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信息化在基坑工程安全中的应用

309 2021-11-01 10:00:32

概述

信息化的概念起源于20世纪60年代的日本,首先是由一位日本学者提出来的,而后被译成英文传播到西方,西方社会普遍使用的"信息社会"和"信息化"概念是20 世纪70年代后期才开始的。我们国家在1997年召开了首届全国信息化工作会议,对信息化定义为;指培育、发展以智能化工具为代表的新的生产力并使之造福于社会的历史过程。由于岩土性质的复杂性和不确定性,以及基坑工程是临时性工程从而在设计中安全储备度不高,决定了基坑工程是一项风险工程,需要在开挖过程中进行观察判断以保证基坑的安全性和周围环境的安全,也应进行信息化施工。

基坑的信息化施工有一个发展过程,是随着计算机技术和测试技术的发展而逐渐兴起的。早期在基坑施工过程中往往是凭工程技术人员的经验来判断施工过程中的安全性,或者安装测试元件,根据施工过程中的测试结果进行事后分析,对施工过程中可能出现的重大质量、安全问题主要是靠工程技术人员积累经验和资料,而事后的观测不能直接指导当前工程的施工,主要为工程的安全施工积累经验,同时验证原有设计方案的合理性。造成这种情况的主要原因在于测试手段的落后和匮乏,如基坑侧壁的深层变形数据的读取与处理分析需要较长的时间,无法做到与施工同步,土中的应力与围护桩的受力的测试缺少有效的测试手段等。

信息化施工是在施工过程中,通过设置各种元件和仪器,实时收集现场数据并加以分析,做到信息的处理同步化,以根据分析结果对原设计和施工方案进行必要的调整,并反馈到下一施工过程中,对下一阶段的施工进行分析和预测,从而保证工程施工安全地运行。信息化施工技术是在现场测量技术、计算机技术以及管理技术的基础上发展起来的,要进行信息化施工,应当具备的条件包括满足检测要求的仪器和元件;可以实时进行检测;有相应的预测模型和分析方法;应用计算机进行分析。及时掌握可靠的信息是信息化施工中分析、预测的基础,科学技术的发展使现在的测试技术水平大大提高,计算机的广泛应用使得可以对工程施工过程进行实时监测,并能够迅速处理数据,及时指导正在进行的施工。

对干基坑工程来说。信息化施工的基本指导方法主要为理论方法和经验方法。理论方

法就是利用现有的设计理论和方法,进行工程的设计,并计算出相应的变形量。包括深层土体位移、地表沉降、围护桩内力等。按照设计进行施工并进行监测,如果实测结果与设计结果存在较大偏差,说明对于现结构,原来设计时所采用的参数不一定正确,或其他影响因素在设计方法中未加以考虑。通过一定的方法反算设计参数,如果监测结果与计算数据接近,则表明采用设计参数合理。经验方法则需要根据当地类似工程的经验提出一个变形量,监测结果以此数据进行比较分析。

与基坑的信息化施工相对应的就是基坑的动态设计,两者是相互关联的。传统的深基坑设计是根据基坑开挖的最终状态为基础,采用极限平衡的分析方法。验算基坑土体在设计支护条件下的稳定性。这种设计方法是在特定的空间域内对工程项目进行的静态设计,而在实际工程中包括土质在内的多种参数都是变化的,需要进行动态的考虑。为了解决这一矛盾应根据施工过程中反馈的信息不断对设计加以修正。这就是动态设计的思想。深基坑工程的动态设计就是在时间域内和空间域内对工程项目进行设计计算,将设计与施工过程紧密结合起来,从而扩展了设计范畴,充实了设计内容,完善了设计质量。

基坑的动态设计依赖于信息化的基坑监测。基坑动态设计时建立动态的设计计算模型,对预定的施工过程进行预测分析,并将分析结果与施工监测的信息进行比较分析。由于预测时采用的土体参数难以反映施工现场的复杂情况,两者之间可能存在不相符合的情况。此时可以将实测的数据信息作为已知的参数,利用反分析方法得到场地的主要参数,然后利用这些参数通过计算模型预测下一阶段施工中支护结构的性状,再通过信息采集系统收集下一阶段施工中的信息。如此反复地循环,就可以使基坑工程的设计变成动态设计。在每一个循环中,如果采集得到的信息与预测结果相差较大,便可以修改原来的方案,从而使得设计更加合理,更加接近于真实情况。

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