摘要：根據深基坑開挖和支護結構的工程特點，介紹了地下工程信息化施工的特點，并指出信息化施工技術是今后深基坑工程發展的必然趨勢。
　　關鍵詞：深基坑；信息化施工；穩定；監測；支護
　　伴隨現代城市的建設，如何能更有效的利用土地和空間日益得到重視。其中地下空間的應用也逐步走向了多樣化，人們對深基坑的開挖中所遇到的問題也開始了相應的探索和研究。深基坑開挖工程往往位于建筑密集、人口稠密的城區進行，通常周圍有重要的建(構)筑物和地下管網,基坑相鄰的建筑物又相當于較重的集中荷載，由此引起的土體變形將在一定程度上改變這些建筑物和地下管線的正常使用狀態，開挖深基坑有可能使其產生位移、沉降和變形,以至遭受破壞、造成嚴重的工程事故。因此，為了更加安全有效地進行深基坑開挖，就必須依靠現有的現場測試技術和先進的數值計算方法。
　　1、深基坑工程的特點
　　深基坑支護結構的設計、施工是一個綜合性的巖土工程難題。其特點如下：
　　（1）基坑支護具有基坑越來越深、工程地質條件越來越差、基坑周圍環境條件復雜多變、基坑支護方法眾多、基坑工程事故多等特點；
　　（2）支護工程造價高，但又多為臨時性結構，一般不愿投入太多資金。可是一旦出現事故，處理十分困難；
　　（3）施工過程中應盡量減少對周圍建筑物的影響；
　　（4）基坑周圍的土壓力很難準確確定，在開挖過程中它隨開挖深度、寬度、地下水等情況的變化而變化。因此，在深基坑開挖工程中，應當同時考慮強度、穩定、變形、土與墻體的共同作用及開挖過程的設計方法。
　　鑒于以上特點從而產生了一種新的施工設計方法，即信息化設計。即在深基坑施工過程中，通過對基坑支護結構、周圍的土體和相鄰的構筑物進行全面、系統的監測，而對基坑工程的安全性和對周圍環境的影響程度有全面的了解，以確保工程的順利進行，出現異常情況時能及時采取必要的應急工程措施。
　　2、信息化設計施工原理
　　基礎工程信息化施工是近年來新發展的一項施工技術。其原理是：在施工準備階段和施工期間，通過全面的觀測與測試，獲取新的資料信息，將獲得的實測參數與設計參數進行對比，重新確定新的施工參數，進而調整施工措施。
　　在地下工程信息化施工過程中，實測值可以作為輸入量用來反演周圍巖土的力學參數，檢驗地質狀況。將反演得來的力學參數應用于有限元分析方法中對施工過程圍巖穩定性進行分析。信息化設計施工流程見圖1。同時基坑信息化施工技術也是建設部于《建設部推廣應用和限制禁止使用技術》公告中推廣應用的技術：在深基坑施工過程中，在基坑側壁和支擋結構以及周邊建(構)筑物有代表性部位設置應力、應變、斜率和孔隙水壓與變形等測試元器件。通過對監測數據的分析，對設計成果進行預測和修正，調整施工方案，確保基坑和周邊環境的安全。此法適用于軟土地區或周邊環境要求嚴格的深基坑工程中。
　　
　　圖1信息化設計流程
　　3、信息化施工技術的三個重要步驟：
　　3.1施工監測及數據采集
　　監測時可以把開挖后圍巖和支護系統的變化動態作為判斷圍巖穩定性和支護系統可靠性的依據，把監測所獲得的數據加以處理，并與工程類比的經驗法相結合，建立一些必要的判斷數據，以及時調整、確定支護參數或進行施工方案決策。
　　監測數據必須填寫在為該項目專門設計的表格上。所有監測的內容都須寫明：初始值、本次變化量、累計變化量。工程結束后，應對監測數據，尤其是對報警值的出現，進行分析，繪制曲線圖，并編寫工作報告。在基坑降水及開挖期間，原則上每天觀測一次，如出現異常或險情，則加密監測，甚至一天24小時連續監測，以確保基坑開挖的安全，基礎底板澆筑完畢，每隔4～5天監測1次。每次監測的同時，需進行現場目測巡視，主要目的為：觀察是否出現滲漏水和塌方等現象。遇超過報警值時，應根據具體情況及時調整監測時間間隔，加密監測頻率，甚至跟蹤監測，以保證及時反饋信息。
　　3.2反演分析
　　反演分析是將施工監測得到的巖土的一些基礎信息通過計算來求解巖土體設計參數。其目的是把施工監測中采集到的信息以及通過反演分析獲得的參數反饋應用到設計當中去，進而對施工設計提出改進性意見或方案。由于施工時間緊促，因而對修改的施工方案和圖紙要在短期內完成。此外，還要考慮改后方案與整體工程的協調問題。
　　3.3穩定分析
　　穩定問題主要是一個巖土結構問題，一方面通過觀測和測量圍巖的應力狀態可以了解巖土結構；另一方面，將反演分析得到的巖土力學參數，應用于穩定分析。評價圍巖的穩定性，實質就是分析圍巖在施工過程中的應力變形。對深基坑工程而言，研究重點放在對圍巖承載能力的研究上，即以圍巖實際的應力水平來作為判斷圍巖穩定性的判據。通過對圍巖穩定性的分析，一方面用來指導后續施工，采取合理的支護措施；另一方面可以為類似工程地質條件提供可靠的實踐資料。
　　動態設計施工借助于工程計算中比較成熟的有限單元法，在施工過程中監測到的信息及時為設計人員所利用。通過分析這些信息以及時調整施工參數，提出下一步最優開挖方案。正反分析、仿真分析與優化分析在該方法中有機的結合起來，組成一個動態分析系統。
　　4、展望與結論
　　深基坑工程是一個施工周期長、造價高、綜合難度大的施工過程。據統計每年因設計問題而出現的工程事故大約占30%。因此，設計的好壞直接影響到基坑工程的安全穩定性。信息化設計是將監測技術、力學計算及經驗評估等融為一體的地下工程施工設計方法，易于一般工程技術人員理解，易于計算機實現，有待于進一步發展。
　　在目前的建筑狀況下，一座高層建筑物造價中通常有1/3要投資在基坑開挖支護上，而支護通常都為臨時性的建筑結構，在基礎施工完后便失去了其存在意義。然而，在前期施工過程中它卻占有舉足輕重的地位，一旦支護結構失穩，將會對周圍建筑產生極大破壞，不但造成巨大的經濟損失，甚至會危及人的生命安全。因此在深基坑工程開挖領域，信息化設計施工方法有著巨大而深刻的意義。但由于數值方法在介質力學模型建立、材料參數確定等方面應用所存在的困難和問題，其分析成果的工程應用還有待于進一步的研究。
　　目前信息化設計、施工技術在理論上還不太成熟，但隨著科技進步、施工手段的更新與完善，信息化設計施工必將成為深基坑開挖工程中的主流。
　　參考文獻：
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