一种冻融循环作用下深基坑工程的监测方法技术

本发明专利技术是一种冻融循环作用下深基坑工程的监测方法；包括通过有限元数值模拟软件建立冻融循环作用下深基坑工程的计算模型；建立基坑现场的实测系统；通过有限元计算模型通过数值计算得出支护结构内力与冻胀力的关系；通过基坑现场的实测系统得出外界温度与支护系统轴力的关系；从对工程实际进行模拟的角度，计算支护结构内力越冬期间的变化情况；实测系统的布置：温度测量的实测布置；锚杆应力应变测量的实测布置；基坑变形的实测。本方法结合理论分析、现场实测和有限元模拟结果，提出冻融循环作用下深基坑施工的安全防护与加固技术的新措施，从土体降排水、保温、支护结构系统改进和监测技术的结合来系统构建有效的深基坑支护安全保证措施。支护安全保证措施。支护安全保证措施。

【技术实现步骤摘要】
一种冻融循环作用下深基坑工程的监测方法


[0001]本专利技术涉及深基坑施工过程中的检测
，具体是一种冻融循环作用下深基坑工程的监测方法。

技术介绍

[0002]冻融作用对支护结构影响的研究经过了几十年的发展，无论在研究方法、研究内容还是冻胀防治措施上都取得了丰硕的成果，但仍有很多问题亟待解决。随着国家地区全面发展战略的实施，在冻胀区，超深、超大基坑越来越多，迫切需要解决存在的关键难点问题。围护体外侧的侧向土压力由支护桩及预应力锚杆体系所承担，当实际锚杆轴力与锚杆在平衡状态下应能承担的轴力（设计值）不一致时，将可能引起围护体系失稳。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于，针对冻融循环作用下深基坑施工，提出深基坑监测的测点布置、监测方法、监测手段、预警机制，结合数值仿真模拟结果和监测结果适时调整施工过程的工艺参数和提出积极有效的防护措施，以保证冻融循环作用下深基坑施工时基坑土体、围护结构及周边道路建筑的安全稳定性。
[0004]为了达到上述目的，本专利技术是这样实现的：一种冻融循环作用下深基坑工程的监测方法，包括步骤1、通过调研，结合理论分析，总结冻融循环作用下深基坑支护与非越冬期深基坑支护力学性能的差异以及原因，明确造成冻融循环作用下深基坑支护损伤破坏的关键因素；步骤2、通过有限元数值模拟软件建立冻融循环作用下深基坑工程的计算模型；步骤3、建立基坑现场的实测系统；步骤4、通过有限元计算模型通过数值计算得出支护结构内力与冻胀力的关系；通过基坑现场的实测系统得出外界温度与支护系统轴力的关系；从对工程实际进行模拟的角度，计算支护结构内力越冬期间的变化情况；其中，有限元计算模型和现场实测系统均分析以下参数的变化规律：(1)、预应力锚索轴力变化规律；
①
同一锚索不同部位轴力变化规律；
②
不同埋深锚索轴力变化规律；(2)、支护桩桩身侧向变形规律；(3)、不同保温措施与设置卸荷孔消除冻胀效果对比；步骤5、实测系统的布置：步骤5.1温度测量的实测布置：（1）、室外温度，采用温度计、温度表进行现场的温度变化情况；（2）、地表浅层：
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0m、
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0.5m、
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1m,
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1.5m、
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1.7m、
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2m、
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2.3m截面的温度数值，采用7
个光纤测温传感器；（3）、坑底土体温度，测试深度
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1.5m、
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2.3m，采用7个光纤测温传感器；（4）、围护桩后锚杆测温，分别在3层设置3个光纤测温传感器；（5）、土钉墙温度，测试深度
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2.3m，采用7个光纤测温传感器；步骤5.2、锚杆应力应变测量的实测布置（1）、测点布置：锚杆轴力监测点选择围护结构一圈锚杆共计10个截面上设置测点；（2）、锚索张拉监测：张拉锚索的过程中，要求锚索测力计的轴心线必须与锚索孔的轴线同轴，不能有偏心和夹角；张力的监测以锚索测力计读数为准，监测时，对锚索首先按次序分别预张拉到欲拉值并记录数据，然后再逐根缓慢加力，依次张拉到设计值时锁定，最终完成整束锚索张拉的工作，千斤顶卸载后读取锚索测力计稳定后的荷载为锚索测力计荷载；（3）、锚索应力测量采用振弦频率测定仪进行，当被测荷载作用在锚索测力计上，将引起弹性圆筒的变形并传递给振弦，转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率；电磁线圈激振钢弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至频率测定仪上，即测读出频率值，从而计算出作用在锚索测力计的荷载值；测量过程中应及时做好记录，记录时应记清各不同颜色线的读数，采集完数据后进行内业处理计算；（4）、锚索内力则从振弦式锚索测力计的读数而手工计算完成：锚索完成张拉后记录初始数据，即传感器的频率值；每次测量完成后，记录传感器的频率值、温度值、仪器编号、监测点编号和监测日期，并计算锚索轴力；振弦式锚索测力计的计算公式：式中：——被测锚索荷载值，k N；——仪器标定系数，kN/Hz2；——锚索测力计三弦实时测量频率平方的值的平均值，Hz2；——锚索测力计三弦频率平方的初始平均值，Hz2；步骤6、基坑变形的实测（1）、对基坑进行：边坡顶部、围护桩顶部的沉降与水平位移监测、支护桩桩身变形监测、土钉墙边坡位移监测、围护墙及土体深层水平位移监测；对应于锚杆应力测点；（2）、埋设方法：监测点采用埋设带有十字刻痕的道钉，在围护桩顶部凿开，绑扎钢筋，浇筑混凝土时，待混凝土达到强度后直接将道钉埋设在围护桩的顶部；（3）、在以上研究的结果基础上系统分析越冬期深基坑整体局部稳定性以及基坑支护的损伤破坏和基坑变形等情况，总结冻融循环作用下深基坑支护的施工工艺。
[0005]（4）、对于一旦发生冻融循环作用下基坑支护系统局部出现的破损所采取的应对策略，包括人员、周围道路和周边建筑的安全防护、出现破损和受力变形较大情况下的加固
方法和措施建议。
[0006]本检测方法的原理是：通过温度实测、应力应变实测与变形实测三个不同部分的测量范围，检测基坑的变化状态，其中，在锚杆应力测点设置带有十字刻痕的道钉监测点，通过该监测点对上述位置进行对应的监测，之后，再通过道钉进行直观的基坑变形测量。
[0007]本监测方法具有以下优势：1、提出一种研究方法，基于现场实测和有限元数值分析方法系统全面研究冻融循环作用下深基坑工作机理研究；采用数值模拟和监测技术研究冻融循环作用下深基坑工作性状变化规律研究；2、本方法结合理论分析、现场实测和有限元模拟结果，提出冻融循环作用下深基坑施工的安全防护与加固技术的新措施，从土体降排水、保温、支护结构系统改进和监测技术的结合来系统构建有效的深基坑支护安全保证措施。
[0008]3、通过比较不同保温措施对越冬期的深基坑支护性能的效果，通过数值模拟、现场实测等数据分析，经济性和可行性对比，选取适合工程特点的最佳技术措施，优化深基坑施工方案。
附图说明
[0009]图1为本专利技术所提出监测方法的示意图。
具体实施方式
[0010]以下通过具体实施例进一步说明本专利技术。
[0011]如图1所示，一种冻融循环作用下深基坑工程的监测方法，包括步骤1、通过调研，结合理论分析，总结冻融循环作用下深基坑支护与非越冬期深基坑支护力学性能的差异以及原因，明确造成冻融循环作用下深基坑支护损伤破坏的关键因素；步骤2、通过有限元数值模拟软件建立冻融循环作用下深基坑工程的计算模型；步骤3、建立基坑现场的实测系统；步骤4、通过有限元计算模型通过数值计算得出支护结构内力与冻胀力的关系；通过基坑现场的实测系统得出外界温度与支护系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种冻融循环作用下深基坑工程的监测方法，其特征是：包括步骤1、通过调研，结合理论分析，总结冻融循环作用下深基坑支护与非越冬期深基坑支护力学性能的差异以及原因，明确造成冻融循环作用下深基坑支护损伤破坏的关键因素；步骤2、通过有限元数值模拟软件建立冻融循环作用下深基坑工程的计算模型；步骤3、建立基坑现场的实测系统；步骤4、通过有限元计算模型通过数值计算得出支护结构内力与冻胀力的关系；通过基坑现场的实测系统得出外界温度与支护系统轴力的关系；从对工程实际进行模拟的角度，计算支护结构内力越冬期间的变化情况；其中，有限元计算模型和现场实测系统均分析以下参数的变化规律：(1)、预应力锚索轴力变化规律；
①
同一锚索不同部位轴力变化规律；
②
不同埋深锚索轴力变化规律；(2)、支护桩桩身侧向变形规律；(3)、不同保温措施与设置卸荷孔消除冻胀效果对比；步骤5、实测系统的布置：步骤5.1温度测量的实测布置：（1）、室外温度，采用温度计、温度表进行现场的温度变化情况；（2）、地表浅层：
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2.3m截面的温度数值，采用7个光纤测温传感器；（3）、坑底土体温度，测试深度
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2.3m，采用7个光纤测温传感器；（4）、围护桩后锚杆测温，分别在3层设置3个光纤测温传感器；（5）、土钉墙温度，测试深度
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【专利技术属性】
技术研发人员：孙鹏，赵子淇，
申请(专利权)人：上海宝冶集团有限公司，
类型：发明
国别省市：