CN110241870A - 一种基坑开挖监测***的布置方法以及基坑开挖监测*** - Google Patents

Abstract

本发明属于土木工程技术领域，尤其涉及一种基坑开挖监测***的布置方法以及基坑开挖监测***，本发明提供了一种基坑开挖监测***的布置方法，包括：建立基坑场地工程地质概化模型；建立基坑工程开挖响应分析计算模型；对基坑开挖响应进行仿真模拟；根据仿真模拟结果对开挖变形环境影响范围进行划分、对所述支护结构最大受力部位进行定位；在所述基坑坑壁布设至少一个基坑开挖响应数据采集装置；设置数据汇集传输装置。本发明提供的基坑开挖监测***的布置方法以基坑场地工程地质概化模型、基坑工程开挖响应分析计算模型为基础，依据仿真模拟结果确定基坑开挖响应数据采集装置的设置点，可以准确地定位危险点，提高了***数据采集和分析的准确性。

Description

一种基坑开挖监测***的布置方法以及基坑开挖监测***

技术领域

本发明属于土木工程技术领域，尤其涉及一种基坑开挖监测***的布置方法以及基坑开挖监测***。

背景技术

基坑是在基础设计位置按基底标高和基础平面尺寸所开挖的土坑。开挖前应根据地质水文资料，结合现场附近建筑物情况，确定开挖方案，并作好防水排水工作。

为做到深基坑开挖响应的全程监控，控制施工过程的风险，需在基坑周边建筑物、地铁隧道等处布置多种类型的监测项目，主要包括坑壁侧向变形观测、基坑支撑内力监测、周边土体沉降观测、建筑物和隧道变形观测等。

现有的基坑工程开挖响应监测大多根据施工人员的实际操作经验确定监测点，这种方式得到的监测点与实际工程的危险点或者关键点往往存在较大的偏差，使得***无法采集到关键数据，降低了***分析的准确性。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种基坑开挖监测***的布置方法，旨在解决现有的基坑工程开挖响应监测大多根据施工人员的实际操作经验确定监测点，这种方式得到的监测点与实际工程的危险点或者关键点往往存在较大的偏差，使得***无法采集到关键数据，降低了***分析的准确性的问题。

本发明实施例是这样实现的，一种基坑开挖监测***的布置方法，所述方法包括以下步骤：

根据工程地质、水文地质勘察数据和基坑开挖设计数据建立基坑场地工程地质概化模型；

根据基坑支护结构数据以及所述基坑场地工程地质概化模型建立基坑工程开挖响应分析计算模型；

根据所述基坑工程开挖响应分析计算模型以及基坑的岩土体物理力学参数、水力学参数和所述支护结构的物理力学参数，对基坑开挖响应进行仿真模拟；

根据仿真模拟结果对开挖变形环境影响范围进行划分、对所述支护结构最大受力部位进行定位；

根据所述开挖变形环境影响范围的划分结果以及所述支护结构最大受力部位的定位结果，在所述基坑坑壁布设至少一个基坑开挖响应数据采集装置；

设置数据汇集传输装置，所述数据汇集传输装置与所述基坑开挖响应数据采集装置连接，用于汇总采集到的基坑开挖响应数据并发送给客户端和/或服务器。

本发明实施例的另一目的在于提供一种基坑开挖监测***，所述***包括：

至少一个基坑开挖响应数据采集装置，所述基坑开挖响应数据采集装置的位置按照权利要求1所述的方法确定；以及

数据汇集传输装置，所述数据汇集传输装置与所述基坑开挖响应数据采集装置连接，用于汇总采集到的基坑开挖响应数据并发送给客户端和/或服务器；

所述客户端和/或服务器，与所述数据汇集传输装置通信，用于基坑开挖响应的远程监控。

本发明实施例提供的基坑开挖监测***的布置方法，以基坑工程开挖响应分析计算模型为基础，利用基坑的岩土体物理力学参数、水力学参数和所述支护结构的物理力学参数，对基坑开挖响应进行仿真模拟从而确定支护结构的最大受力部位，通过在确定出的最大受力部位设置基坑开挖响应数据采集装置可以采集到工程的危险点或者关键点的响应数据，从而提高了***数据采集以及分析的准确性，有利于保证施工安全。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种基坑开挖监测***的布置方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的基坑场地工程地质概化模型；

图3为本发明实施例提供的基坑支护结构示意图；

图4为开挖变形影响区域分布短边剖面示意图；

图5为开挖变形影响区域分布长边剖面示意图；

图6为基坑支护结构受力示意图；

图7为基坑监测平面布置图；

图8为本发明实施例提供的一种基坑开挖监测***的布置***的结构图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种元件，但除非特别说明，这些元件不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一个元件与另一个元件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一xx脚本称为第二xx脚本，且类似地，可将第二xx脚本称为第一xx脚本。

图1示出了本发明一个实施例提供的一种基坑开挖监测***的布置方法的流程图，具体可以包括步骤S102~步骤S112。

步骤S102，根据工程地质、水文地质勘察数据和基坑开挖设计数据建立基坑场地工程地质概化模型。

在本发明实施例中，如图2所示，工程地质数据包括但不限于施工场地的地质结构、地貌、土和岩石的物理性质、自然地质现象、天然建筑材料等；水文地质勘查数据包括但不限于地下以及地表水的分布、成因以及运动规律等数据；基坑开挖设计数据包括基坑的位置坐标，长、宽以及深度方向的尺寸等。

在本发明实施例中，概化模型即依据概化理论建立的模型，忽略了一些对结果影响较小的因素。基坑场地工程地质概化模型即依据概化理论建立的基坑施工场地的模型，其具体的建立过程以及使用的工具为本领域技术人员熟知，对本发明实施例对此不再赘述。

在本发明实施例中，基坑场地工程地质概化模型至少包括土层结构模型以及在土层结构模型上表示出的基坑开挖区。土层结构模型示出了土层在垂直方向上的分布情况以及开挖区域的相对位置以及尺寸，此为基坑场地工程地质概化模型的必要元素。此外，视具体开挖现场的情况，基坑场地工程地质概化模型还可以包括在土层结构模型上表示出的建筑物作用区域、地铁隧道、湖泊、山丘中的一种或多种，对于基坑开挖而言，除了土层地质结构之外，湖泊、山丘等地形特征也会对基坑开响应产生影响。此外，人工设施对基坑的开挖同样会带来较大的影响，特别是地城区进行开挖时，基坑周边建筑物的影响不可忽略。

在本发明实施例中，工程地质、水文地质勘察数据和基坑开挖设计数据是在工程设计规划阶段已经确定的数据，其来源可以是从施工场地现场采集、利用采集到的样本分析得出、利用软件模拟计算得出等，本发明实施例对于各项数据的具体来源不作具体限定。由于上述各类数据是基坑开挖工程必然涉及的，从数据来源上看，本发明的使用并不会增加工程规划、设计的负担，通过对现有数据的充分利用可以为工程的安全进行提供保障。

在本发明实施例中，作为一种可以实现的具体方式，基坑开挖设计数据可以来源于Autocad设计图纸；工程地质概化模型可以使用ANSYS软件建立。

步骤S104，根据基坑支护结构数据以及所述基坑场地工程地质概化模型建立基坑工程开挖响应分析计算模型。

在本发明实施例中，如图3所示，基坑支护结构包括但不限于内支撑、立柱、支护桩、腰梁以及冠梁等结构。对于各结构的数量以及彼此之间的连接关系，本发明实施例不作具体限定，上述各结构均为基坑开挖过程中的常用支护结构，根据基坑的具体尺寸可以设计各结构之间的具体布置形式。在本发明实施例所述基坑支护结构数据包括各支护结构的材料、物理性质、尺寸、位置以及连接方式等，其基本要求是满足进行受力分析的需要。

在本发明实施例中，基坑工程开挖响应分析计算模型为在基坑场地工程地质概化模型的基础上，增加基坑支护结构，同时考虑周边人工设施以及自然特征对基坑开挖响应的影响，通过模拟软件构建的模型。通过模型的方式模拟基坑开挖响应，可以在施工之前或者施工前期得到分析结果，从而指导施工的开展。

在本发明实施例中，作为一种可以实现的具体方式，坑工程开挖响应分析计算模型可以在FLAC3D软件中建立。

步骤S106，根据所述基坑工程开挖响应分析计算模型以及基坑的岩土体物理力学参数、水力学参数和所述支护结构的物理力学参数，对基坑开挖响应进行仿真模拟。

在本发明实施例中，基坑的岩土体物理力学参数、水力学参数和所述支护结构的物理力学参数在基坑开挖前的规划设计中就已经确定，在进行模拟仿真时直接运用已有数据即可。对于仿真模拟运用的工具，本发明实施例不作具体限制。

步骤S108，根据仿真模拟结果对开挖变形环境影响范围进行划分、对所述支护结构最大受力部位进行定位。

在本发明实施例中，通过模拟仿真结果可以确定开挖变形影响区域的分布以及支护结构各位置的受力大小。如图4-5所示，通过对开挖变形环境影响范围进行划分，可以确定开挖变形的区域分布，其中，开挖变形环境影响范围可以按影响的大小划分为主影响区、次影响区以及无影响区，根据主影响区内支护结构的受力大小，可以确定支护结构的危险点以及关键点，如图6所示；其中，危险点主要是指受力接近或者达到预设范围的点，关键点主要是指容易发生破坏或者对其它结构影响较大的点。通过对这两类点的定位，可以更好地监控整个工程的状态，保证施工的安全进行。

步骤S110，根据所述开挖变形环境影响范围的划分结果以及所述支护结构最大受力部位的定位结果，在所述基坑坑壁布设至少一个基坑开挖响应数据采集装置。

在本发明实施例中，基坑开挖响应数据采集装置选自基坑土体变形采集装置、支护结构受力采集装置、地下水位埋深采集装置、孔隙水压力采集装置中的一种或多种；其中，基坑土体变形采集装置可以选用基坑坑壁土体测斜仪，支护结构受力采集装置可以选用支护结构应力计，地下水位埋深采集装置可以选用基坑坑外和坑内地下水位计，孔隙水压力采集装置可以选用孔隙水压力计。布置之后的结果可以绘制于基坑监测平面布置图中，如图7所示，便于随时查看。

步骤S112，设置数据汇集传输装置，所述数据汇集传输装置与所述基坑开挖响应数据采集装置连接，用于汇总采集到的基坑开挖响应数据并发送给客户端和/或服务器。

在本发明实施例中，在基坑开挖现场或者附近，还可以设置数据汇集传输装置，用于汇总采集到的基坑开挖响应数据并发送给客户端和/或服务器，数据汇集传输装置与基坑开挖响应数据采集装置通过有线或者无线的方式相连，可以主动获取也可以被动接收基坑开挖响应数据采集装置采集到的基坑开挖响应数据，数据汇集传输装置还与客户端和/或服务器相连，可以将汇总的数据发送给客户端和/或服务器，实现***的远程监控。作为一种优化方式，客户端和/或服务器还可以通过数据汇集传输装置控制各个基坑开挖响应数据采集装置，例如开关控制等。

本发明实施例提供的基坑开挖监测***的布置方法，以基坑工程开挖响应分析计算模型为基础，利用基坑的岩土体物理力学参数、水力学参数和所述支护结构的物理力学参数，对基坑开挖响应进行仿真模拟从而确定支护结构的最大受力部位，通过在确定出的最大受力部位设置基坑开挖响应数据采集装置可以采集到工程的危险点或者关键点的响应数据，从而提高了***数据采集以及分析的准确性，有利于保证施工安全。

在一个实施例中，步骤S110之外还包括步骤S202。

步骤S202，根据所述开挖变形环境影响范围的划分结果以及所述支护结构最大受力部位的定位结果，确定基坑坑壁土体变形与地下水位观测钻孔的孔径、深度、垂直度参数。

在本发明实施例中，根据所述开挖变形环境影响范围的划分结果以及所述支护结构最大受力部位的定位结果，还可以确定基坑坑壁土体变形与地下水位观测钻孔的孔径、深度、垂直度参数。其中，钻孔的孔径以及深度直接影响到采集到的数据的精确度，要求钻孔的孔径与基坑开挖响应数据采集装置匹配；深度对基坑开挖响应数据采集装置也会产生影响，例如，当钻孔深度过小时，基坑开挖响应数据采集装置距离基坑壁面太近，容易受到基坑壁面不稳定因素的影响，而当深度较大时，基坑开挖响应数据采集装置不能很好的获取壁面变形数据；此外，钻孔的垂直度对于基坑开挖响应数据采集装置的安装也会产生影响，某些仪器要求垂直安装。

本发明实施例提供的基坑开挖监测***的布置方法不仅能够定位工程危险点以及关键点，在此基础上，还可以定量地给出变形量、应力的大小参考，利用这些数据，可以确定基坑开挖响应数据采集装置安装钻孔的尺寸，由于安装钻孔与基坑开挖响应数据采集装置是否匹配会直接影响数据采集的准确性，因此本发明通过给出钻孔的尺寸参考可以提高数据采集的准确性。

在一个实施例中，步骤S110之外还包括步骤S302。

步骤S202，根据所述开挖变形环境影响范围的划分结果以及所述支护结构最大受力部位的定位结果，确定所述基坑土体变形采集装置、支护结构受力采集装置、地下水位埋深采集装置、孔隙水压力采集装置的量程、分辨率以及精度。

在本发明实施例中，根据所述开挖变形环境影响范围的划分结果以及所述支护结构最大受力部位的定位结果，可以确定出支护结构或者基坑土体的最大变形量以及应力的范围，从而可以确定基坑土体变形采集装置、支护结构受力采集装置、地下水位埋深采集装置、孔隙水压力采集装置的量程、分辨率以及精度，使得基坑开挖响应数据采集装置与变形量或者应力大小的范围贴合，可以提高数据采集的准确性，防止因量程、分辨率以及精度不合适带来的数据误差。

本发明实施例提供的基坑开挖监测***的布置方法不仅能够定位工程危险点以及关键点，在此基础上，还可以定量地给出变形量、应力的大小参考，利用这些数据，可以确定基坑开挖响应数据采集装置量程、分辨率以及精度的大小，由于基坑开挖响应数据采集装置的量程、分辨率以及精度直接影响到采集到的数据是否准确，因此本发明通过给出基坑开挖响应数据采集装置量程、分辨率以及精度的参考可以提高数据采集的准确性。

图8示出了本发明实施例还提供了一种基坑开挖监测***，所述***包括：

至少一个基坑开挖响应数据采集装置，所述基坑开挖响应数据采集装置的位置按照权利要求1所述的方法确定；以及

数据汇集传输装置，所述数据汇集传输装置与所述基坑开挖响应数据采集装置连接，用于汇总采集到的基坑开挖响应数据并发送给客户端和/或服务器；

所述客户端和/或服务器，与所述数据汇集传输装置通信，用于基坑开挖响应的远程监控。

在本发明实施例中，基坑开挖响应数据采集装置的安装位置、钻孔大小、量程、分辨率以及精度可以根据本发明实施例提供的基坑开挖监测***的布置方法确定，此部分内容可以参考前文所述，此处不再赘述。

在本发明实施例中，数据汇集传输装置通过导线或者无线的方式与各个基坑开挖响应数据采集装置相连，将采集到的数据进行汇总后再发送给客户端或者服务器。可以理解 ，数据汇集传输装置除了数据汇总以及与客户端或者服务器通信的功能之外 ，还可以具备对数据进行初步处理的功能，本发明实施例对此不作具体限定。

在本发明实施例中，客户端或者服务器可以设置多个，通过多个客户端或者服务器可以分别对采集到的现场数据进行处理，从而达到对施工现场运程监控的作用。

本发明实施例提供了一种基坑开挖监测***，通过对施工现场进行模拟仿真的方式确定基坑开挖响应数据采集装置的设置位置、安装用的钻孔尺寸、量程、分辨率以及精度，从而可以提高数据采集的准确性；此外，设置了与客户端或者服务器相连的数据汇集传输装置，可以对各个基坑开挖响应数据采集装置采集到的数据进行汇总并发送给客户端或者服务器，从而实现施工现场的远程监控，有利于保证施工的安全。

应该理解的是，虽然本发明各实施例的流程图中的各个步骤按照箭头的指示依次显示，但是这些步骤并不是必然按照箭头指示的顺序依次执行。除非本文中有明确的说明，这些步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以以其它的顺序执行。而且，各实施例中的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基坑开挖监测***的布置方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

根据工程地质、水文地质勘察数据和基坑开挖设计数据建立基坑场地工程地质概化模型；

根据基坑支护结构数据以及所述基坑场地工程地质概化模型建立基坑工程开挖响应分析计算模型；

根据所述基坑工程开挖响应分析计算模型以及基坑的岩土体物理力学参数、水力学参数和所述支护结构的物理力学参数，对基坑开挖响应进行仿真模拟；

根据仿真模拟结果对开挖变形环境影响范围进行划分、对所述支护结构最大受力部位进行定位；

根据所述开挖变形环境影响范围的划分结果以及所述支护结构最大受力部位的定位结果，在所述基坑坑壁布设至少一个基坑开挖响应数据采集装置；

设置数据汇集传输装置，所述数据汇集传输装置与所述基坑开挖响应数据采集装置连接，用于汇总采集到的基坑开挖响应数据并发送给客户端和/或服务器。

2.根据权利要求1所述的一种基坑开挖监测***的布置方法，其特征在于，所述基坑场地工程地质概化模型包括土层结构模型以及在所述土层结构模型上表示出的基坑开挖区。

3.根据权利要求2所述的一种基坑开挖监测***的布置方法，其特征在于，所述基坑场地工程地质概化模型还包括在所述土层结构模型上表示出的建筑物作用区域、地铁隧道、湖泊、山丘中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的一种基坑开挖监测***的布置方法，其特征在于，所述基坑支护结构包括内支撑、立柱、支护桩、腰梁、冠梁。

5.根据权利要求1所述的一种基坑开挖监测***的布置方法，其特征在于，所述基坑开挖响应数据采集装置选自基坑土体变形采集装置、支护结构受力采集装置、地下水位埋深采集装置、孔隙水压力采集装置中的一种或多种。

6.根据权利要求5所述的一种基坑开挖监测***的布置方法，其特征在于，所述根据所述开挖变形环境影响范围的划分结果以及所述支护结构最大受力部位的定位结果，在所述基坑坑壁布设至少一个基坑开挖响应数据采集装置，此外还包括：

根据所述开挖变形环境影响范围的划分结果以及所述支护结构最大受力部位的定位结果，确定基坑坑壁土体变形与地下水位观测钻孔的孔径、深度、垂直度参数。

7.根据权利要求1所述的一种基坑开挖监测***的布置方法，其特征在于，所述根据所述开挖变形环境影响范围的划分结果以及所述支护结构最大受力部位的定位结果，在所述基坑坑壁布设至少一个基坑开挖响应数据采集装置，此外还包括：

根据所述开挖变形环境影响范围的划分结果以及所述支护结构最大受力部位的定位结果，确定所述基坑土体变形采集装置、支护结构受力采集装置、地下水位埋深采集装置、孔隙水压力采集装置的量程、分辨率以及精度。

8.一种基坑开挖监测***，其特征在于，所述***包括：

至少一个基坑开挖响应数据采集装置，所述基坑开挖响应数据采集装置的位置按照权利要求1所述的方法确定；以及

数据汇集传输装置，所述数据汇集传输装置与所述基坑开挖响应数据采集装置连接，用于汇总采集到的基坑开挖响应数据并发送给客户端和/或服务器；

所述客户端和/或服务器，与所述数据汇集传输装置通信，用于基坑开挖响应的远程监控。