一种自动控制地下连续墙水平位移的基坑支护方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及的是一种建筑工程技术领域中的技术方法，具体是一种自动根据地下 水位变化控制液压千斤顶W减小地下连续墙水平位移的基坑支护方法。
【背景技术】
[0002] 我国沿海软±地区需开挖基坑的建筑工程日益增多。由于沿海地区地下水位普遍 较高，在基坑开挖时一般都需进行基坑内潜水预降水。目前最常用的基坑降水方法是井点 降水法：在基坑开挖前，预先在基坑周围埋设一定数量的滤水管（井），并用抽水设备抽水， 使基坑内地下水位下降，从而确保待开挖上体始终保持干燥。该方法简单成熟，效果明显且 经济性较好。但是，基坑内潜水预降水会导致基坑内外地下水位产生差异，进而导致地下连 续墙两侧±体的应力场发生改变。由于地下连续墙在软±中处于类似"悬臂梁"的状态，运 种应力场的改变极易造成地下连续墙向基坑内产生水平位移。
[0003] 地下连续墙的水平位移，对其自身的结构稳定性和基坑整体结构的稳定性都会产 生较大的影响。较大的水平位移还会造成地下连续墙的弯曲变形，运种变形可能会引起地 下连续墙的开裂，给基坑渗漏留下隐患。郑刚和曾超峰于2013年在《岩±工程学报》发表的 《基坑开挖前潜水降水引起的地下连续墙侧移研究》一文中通过对天津3号线某车站基坑工 程开挖前降水的试验观察，指出基坑开挖前的潜水预降水可导致显著的地下连续墙水平位 移，引起基坑外地面及建（构）筑物沉降，从而影响基坑周围建（构）筑物的安全。此外， 地下连续墙的水平位移会造成基坑周围±体的变形和±体内应力场的改变，造成基坑周围 地下管线的侧向变形，对地下管线的安全性和使用寿命产生影响。
[0004] 尽管基坑开挖前潜水预降水引起地下连续墙水平位移造成的基坑变形不容忽 视，但目前相关的应对措施还比较缺乏。经对现有技术文献检索发现，申请专利号为： 200710172543. 1，公开号为：CN101463606A，专利名称为：基坑可控式液压钢支撑及其应 用，该专利自述为"通过计算机控制的液压系统实现支撑轴力自动调节补偿"。然而，该专利 在计算机控制的调节依据仍需人工捜集，并未真正实现自动根据施工条件变化进行支撑轴 力补偿。而且潜水预降水造成的地下连续墙两侧地下水位差异是一个动态过程，所W由地 下水位差异引起的地下连续墙水平位移也是一个动态过程，而通过人工捜集的方式肯定无 法做到实时的动态调节。因此，上述专利提出的方法在支撑力补偿的自动化程度和控制精 度上仍有进一步提高的空间。
【发明内容】
阳0化]本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种自动控制地下连续墙水平位移的 基坑支护方法，根据基坑工程条件进行数值模拟，确定关于地下水位变化引起需补偿支撑 力值的计算公式，利用地下水位测量仪自动监测地下水位变化，利用液压千斤顶对水平支 撑自动进行支撑力补偿，从而减小基坑内潜水预降水引起的地下连续墙水平位移。
[0006] 本发明方法是通过W下技术方案实现的，包括W下步骤：
[0007] 第一步：沿基坑长度方向布置一组水平支撑，在每组水平支撑中点处布置竖向支 撑，并在竖向支撑顶部固定钢板平台；所述水平支撑中设置有液压千斤顶；
[0008] 优选地，所述一组水平支撑是指由2根钢支撑、2台液压千斤顶，1台配套的油累和 2个压力传感器组成的水平支撑；将2台液压千斤顶底部重合后沿水平支撑方向搁置于钢 板平台中屯、处，2个液压千斤顶通过油管与对应的油累组成同步顶，在液压千斤顶顶端水平 放置压力传感器，压力传感器和地下连续墙之间水平放置钢支撑，钢支撑一端与地下连续 墙固接，另一端搁置于钢板平台；钢支撑长度应确保液压千斤顶、压力传感器和钢支撑紧密 接触。更优选地，钢支撑采用外径为160~200mm，厚度为6~10mm的圆形钢管支撑。
[0009] 优选地，所述竖向支撑是指由4根角钢和若干缀板构成的格构柱，格构柱顶部标 高较地下连续墙顶部标高低0~0. 5m，格构柱底部标高与基坑底部标高相同，并满足承载 力要求。
[0010] 优选地，所述固定钢板平台是指：取一块边长为1000~1500mm、厚度为6~10mm 的方形钢板，水平放置于竖向支撑顶部，钢板底面与竖向支撑用焊接固定。
[0011] 优选地，沿基坑长度方向每隔5~7m布置一组水平支撑。
[0012] 第二步：每组水平支撑均配置地下水位测量仪、水位监测器、前端控制器和压力监 测器；其中：水位监测器实时记录地下水位测量仪实时测得的地下水位深度，确定地下连 续墙两侧地下水位深度的差值，并自动将地下水位深度的差值上传到中屯、控制装置；
[0013] 前端控制器接收中屯、控制装置下达的指令，控制液压千斤顶的油累的启动与关 闭；
[0014] 压力监测器实时记录压力传感器监测到的压力值，并将压力差值上传至中屯、控制 装置，其中压力差值是指压力传感器开始工作后某时刻的压力值与初始时刻压力值之差；
[0015] 中屯、控制装置是一台计算机设备，该设备能接收水位监测器上传的地下水位深度 差值，由计算公式确定需补偿支撑力值，并通过对压力监测器上传的压力差值与需要补偿 支撑力值的自动比对，选择和下达操作指令；其中，计算公式是指
[0016] 式中：F为需补偿支撑力值，kN;a为由拟合得到的系数；h为地下水位深度差值， m ;EI为地下连续墙刚度，kN · m2; 丫为地下连续墙深度内±层的平均重度，kN/m3;H为地下 连续墙埋深，m ;
[0017] 优选地，每组水平支撑对应配置4个地下水位测量仪，1个水位监测器，1个前端控 制器，1个压力监测器；4个地下水位测量仪沿水平支撑方向分别布置于距2道地下连续墙 内外两侧各3m处，埋置深度为基坑设计深度的1. 5~2倍，并各自通过数据线与1个水位 监测器连接；每组水平支撑中2台液压千斤顶对应的1台油累与1个前端控制器用数据线 连接；每组水平支撑中2个压力传感器分别与1个压力监测器用数据线连接；用数据线将 各个水位监测器、前端控制器、压力监测器与中屯、控制装置连接。
[0018] 需补偿支撑力值是指：为使地下连续墙在基坑内外地下水位深度存在差值时保证 水平位移最小，水平支撑需要增加的水平支撑力值；
[0019] 第Ξ步：根据基坑工程条件，用有限元软件建立数值模型；利用数值模型，模拟地 下水位深度差值每增加一定数值所需补偿支撑力值；根据模拟得到的地下水位数据和需补 偿支撑力值，通过数据拟合，确定上述计算公式中的参数a ;启动中屯、控制装置后输入计算 公式；
[0020] 所述基坑工程条件是指：基坑尺寸，地面至基坑设计深度3倍范围内的±层信息， 地下水位深度，地下连续墙的深度、厚度和刚度。
[0021] 其中，±层信息是指由钻孔取±法确定的各±层厚度及由室内密度试验、Ξ轴试 验、常规单向压缩试验、变水头渗透试验确定的各±层±体物理特性。
[0022] 所述钻孔取±法是指：用厚壁取±设备，在基坑现场从地面至基坑设计深度的3 倍取±，用于做室内常规±工试验，取±量根据试件量确定，W每层±不少于Ξ个试件为 宜。
[0023] 所述室内密度试验是指：通过环刀法获取±样测得各±层的湿密度，并计算相应 的重度；将±样烘干，测定各层样的干密度，通过测定的干密度和湿密度换算±体的孔 隙比，确定±的饱和重度。
[0024] 所述Ξ轴试验是指：通过固结不排水试验确定砂±的有效粘聚力C和有效内摩擦 角F;通过Ξ轴剪力仪测定±的静止侧压力系数K。，通过W下公式确定±的泊松比V : 阳0巧]
[00%] 所述的常规单向压缩试验是指：通过常规单向压缩仪测得