉ ］
学参数重新设计 ， 调整下一工况 的施工 工艺和支护结构 。 该方法尽 管可以较好 地把 握施 工过 程 中基 坑 的变形 变
从图 １ 可看 出 ， 为避免 工后 可能发 生较 大 的变形 ， 别 特 在工前对 坑壁施 加一定的作用力 ，， 使得坑 壁 向工后 可能 变
形 相 反 的方 向发 生 补偿 变形 ， 后 的 变 形 要 先 越 过 该 部 分 补 工
（） ａ 可能 的变形 （ ） 前补偿 的变形 （ ） ｂｌ 丁 ｃ 工后 实际的变形
图 １ 预 应 力 效 果说 明
最初 工况 一次性完成 的 ， 而是 把监测 到 的 、 每一工 况下 受开
挖过程 和其他 不确定 因素影 响 的最 新 土压力 和变 形状 况等
作为条件 ， 反演力学 参数 ， 并用 这些 反演 的 即时 的最新 的力
宋 明健 ， 丁晓波 ， 黄会军
（ 中国十九冶集团有限公司 ， 四川成都 ６０ ３ ） １０ １
【 摘 要 】 信 息化施 工法是确保基 坑安全稳定的重要方法之一 。文章对 目 常用的信 ．－ ＿法的发 前 ｇｔ ｚ － ￣ ． －
展 及现状进行 了总结， 并分述 了各种 方法的基 本特 点 ， 并在 此基 础上 对各信 息化施 工方法进行 了对 比说 明，
稳能力变 化规律 ， 向一个 方 向， 即分 步增 强支 护结构 的支 护 能力 方向进行 相应调 节 ， 对另一 个方 向 ， 即支护 结构 负载 减
小 时 需 要 降低 支 护 强 度 的 方 向没 有 给 予 充 分 考 虑 。
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ｌ 信 息化 施工 法
基坑 时空 效应 一直 以来都 是岩 土界 的热 点和 难点 问题 之一 。由于岩 土特性及施 工扰动的不确定 性 ， 以及岩土 理论 体系 的不完善 ， 目前仍难 以准确把握基 坑实 际土压力和 变形
有 意 义 的 事 。这 方 面 的努 力 主要 包 括 以 下 几 个 方 面 。
１ １ 动 态设 计 ＋施 工 ．
向给予“ 前补偿 ” 丁 ＿ 处理 的 Ｊ９。其原理如 图 １ ’ ＿ Ｊ 所示 。
动态设计结合施工 的方法 ， 要 旨就是 设计过 程中 同时 其
考虑 开挖 过程和其他不确定 因素 的影 响 ， 计工作不 是根据 设
化规律 ， 动态设 计是分阶段地对基坑 岩土非线 性增量效 应 但
进行 反复分析计算 。在现有监测技 术欠完 善的现状 下 ， 设 其 计不 仅工作量大 ， 而且 设计结果也只能做 到对 阶段 内岩土 真 实状 态和力学特征 的近似把握或无 限趋近 ， 并不 能完全等 效 于土压力 及变形的真实状态 。 此外 ， 设计结论 多是要 求对 支 护体系 做补 强处 理 。 即通 过加宽 、 加粗或加密 支护 结构来 增加 支护 能力 ， 减小 支护 对 能力方面 的控制灵 活性 较差 ， 在土压 力和变形减 小时显 得保 守和不经济 。
【 文献标识码】 Ｂ
该方法主要考虑 了变 形总量 总是 随着施 工过 程不 断增 加的特点 。开始变 形小 ， 且多 在 弹性 变形 范畴 内 ， 续 变形 后 累积量逐渐增大 ， 可能因发 生过大的弹性 变形而过 渡到塑 并
性 变 形 和 破 坏 变 形 状 态 。 因 此 ， 开 始 变 形 较 小 时 ， 以 利 在 可
用 强度较小的支护措 施 ， 根据 变形发 展 ， 逐渐 增加 支护强 度 及 配套的支护措施 ， 确保 变形得 到有效 抑制 １ｌ ］ １ １ 。 ］ ２
确保基坑使用 期间的安全和稳定 ， 避免对工 后建筑物 与周边 环境造成 不 良影响 ， 采取信息 化施 工是很有必要 的。
分步施 加支护技术 基本都 是按 照岩 土 的渐进 变形 和 自
可能引起的变形变化过程进行实 时控 制。 该方法的典型代表有预应力锚杆 （ 、 索） 预应 力支撑等 。
［ 稿 日期］ ００—１ ２ 定 ２ １ ０一ｌ
［ 作者 简介］ 明健 （９７ ， 博 士 ， 宋 １７ 一） 男， 高级工 程师 。 主
１ ２ 分 步施 加 施 工 法 ．
偿变形后 ， 才会 进一 步 发 生可 能影 响 坑壁 安全 与 稳定 的 变 形 。这就使得坑壁 总的变形 量减 小 ， 安全可靠性得 到提 高。 预应力技术 只是 从整 体上 对最终 可 能引起 的变形 进行
防治处理 ， 虑的精度 并不是 很 高 ， 考 而且也 不能对 。
１ ３ 预 应 力技 术 ．
该方法认 为扰 动后 的变形总是不可避 免的 ， 这部分 变 且 形， 是可以在尚未发生 前 ， 给予 提前 考虑并 在变 形相 反的方
的时空演化规律 ， 对支 护结构 的可 靠性 是个 巨大 的考验 ， 这
也常常引起各种基坑 事故。 在未能准确定 量把握 施工 过程 中基坑 土压 力及 变形 的 实际大小时 ， 探讨符 合基坑变形规律 的施 工支护 措施是非 常
认 为 信 息 化 施 工是 将 来确 保 基 坑 安 全 稳 定 的 主 要 施 工发 展 方 向之 一 。
【 关键词 】 基坑 ； 变形 ； 支护 ； 动 态设计 ； 信 息化施工 【 中图分类号 】 Ｔ ９ Ｕ４ ２
基坑工程受不确定 因素影 响极 大 ， 如岩土 的个 性和 区域 性…、 土工 试验 的代表 性 、 工扰 动的不确 定性 Ｊ 温度 施 、 气候 影响 Ｊ４、 ’］ 流场和孔隙水压 的不稳 定性 等 ］ 。在这 ＿ 、 ［ 些影 响因素作用下 ， 基坑 的变形分析及控制显得尤为 复杂 。 目前国内外对支 护结构 能否 很好 地适 应整个 基坑 生存 期 内的力 及变形要求 ， 尚缺少有 效 的分析 方法 Ｅ Ⅲ 。为 ｌ １ ｉ ］
学参数重新设计 ， 调整下一工况 的施工 工艺和支护结构 。 该方法尽 管可以较好 地把 握施 工过 程 中基 坑 的变形 变
从图 １ 可看 出 ， 为避免 工后 可能发 生较 大 的变形 ， 别 特 在工前对 坑壁施 加一定的作用力 ，， 使得坑 壁 向工后 可能 变
形 相 反 的方 向发 生 补偿 变形 ， 后 的 变 形 要 先 越 过 该 部 分 补 工
（） ａ 可能 的变形 （ ） 前补偿 的变形 （ ） ｂｌ 丁 ｃ 工后 实际的变形
图 １ 预 应 力 效 果说 明
最初 工况 一次性完成 的 ， 而是 把监测 到 的 、 每一工 况下 受开
挖过程 和其他 不确定 因素影 响 的最 新 土压力 和变 形状 况等
作为条件 ， 反演力学 参数 ， 并用 这些 反演 的 即时 的最新 的力