一種自動控制地下連續(xù)墻水平位移的基坑支護(hù)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及的是一種建筑工程技術(shù)領(lǐng)域中的技術(shù)方法，具體是一種自動根據(jù)地下 水位變化控制液壓千斤頂W減小地下連續(xù)墻水平位移的基坑支護(hù)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國沿海軟±地區(qū)需開挖基坑的建筑工程日益增多。由于沿海地區(qū)地下水位普遍 較高，在基坑開挖時一般都需進(jìn)行基坑內(nèi)潛水預(yù)降水。目前最常用的基坑降水方法是井點 降水法：在基坑開挖前，預(yù)先在基坑周圍埋設(shè)一定數(shù)量的濾水管（井），并用抽水設(shè)備抽水， 使基坑內(nèi)地下水位下降，從而確保待開挖上體始終保持干燥。該方法簡單成熟，效果明顯且 經(jīng)濟性較好。但是，基坑內(nèi)潛水預(yù)降水會導(dǎo)致基坑內(nèi)外地下水位產(chǎn)生差異，進(jìn)而導(dǎo)致地下連 續(xù)墻兩側(cè)±體的應(yīng)力場發(fā)生改變。由于地下連續(xù)墻在軟±中處于類似"懸臂梁"的狀態(tài)，運 種應(yīng)力場的改變極易造成地下連續(xù)墻向基坑內(nèi)產(chǎn)生水平位移。
[0003] 地下連續(xù)墻的水平位移，對其自身的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和基坑整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性都會產(chǎn) 生較大的影響。較大的水平位移還會造成地下連續(xù)墻的彎曲變形，運種變形可能會引起地 下連續(xù)墻的開裂，給基坑滲漏留下隱患。鄭剛和曾超峰于2013年在《巖±工程學(xué)報》發(fā)表的 《基坑開挖前潛水降水引起的地下連續(xù)墻側(cè)移研究》一文中通過對天津3號線某車站基坑工 程開挖前降水的試驗觀察，指出基坑開挖前的潛水預(yù)降水可導(dǎo)致顯著的地下連續(xù)墻水平位 移，引起基坑外地面及建（構(gòu)）筑物沉降，從而影響基坑周圍建（構(gòu)）筑物的安全。此外， 地下連續(xù)墻的水平位移會造成基坑周圍±體的變形和±體內(nèi)應(yīng)力場的改變，造成基坑周圍 地下管線的側(cè)向變形，對地下管線的安全性和使用壽命產(chǎn)生影響。
[0004] 盡管基坑開挖前潛水預(yù)降水引起地下連續(xù)墻水平位移造成的基坑變形不容忽 視，但目前相關(guān)的應(yīng)對措施還比較缺乏。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，申請專利號為： 200710172543. 1，公開號為：CN101463606A，專利名稱為：基坑可控式液壓鋼支撐及其應(yīng) 用，該專利自述為"通過計算機控制的液壓系統(tǒng)實現(xiàn)支撐軸力自動調(diào)節(jié)補償"。然而，該專利 在計算機控制的調(diào)節(jié)依據(jù)仍需人工捜集，并未真正實現(xiàn)自動根據(jù)施工條件變化進(jìn)行支撐軸 力補償。而且潛水預(yù)降水造成的地下連續(xù)墻兩側(cè)地下水位差異是一個動態(tài)過程，所W由地 下水位差異引起的地下連續(xù)墻水平位移也是一個動態(tài)過程，而通過人工捜集的方式肯定無 法做到實時的動態(tài)調(diào)節(jié)。因此，上述專利提出的方法在支撐力補償?shù)淖詣踊潭群涂刂凭?度上仍有進(jìn)一步提高的空間。

【發(fā)明內(nèi)容】
陽0化]本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提出一種自動控制地下連續(xù)墻水平位移的 基坑支護(hù)方法，根據(jù)基坑工程條件進(jìn)行數(shù)值模擬，確定關(guān)于地下水位變化引起需補償支撐 力值的計算公式，利用地下水位測量儀自動監(jiān)測地下水位變化，利用液壓千斤頂對水平支 撐自動進(jìn)行支撐力補償，從而減小基坑內(nèi)潛水預(yù)降水引起的地下連續(xù)墻水平位移。
[0006] 本發(fā)明方法是通過W下技術(shù)方案實現(xiàn)的，包括W下步驟：
[0007] 第一步：沿基坑長度方向布置一組水平支撐，在每組水平支撐中點處布置豎向支 撐，并在豎向支撐頂部固定鋼板平臺；所述水平支撐中設(shè)置有液壓千斤頂；
[0008] 優(yōu)選地，所述一組水平支撐是指由2根鋼支撐、2臺液壓千斤頂，1臺配套的油累和 2個壓力傳感器組成的水平支撐；將2臺液壓千斤頂?shù)撞恐睾虾笱厮街畏较驍R置于鋼 板平臺中屯、處，2個液壓千斤頂通過油管與對應(yīng)的油累組成同步頂，在液壓千斤頂頂端水平 放置壓力傳感器，壓力傳感器和地下連續(xù)墻之間水平放置鋼支撐，鋼支撐一端與地下連續(xù) 墻固接，另一端擱置于鋼板平臺；鋼支撐長度應(yīng)確保液壓千斤頂、壓力傳感器和鋼支撐緊密 接觸。更優(yōu)選地，鋼支撐采用外徑為160~200mm，厚度為6~10mm的圓形鋼管支撐。
[0009] 優(yōu)選地，所述豎向支撐是指由4根角鋼和若干綴板構(gòu)成的格構(gòu)柱，格構(gòu)柱頂部標(biāo) 高較地下連續(xù)墻頂部標(biāo)高低0~0. 5m，格構(gòu)柱底部標(biāo)高與基坑底部標(biāo)高相同，并滿足承載 力要求。
[0010] 優(yōu)選地，所述固定鋼板平臺是指：取一塊邊長為1000~1500mm、厚度為6~10mm 的方形鋼板，水平放置于豎向支撐頂部，鋼板底面與豎向支撐用焊接固定。
[0011] 優(yōu)選地，沿基坑長度方向每隔5~7m布置一組水平支撐。
[0012] 第二步：每組水平支撐均配置地下水位測量儀、水位監(jiān)測器、前端控制器和壓力監(jiān) 測器；其中：水位監(jiān)測器實時記錄地下水位測量儀實時測得的地下水位深度，確定地下連 續(xù)墻兩側(cè)地下水位深度的差值，并自動將地下水位深度的差值上傳到中屯、控制裝置；
[0013] 前端控制器接收中屯、控制裝置下達(dá)的指令，控制液壓千斤頂?shù)挠屠鄣膯优c關(guān) 閉；
[0014] 壓力監(jiān)測器實時記錄壓力傳感器監(jiān)測到的壓力值，并將壓力差值上傳至中屯、控制 裝置，其中壓力差值是指壓力傳感器開始工作后某時刻的壓力值與初始時刻壓力值之差；
[0015] 中屯、控制裝置是一臺計算機設(shè)備，該設(shè)備能接收水位監(jiān)測器上傳的地下水位深度 差值，由計算公式確定需補償支撐力值，并通過對壓力監(jiān)測器上傳的壓力差值與需要補償 支撐力值的自動比對，選擇和下達(dá)操作指令；其中，計算公式是指
[0016] 式中：F為需補償支撐力值，kN;a為由擬合得到的系數(shù)；h為地下水位深度差值， m ;EI為地下連續(xù)墻剛度，kN · m2; 丫為地下連續(xù)墻深度內(nèi)±層的平均重度，kN/m3;H為地下 連續(xù)墻埋深，m ;
[0017] 優(yōu)選地，每組水平支撐對應(yīng)配置4個地下水位測量儀，1個水位監(jiān)測器，1個前端控 制器，1個壓力監(jiān)測器；4個地下水位測量儀沿水平支撐方向分別布置于距2道地下連續(xù)墻 內(nèi)外兩側(cè)各3m處，埋置深度為基坑設(shè)計深度的1. 5~2倍，并各自通過數(shù)據(jù)線與1個水位 監(jiān)測器連接；每組水平支撐中2臺液壓千斤頂對應(yīng)的1臺油累與1個前端控制器用數(shù)據(jù)線 連接；每組水平支撐中2個壓力傳感器分別與1個壓力監(jiān)測器用數(shù)據(jù)線連接；用數(shù)據(jù)線將 各個水位監(jiān)測器、前端控制器、壓力監(jiān)測器與中屯、控制裝置連接。
[0018] 需補償支撐力值是指：為使地下連續(xù)墻在基坑內(nèi)外地下水位深度存在差值時保證 水平位移最小，水平支撐需要增加的水平支撐力值；
[0019] 第Ξ步：根據(jù)基坑工程條件，用有限元軟件建立數(shù)值模型；利用數(shù)值模型，模擬地 下水位深度差值每增加一定數(shù)值所需補償支撐力值；根據(jù)模擬得到的地下水位數(shù)據(jù)和需補 償支撐力值，通過數(shù)據(jù)擬合，確定上述計算公式中的參數(shù)a ;啟動中屯、控制裝置后輸入計算 公式；
[0020] 所述基坑工程條件是指：基坑尺寸，地面至基坑設(shè)計深度3倍范圍內(nèi)的±層信息， 地下水位深度，地下連續(xù)墻的深度、厚度和剛度。
[0021] 其中，±層信息是指由鉆孔取±法確定的各±層厚度及由室內(nèi)密度試驗、Ξ軸試 驗、常規(guī)單向壓縮試驗、變水頭滲透試驗確定的各±層±體物理特性。
[0022] 所述鉆孔取±法是指：用厚壁取±設(shè)備，在基坑現(xiàn)場從地面至基坑設(shè)計深度的3 倍取±，用于做室內(nèi)常規(guī)±工試驗，取±量根據(jù)試件量確定，W每層±不少于Ξ個試件為 宜。
[0023] 所述室內(nèi)密度試驗是指：通過環(huán)刀法獲取±樣測得各±層的濕密度，并計算相應(yīng) 的重度；將±樣烘干，測定各層樣的干密度，通過測定的干密度和濕密度換算±體的孔 隙比，確定±的飽和重度。
[0024] 所述Ξ軸試驗是指：通過固結(jié)不排水試驗確定砂±的有效粘聚力C和有效內(nèi)摩擦 角F;通過Ξ軸剪力儀測定±的靜止側(cè)壓力系數(shù)K。，通過W下公式確定±的泊松比V : 陽0巧]
[00%] 所述的常規(guī)單向壓縮試驗是指：通過常規(guī)單向壓縮儀測得