信息化施工和动态设计在深基坑支护工程中的应用研究
贺利勇
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贺利勇,. 信息化施工和动态设计在深基坑支护工程中的应用研究[J]. 中国设计,2022.7. DOI:10.12721/ccn.2022.157388.
摘要:
随着城市基础设施的建立,特别是对旧城的改造与拓宽,对城市地下空间的合理利用要求也日益提高。为了满足项目建设的要求,我们将“信息化”与“动态设计”相结合,采用“信息反馈”的方式,对施工工艺、设计参数进行逐步调整,既能确保工程的安全性,又能降低工程的成本,又能使施工与设计相结合,以动态的方式进行基坑监测,将安全隐患降到最低。
关键词: 信息化深基坑施工支护工程动态设计应用
DOI:10.12721/ccn.2022.157388
基金资助:

随着经济快速发展,对城市的各种基础设施提出了更高的要求,而如何在有限的空间内满足众多人员需求,拓展地下空间为解决这一难题指引了方向。但是由于地下空间复杂、多种管道、深度以及大跨度,因此这都是必须加以解决。所以在“信息化建设”、“动态设计”的介入下,可以极大地减少工程的风险,确保工程的安全性。下面两个实例说明了“信息化建设”与“动态设计”在工程实施过程中所产生的社会和经济效益。

一、深基坑的基本功能

深基坑工程由基坑围护结构的设计、施工、开挖等组成,是一个复杂而繁琐的系统工程。深基坑工程的基本功能应满足:地下工程施工空间的要求与安全;主体工程地基与桩基的安全;周边环境的安全;有利于挖土及地下结构的建造;支护结构施工方便与经济合理等要求。

二、“信息化建设”与“动态设计”在某市国税局大楼地基中的应用

该国税局大楼是一座25层、四层地下室、5.5M2的大型办公大楼。基坑支护设计中,3根钢筋混凝土内支架,深18米左右,周围环境复杂,其中包括旧办公大楼和多个宿舍楼,靠近市政道路的五条管道纵横交错,给排水、电力、电线、煤气等设备,对基础设施的要求也很高。在工程建设中,由于土体条件比较复杂,土层厚度大,下面是比较厚的沙层,如果地基不注意,很容易发生塌方。这些外部条件对深基坑工程建设造成了很大的难度。在调研、实地勘察后,采取了切实可行、行之有效的措施,例如在旧楼填土区的一些支护桩内侧增设钢筋混凝土挡墙,在护桩转角处增设钢管支护,并在基坑中部设2列预留的锚索,在基坑中部设φ0.6 M的小直径桩基,以确保基坑的稳定。同时,在施工过程中,利用信息化建设对各种资料进行监测,取得了显著的效果。在施工中,D-e段沙层厚度大,土壤侵蚀严重,监测结果显示,是邻近宿舍发生塌陷。针对这种状况,我们已经采取了紧急的应对措施:

1.在锚杆间增设高压注浆法

2.在弧形拐角处进行二次灌浆。

最后,通过这种方法,宿舍楼主体不但不再下沉,而且有一定程度的回调。该问题得到了很好的解决,对于工程问题的及时处理非常重要。如何进行信息化建设,即对工期、人力、材料、机械、进度等问题进行全面的综合、科学的管理,使施工过程更精确、更及时。广泛运用电脑技术收集、存储和处理各类资料,使建筑工程的决策更为准确。

正是通过把“信息化建设”与“动态设计”运用到实际工程,从而保证了施工的效率,在不同的外部环境下,也可以很有效的解决问题,从而保证了深基坑的效率,目前的深基坑工程已达到了非常好的效益,是目前国内外十分先进的深基坑工程,无论是施工还是设计,都是世界上非常优秀的。

三、某市深基坑工程

某市深基坑建设项目的基本情况是:建设一座占地5000平方米、主体建筑33层、2层地下室、基坑深9.5m的地基。根据现场工程地质调查结果,可将其划分为四类:杂填土层、耕植土层、冲积层和沉积层。在四个区段,采取了不同的支护方法,即一、二层采用土钉法、预应力锚索、三、四层采用预应力锚索、面层加筋、喷浆支护。采用信息化建设对工程现场进行实时监控,对边坡稳定状态、安全程度进行动态监测,并根据工程参数和施工方案进行动态变化。相对来说,检验程序是评价边坡施工质量的一个重要指标。监测工程的水平位移监测、水位监测、斜监测、土钉拉力监测和压力监测。在基坑施工中,对70个竖向和10个水平方向进行了监测,并对各观测站进行了横向和纵向的监测。在基坑内留出两个倾斜孔洞,可以探测出基坑内的水平位移,并在该洞口内测量出水位的变化。土顶压是在一个剖面上进行的,共设31个监测点,监测各个施工阶段的压强。压力面监控是对喷嘴表面9个监测点的压力变化进行监测的。

在二楼支护施工时,我们发现靠近地面的地方有一条燃气管线,按原计划采用6个土钉支护,但因其变形比较大,我们采用了锚杆,并对其进行加固。在管线上增设水平和压力检测点。经过这一保护,我们密切结合施工工艺,将施工隐患消灭于萌芽状态,达到了设计、规范的要求。

在基坑工程中,我们还发现,由于施工工艺不同步,造成了基坑底部的水位偏低,后来我们改变了施工方式,使施工的锚杆与开挖保持一致,使水位逐渐回复到正常状态。因此,动态设计是非常重要的,可以根据实际情况而变化。从监测结果来看,该边坡的横向位移没有显著的变化,这就是满足了设计的要求。在整个基坑施工中,基坑周边的稳定性与安全性都得到了保证,并在信息化建设中得到了充分的体现,充分体现了该技术的有效性和实用性。

采用了“信息化”、“动态化”设计,对质量实施了较严格的管理,对施工全过程也实行了较有效的质量控制,从而防范了工程经营风险,并对问题进行了及时的解决。通过对施工全过程的可视化,既能减少项目成本,又能保证项目的顺利完成。本案例也为后期较深基坑项目的施工打下了良好的技术基础。

结论:在“信息化”、“动态设计”等技术应用于深基坑建设中,既可以实现对施工过程的动态监控,也可以将安全隐患降至最低。所产生的社会效益和经济效益是显而易见的,而且在减少项目成本的前提下,采用了最恰当的方法。严密的联合施工工艺将工程风险从萌芽状态消除,满足了产品设计与技术的需要。即工期,资金、物资、设备,工期等方面实行了全面的协调与合理的控制,使工程实施进程的更准确、更有效。“信息化建设”与“动态设计”在项目施工中的有效运用,不仅保证了工程的整体效率,同时也在复杂的外部环境下,也可以及时处理,确保了深基坑的安全和经济效益,是深基坑建设的优秀实例。

参考文献

[1]杜志娥.动态设计及信息化施工在基坑支护中的应用[D].2018

[2]刘志忠.西安地区深基坑边坡支护及其变形研究[D].2014

[3]潘珂.基于BIM技术深基坑工程信息化施工管理平台研究[D].2014

[4]张超文.支点法分析桩锚支护结构及基于监测数据的参数反演[D].2019

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