[00150241]超深地下綜合體施工全自動監控及變形主動控制研究

本項目應用于土木與建筑工程領域。在基坑工程中,監測的重要性不言而喻。傳統的人工監測方法,采樣頻率低,采樣點數有限,提供的信息量不足,不能及時反饋基坑整體變形信息,導致開挖過程中不能做到提前預報,也不一定準確地判定基坑的整體穩定。在超深基坑建設過程中研究基坑變形的全自動監控技術及全空間激光量測技術,并結合一定的分析方法對多次開挖下的圍護結構及土體位移、以及周邊環境的影響進行預測,對于促進全自動監控技術在上海軌道交通建設中的推廣應用,在理論指導和實際解決方案上都具有實際意義。 另一方面,城市地鐵深基坑工程是一個典型的非線性系統,影響深基坑工程的不確定因素較多：土性參數的不確定性和多樣性、地下承壓水、周圍環境的復雜性、隨時間的變異性、施工中的人為因素及施工質量等,使得深基坑工程具有多輸入、多輸出、不確定干擾源的復雜系統。而基坑的變形關系到基坑整體穩定性及周邊環境,如何選擇合適的方法進行有效的變形預測并反饋于施工,對評價基坑的安全性及施工的改善具有一定的指導意義。 為此,本課題開展了超深地下綜合體施工全自動監控及變形主動控制研究的研究,取得了如下研究成果： （1）、超深地下綜合體施工全自動監控系統 以淮海中路站基坑工程為依托,建立了超深地下綜合體施工全自動監控系統,包括集成地下連續墻變形、支撐軸力、基坑周邊水位和基坑周邊建筑物變形自動監測技術的全自動監控體系,以及相應的自動化監測管理平臺。 （2）、超深基坑開挖變形及周邊環境影響監測報告 針對淮海中路站首先施工的北標準段及北端頭井分區,采用超深地下綜合體施工全自動監控系統實施自動監測,完成基坑開挖變形及周邊環境影響監測報告。 （3）、基于三維激光掃描技術的基坑整體變形監測技術成果報告 本項目首次將三維激光掃描技術應用于深基坑工程的變形監測中,采用三維激光掃描技術采集基坑地下連續墻的空間坐標數據（點云）,通過對點云數據進行三維建模,獲得全空間的地下連續墻模型,通過比較不同時期的地下連續墻模型獲取基坑的整體變形,并可在任意位置截取剖面數字圖像數據與測斜數據進行比較。采用該方法獲取了基坑的整體變形數據,為日后同類型的監測項目提供了一個應用范例。 （4）、基于三維激光掃描和BIM技術的基坑工程項目進度管理應用 本項目探討了將三維激光掃描技術和BIM（建筑信息模型）技術結合的可行性,認為一旦將BIM和激光掃描技術有效地結合,利用三維激光掃描及時、海量的現場數據,以及BIM的三維可視化模型,就可以實現現場情況的及時反饋,工程項目參與各方都可以及時了解到工程的進展情況,針對突發的狀況,也就可以做出及時的調整,真正意義上實現進度管理的動態籌劃,為整個工程項目帶來巨大的經濟效益。 （5）、基于施工反饋的自適應變形預測數值計算程序及其預測計算 采用數值模擬方法,對淮海中路站的基坑及其鄰近建構筑物進行建模分析。對首先施工的北基坑進行數值模擬,結合現場監測數據對巖土模型參數進行反饋分析,給出了淮海中路站基坑巖土模型的參數建議取值。根據北基坑反饋得到的巖土模型參數,對南端頭井基坑和鄰近的卜令公寓及地鐵1號線區間隧道進行變形預測分析。 由于國民經濟的迅速發展,特別是市中心區域土地的稀缺性,當今城市的地下空間開發越來越多,因此深基坑工程已成為巖土工程的重要課題之一。對超深基坑施工的自動監控和主動變形控制技術進行研究,保障施工安全,減少事故發生,具有極大的社會效益和經濟效益。同時,越來越大型的地下工程,將來會不斷出現,本研究對今后類似了項目有著極大借鑒作用。 本項目為軌道交通車站與周邊物業共同開發的超深地下綜合體,由于上海地區土質和地下水的原因,施工難度大,安全級別要求高,在施工期利用全自動監控系統對基坑內部圍護結構體系及周邊環境進行監測,根據施工反饋數據預測并主動控制基坑變形,在節省人力物力的情況下對保障施工順利進行有著積極作用。