[00150241]超深地下综合体施工全自动监控及变形主动控制研究

本项目应用于土木与建筑工程领域。在基坑工程中,监测的重要性不言而喻。传统的人工监测方法,采样频率低,采样点数有限,提供的信息量不足,不能及时反馈基坑整体变形信息,导致开挖过程中不能做到提前预报,也不一定准确地判定基坑的整体稳定。在超深基坑建设过程中研究基坑变形的全自动监控技术及全空间激光量测技术,并结合一定的分析方法对多次开挖下的围护结构及土体位移、以及周边环境的影响进行预测,对于促进全自动监控技术在上海轨道交通建设中的推广应用,在理论指导和实际解决方案上都具有实际意义。 另一方面,城市地铁深基坑工程是一个典型的非线性系统,影响深基坑工程的不确定因素较多：土性参数的不确定性和多样性、地下承压水、周围环境的复杂性、随时间的变异性、施工中的人为因素及施工质量等,使得深基坑工程具有多输入、多输出、不确定干扰源的复杂系统。而基坑的变形关系到基坑整体稳定性及周边环境,如何选择合适的方法进行有效的变形预测并反馈于施工,对评价基坑的安全性及施工的改善具有一定的指导意义。 为此,本课题开展了超深地下综合体施工全自动监控及变形主动控制研究的研究,取得了如下研究成果： （1）、超深地下综合体施工全自动监控系统 以淮海中路站基坑工程为依托,建立了超深地下综合体施工全自动监控系统,包括集成地下连续墙变形、支撑轴力、基坑周边水位和基坑周边建筑物变形自动监测技术的全自动监控体系,以及相应的自动化监测管理平台。 （2）、超深基坑开挖变形及周边环境影响监测报告 针对淮海中路站首先施工的北标准段及北端头井分区,采用超深地下综合体施工全自动监控系统实施自动监测,完成基坑开挖变形及周边环境影响监测报告。 （3）、基于三维激光扫描技术的基坑整体变形监测技术成果报告 本项目首次将三维激光扫描技术应用于深基坑工程的变形监测中,采用三维激光扫描技术采集基坑地下连续墙的空间坐标数据（点云）,通过对点云数据进行三维建模,获得全空间的地下连续墙模型,通过比较不同时期的地下连续墙模型获取基坑的整体变形,并可在任意位置截取剖面数字图像数据与测斜数据进行比较。采用该方法获取了基坑的整体变形数据,为日后同类型的监测项目提供了一个应用范例。 （4）、基于三维激光扫描和BIM技术的基坑工程项目进度管理应用 本项目探讨了将三维激光扫描技术和BIM（建筑信息模型）技术结合的可行性,认为一旦将BIM和激光扫描技术有效地结合,利用三维激光扫描及时、海量的现场数据,以及BIM的三维可视化模型,就可以实现现场情况的及时反馈,工程项目参与各方都可以及时了解到工程的进展情况,针对突发的状况,也就可以做出及时的调整,真正意义上实现进度管理的动态筹划,为整个工程项目带来巨大的经济效益。 （5）、基于施工反馈的自适应变形预测数值计算程序及其预测计算 采用数值模拟方法,对淮海中路站的基坑及其邻近建构筑物进行建模分析。对首先施工的北基坑进行数值模拟,结合现场监测数据对岩土模型参数进行反馈分析,给出了淮海中路站基坑岩土模型的参数建议取值。根据北基坑反馈得到的岩土模型参数,对南端头井基坑和邻近的卜令公寓及地铁1号线区间隧道进行变形预测分析。 由于国民经济的迅速发展,特别是市中心区域土地的稀缺性,当今城市的地下空间开发越来越多,因此深基坑工程已成为岩土工程的重要课题之一。对超深基坑施工的自动监控和主动变形控制技术进行研究,保障施工安全,减少事故发生,具有极大的社会效益和经济效益。同时,越来越大型的地下工程,将来会不断出现,本研究对今后类似了项目有着极大借鉴作用。 本项目为轨道交通车站与周边物业共同开发的超深地下综合体,由于上海地区土质和地下水的原因,施工难度大,安全级别要求高,在施工期利用全自动监控系统对基坑内部围护结构体系及周边环境进行监测,根据施工反馈数据预测并主动控制基坑变形,在节省人力物力的情况下对保障施工顺利进行有着积极作用。