深基坑土钉加固的监测方法

摘要

本发明公开了一种深基坑土钉加固的监测方法，其利用基坑动态变形监测，确定基坑开挖过程中实时动力增载位移响应比参数，进而根据该响应比参数的临界判据来对基坑动态稳定性进行分析与评价，判别是否需要对基坑进行土钉支护，进而达到对基坑开挖过程中的加固支护效果进行实时动态监测与评价。该方法改变了传统方法中土钉的作用机理的模糊性以及破坏模式不确定性的缺点，将基坑每开挖一层所产生的动力荷载与基坑位移动力响应进行同步监测与评价，为基坑稳定性评价与监测预警及其防治提供了一种有效的动态优化设计方法。

主权项

一种深基坑土钉加固的监测方法，其特征是，包括：步骤一：监测基坑开挖引起土钉墙的变形，步骤二：确定开挖引起基坑侧向滑移动力增载量；步骤三：确定开挖引起基坑动力增载位移响应比，包括：1)确定基坑开挖动力增载位移响应比参数，将基坑开挖动力增载位移响应比η_t定义为基坑开挖任意时刻的位移动力增载位移响应率λ_t与初始弹性变形阶段边坡动力增载位移响应率λ₀之比，即：${\eta }_t=\frac{{\lambda }_t}{{\lambda }_0}---\left(4\right)$其中：${\lambda }_t=\frac{\Delta S_t}{{\mathrm{\Delta P}}_t},{\lambda }_0=\frac{\Delta S_0}{{\mathrm{\Delta P}}_0};$λ₀为边坡初始弹性阶段边坡动力增载位移响应率；λ_t为同一监测点t时刻动力增载位移响应率；ΔS₀表示0～t初始时间段内坡体在滑移动力增载条件下产生的位移响应值，ΔS_t表示t～t+1时间段内坡体在滑移动力增载条件下产生的位移响应值，ΔP₀表示0～t初始时间段内外在滑移动力增载变化值，ΔP_t表示t～t+1时间段内外在滑移动力增载变化值，其中，t＞0；2)确定基坑开挖引起的动力增载位移响应比，根据式(4)基坑开挖动力增载位移响应比定义η_t，确定基坑分层开挖引起的动力增载位移响应比为：(1)当$\frac{c}{\gamma H_i}\le 0.05$时，${\eta }_t=\frac{{\lambda }_t}{{\lambda }_0}=\frac{{\mathrm{\Delta S}}_t}{{\mathrm{\Delta P}}_t}/\frac{{\mathrm{\Delta S}}_0}{{\mathrm{\Delta P}}_0}=\frac{{\mathrm{\Delta S}}_t(0.55K_a\gamma H_1-0.55K_a\gamma H_0)}{(0.55K_a\gamma H_i-0.55K_a\gamma H_{i-1}){\mathrm{\Delta S}}_0}---\left(5\right)$(2)当$\frac{c}{{\mathrm{\gamma H}}_i}\ge 0.05$时，${\eta }_t=\frac{{\lambda }_t}{{\lambda }_0}=\frac{{\mathrm{\Delta S}}_t}{{\mathrm{\Delta P}}_t}/\frac{{\mathrm{\Delta S}}_0}{{\mathrm{\Delta P}}_0}=\frac{[K_a(1-\frac{{2c}_1}{\gamma H_1}\frac{1}{\sqrt{K_a}})\gamma H_0-K_a(1-\frac{{2c}_0}{\gamma H_0}\frac{1}{\sqrt{K_a}})\gamma H_0]\Delta S_t}{[K_a(1-\frac{{2c}_i}{\gamma H_i}\frac{1}{\sqrt{K_a}})\gamma H_i-K_a(1-\frac{{2c}_{i-1}}{{\mathrm{\gamma H}}_{i-1}}\frac{1}{\sqrt{K_a}})\gamma H_{i-1}]{\mathrm{\Delta S}}_0}---\left(6\right)$式(5)和(6)中符号意义同上；步骤四：确定基坑开挖动力增载位移响应比稳定性判据，根据损伤变量与动力增载位移响应比参数的关系和损伤变量与基坑支护稳定性系数的关系，确定基坑动力增载位移响应比η_t与基坑支护稳定性系数F_t的定量关系如下：${\eta }_t=\frac{F_t}{F_t-1}---\left(7\right)$根据复合土钉墙基坑支护技术规范，基坑支护安全系数K根据基坑的安全等级一、二、三级分别取1.4、1.3、1.2；由式(7)确定基坑开挖动力增载位移响应比失稳判据为：${\eta }_{\mathrm{cr}}=\frac{K}{K-1}---\left(8\right)$η_cr即为运用基坑安全系数所确定的基坑开挖动力增载位移响应比稳定性判据；步骤五：基坑支护结构边坡的动态稳定性评价与支护优化措施，1)当基坑支护稳定性系数F_t大于安全系数K时，开挖动力增载位移响应比参数η_t≤η_cr，表明基坑处于稳定未损伤弹性变形阶段，无需采取支护加固基坑措施，及时完成下一个设计深度的基坑开挖；2)当基坑稳定性系数F_t小于安全系数K时，基坑开挖动力增载位移响应比η_t＞η_cr，表明基坑支护进入不稳定弹塑性损伤变形阶段，且随着坡体损伤不断扩展，基坑稳定性降低，动力增载位移响应比偏离η_cr的程度也会越大，此时应采取打入土钉加固基坑措施；3)根据复合土钉墙基坑支护技术规范GB50739‑2011中相关的基坑土层条件及基坑开挖参数，及时对开挖基坑进行土钉加固设计与施工；在完成土钉加固后及时完成下一个设计深度的基坑开挖，并同时对基坑开挖位移进行监测；如继续开挖引起动力增载位移响应比η_t＞η_cr，则应在土钉加固设计基础上逐级加密土钉，直至边坡开挖引起动力增载位移响应比参数η_t≤η_cr为止；4)当基坑开挖动力增载位移响应比出现突变或趋于无穷大时，表明基坑进入全面塑性损伤阶段，预示着基坑支护即将出现整体失稳，此时应及时发出边坡失稳预警，撤离施工设备与人员，或采取应急支护加固措施。