礦山深基坑開挖施工監(jiān)測分析

1 引言

礦山深基坑開挖的變形發(fā)展和其破壞模式與基坑在開挖過程中產(chǎn)生的應(yīng)力場變化有著密不可分的聯(lián)系。因此，為實(shí)現(xiàn)礦山工程質(zhì)量的提升，并保證周圍地層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，相關(guān)領(lǐng)域研究人員逐漸將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)移到對地層穩(wěn)定性影響因素上。在進(jìn)行礦山施工的過程中，由于社會需求不斷提升，礦產(chǎn)資源的開采深部不斷加深，使得礦山企業(yè)不得不持續(xù)增加基坑的開挖深度。在不但加深基坑的開挖和支護(hù)施工項(xiàng)目中，不合理的開挖手段常常會造成周圍土體位移大、側(cè)向抗彎剛度弱、對周圍環(huán)境適應(yīng)能力差等問題，嚴(yán)重影響礦山地層的穩(wěn)定性，對于礦山施工以及礦山周圍的居民而言造成巨大的安全隱患問題。本文以A市某地區(qū)礦山為例，通過對真實(shí)的礦山深基坑開挖項(xiàng)目產(chǎn)生的各類歷史資料進(jìn)行分析，并以此為依據(jù)，開展礦山深基坑開挖施工監(jiān)測分析研究。

2 工程概況

2.1 項(xiàng)目介紹

深基坑開挖與井下巷道平面布置如圖1所示。

研究所選項(xiàng)目為我國A市的大型礦山如圖一?；又ёo(hù)體系采用鉆孔灌注樁與內(nèi)支撐組合的方式，鉆孔灌注樁為Φ1000的加筋混凝土樁，間距1600mm；第一道內(nèi)支撐為水平間距8.0m的0.8m×1.0m加筋混凝土支撐，第二道和第三道支撐為水平間距4.0m的Φ609×16mm的金屬管?；炷翗?biāo)號為C30，金屬管材為Q235B。場地地層主要由素填土和中風(fēng)化石灰?guī)r組成。場地計(jì)算域選?。夯映叽鐬?7.2m×30.8m，開挖深度為19.5m，綜合考慮各方面因素，整體模型豎直方向選取3倍開挖深度57m，東西向選擇3.4倍基坑長度，南北向選擇3.6倍基坑寬度，即模型尺寸為105m×98m×57m。支護(hù)截面為2m×1.5m的矩形，高度11m；樁基為圓形截面，直徑為3.2m，樁長15.5m，高度1.6m、翼板寬10m、翼板厚1m、腹板厚5m的T型截面。高架橋、圍護(hù)樁和金屬支撐采用線彈性本構(gòu)，場地底面及側(cè)面均為固定約束，采用混合網(wǎng)格生成器劃分單元，模型共76215個(gè)單元，52591個(gè)節(jié)點(diǎn)。

2.2 地質(zhì)條件

項(xiàng)目所在地的地質(zhì)條件由巖土工程現(xiàn)場調(diào)查確定，包括現(xiàn)場調(diào)查和實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。其中，現(xiàn)場調(diào)查進(jìn)行了兩次試坑開挖（TP1和TP2）和四次鉆孔（BH1、BH2、BH3和BH4）（圖2）。

如圖2所示，測試區(qū)域的尺寸為30m（長）×11.6m（寬）。開挖試驗(yàn)坑2.50m，鉆孔直徑0.10m，深度13m，南側(cè)鉆孔20m。觀察到的地下水位距離鉆孔2.20m，進(jìn)行測試的粘土層的飽和率約為80%。通過目視檢查和統(tǒng)一土壤分類系統(tǒng)可以清楚地識別三個(gè)底土層：第一層深度為0.80m，被觀察為表土，并在測試前被移除；中間層在0.80m至7.0m深度之間，呈現(xiàn)出具有高可塑性（CH）的粉質(zhì)粘土地層；在底層觀察到10.0m深的粉砂質(zhì)粘土層。在每個(gè)鉆孔的鉆孔過程中都進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)滲透測試（SPT），SPT值隨深度的分布如圖3所示。

總之，目前世界經(jīng)濟(jì)一體化和地區(qū)經(jīng)濟(jì)區(qū)域性合作日益增強(qiáng)，伴隨著中國經(jīng)濟(jì)的騰飛，會需要大量會英語交流的學(xué)生。為了讓學(xué)生盡快適應(yīng)社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，成為受外貿(mào)企業(yè)歡迎的實(shí)用型人才。我們要盡量改變傳統(tǒng)的“填鴨式”的教學(xué)方法，盡力創(chuàng)造能發(fā)揮學(xué)生主動(dòng)性的學(xué)習(xí)環(huán)境和學(xué)習(xí)條件，努力實(shí)現(xiàn)個(gè)性化教學(xué)，讓學(xué)生在實(shí)戰(zhàn)環(huán)境中去學(xué)習(xí)，從而提高學(xué)習(xí)能力和解決問題的能力。根據(jù)一帶一路的要求，可以開展外貿(mào)專題討論教學(xué)，組織案例分析等教學(xué)方法和模式，不斷優(yōu)化教學(xué)過程，以便發(fā)展學(xué)生的不同個(gè)性，切實(shí)學(xué)習(xí)到有用知識，讓高職英語教學(xué)進(jìn)入一種良性循環(huán)中。

基坑地處繁華地帶，基坑?xùn)|南側(cè)緊臨城市主要干道，南側(cè)圓弧處緊臨城市主干道，沿場地周邊地下管網(wǎng)較多，且施工場地狹小。因此，基坑側(cè)面支護(hù)最初預(yù)備采用穿透深度27.0m的金屬打樁板，以及為板樁建造橫隔墻。在詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，根據(jù)安全情況進(jìn)行校核計(jì)算，以減少樁板的滲透深度，并放棄使用地下連續(xù)墻施工的昂貴解決方案。其次，根據(jù)早期地質(zhì)設(shè)計(jì)，進(jìn)行板樁、基坑支護(hù)和開挖、借樁和基礎(chǔ)板施工。板樁采用金屬arselor az 37-700型13.5m長樁板，板樁通過鉆孔借樁，在現(xiàn)有地基內(nèi)側(cè)，施工噴射灌漿樁，與現(xiàn)有地基間距450mm，深度至少2m)。

綜上所述，TLR4及TNF-α可能在慢性支氣管炎的進(jìn)程中起炎癥損傷作用，苗藥桿努盡煙可通過影響其表達(dá)水平，抑制氣道炎癥。

2.3 支護(hù)方案

此外，實(shí)驗(yàn)室根據(jù)《土壤環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 166—2004）對土壤樣品進(jìn)行阿特伯格極限測試。發(fā)現(xiàn)土壤的液限和塑限分別為27和10，可塑性指數(shù)估計(jì)為17，土壤的比重為2.65。

3.2.3 地下連續(xù)墻的變形

為了在基坑開挖時(shí)提供樁板的穩(wěn)定性，分別采用“旋噴樁+鉆孔灌注樁”“旋噴樁+鉆孔灌注樁+原攪拌樁”“旋噴樁+鉆孔灌注樁+原攪拌樁+原鉆孔灌注樁”“旋噴樁+鉆孔灌注樁+原攪拌樁+原鉆孔灌注樁+鉆孔灌注樁”的組合支護(hù)

。此外，在11.500m～14.000m深處使用噴射技術(shù)建造的水平水泥土板。預(yù)計(jì)板材容量達(dá)到2.5立方米。600mm直徑的臨時(shí)鉆孔灌注樁，在6x6米網(wǎng)孔的基坑內(nèi)嵌入。鉆孔灌注樁的高度為29m800mm至1200mm，在基坑底部下方嵌入樁柱，作為將來基坑底部水平板柵的永久承重結(jié)構(gòu)。在基坑挖掘期間，支撐鋼筋混凝土的平板安裝在4.410m至11.100m的深度。在4.410m深處，一塊400mm厚的板靠在臨時(shí)樁上，在11.100m深處，一塊1200mm厚的板以一塊噴射灌漿板作為基礎(chǔ)。在基坑揭露的最后一個(gè)階段，在基坑底部埋設(shè)橫梁和橫墻，以保證基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)在這一層的剛度。

3 施工監(jiān)測

3.1 監(jiān)測方法

3.2.1 地表沉降監(jiān)測結(jié)果

除了關(guān)鍵的傳感器保護(hù)，安裝方法也必須實(shí)用和快速，以防止對樁的施工過程產(chǎn)生重大干擾。研究了不同安裝技術(shù)的實(shí)驗(yàn)室測試表明，使用常規(guī)的卡箍固定電纜0.5m～1m之間的間距（取決于樁徑）足以保證在打入過程中電纜的固定位置，在灌漿硬化后，傳感電纜的結(jié)構(gòu)化表面最終與周圍材料形成剛性結(jié)合

。另外，與傳統(tǒng)傳感器類似，分布式光纖監(jiān)測需要傳感器特性曲線來從原始測量量導(dǎo)出應(yīng)變值。然而，光纖傳感電纜的制造商通常不提供他們自己的校準(zhǔn)參數(shù)，這可能會導(dǎo)致幾個(gè)百分點(diǎn)的誤差。為此，在現(xiàn)場測量之前，對所用傳感電纜的幾個(gè)樣品進(jìn)行單獨(dú)校準(zhǔn)，以可靠地確定頻率與應(yīng)變的關(guān)系。最后，由于光纖沿樁垂直埋入地下，在長期監(jiān)測中，必須在應(yīng)變傳感器附近安裝一條不受應(yīng)變影響的附加傳感電纜，以消除產(chǎn)生的溫度影響。

3) 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)分析處理之前,商場內(nèi)的位置信息、冷熱情況、客流高峰和營業(yè)額比、商業(yè)報(bào)告、轉(zhuǎn)化率、客流均滯留率和新客率等數(shù)據(jù)雖然也有，但相互之間缺少交叉和融合，限制著數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)的能力。在綜合數(shù)據(jù)分析下，跨行業(yè)、多維度的數(shù)據(jù)經(jīng)常發(fā)生碰撞，從而得到更多有價(jià)值的信息。

3.2 監(jiān)測結(jié)果

近年來，分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)在巖土工程應(yīng)用中變得越來越流行，因?yàn)樗鼈兛梢匝卣麄€(gè)物體提供高精度的分布式應(yīng)變，可用于監(jiān)測隧道、土工結(jié)構(gòu)元件、管道和基坑等

。分布式光纖監(jiān)測系統(tǒng)的基本原理是基于光脈沖在沿傳感光纖前向傳播期間的自然散射，散射光的一小部分被反射回詢問單元，并可在那里用于傳感目的

。在本次研究中，為了及時(shí)收集和反饋圍護(hù)結(jié)構(gòu)、周邊土體及環(huán)境在施工中的變形信息，需要適當(dāng)調(diào)整光纖詢問單元、傳感電纜和安裝技術(shù)，以保證測量結(jié)果的質(zhì)量。具體來說，由于現(xiàn)場環(huán)境惡劣，需要堅(jiān)固的傳感電纜來確保驅(qū)動(dòng)過程中傳感光纖的完整性。出于這個(gè)原因，使用預(yù)制傳感電纜來測量沿樁的應(yīng)變。光纖由金屬管保護(hù)，因此，電纜具有良好的抗機(jī)械沖擊能力。兩條電纜的外表面都經(jīng)過結(jié)構(gòu)化處理，以提供與周圍灌漿材料的牢固連接，電纜的所有層都是互鎖的，以確保從外層到敏感的玻璃纖維芯的可靠應(yīng)變傳遞。

在進(jìn)行樁柱及板樁工程時(shí)，會進(jìn)行土力監(jiān)測以測量振動(dòng)加速度。在前10根樁的施工中，振動(dòng)加速度矢量值為0,011-0,038m/s

，允許值為0,15m/s

。對30m災(zāi)害范圍內(nèi)基坑基礎(chǔ)的垂直變形發(fā)展進(jìn)行定期大地測量，使沉降基準(zhǔn)有一定程度的提高，顯然與鉆孔灌注樁施工時(shí)地基土的隆起程度不大有關(guān)。其后，在挖掘工程時(shí)，大地基準(zhǔn)上觀察到輕微的沉降。當(dāng)時(shí)，沉降基準(zhǔn)所記錄的最大額外垂直變形不超過8毫米，最大的沉降量是10.95mm，具體監(jiān)測結(jié)果如圖4所示。

從這些值推斷項(xiàng)目所在地的土壤為典型軟土。在巖層頂部，技術(shù)成因沉積以人造充填地層的形式出現(xiàn)；在其下方3.2m處，有以砂質(zhì)和粉質(zhì)粘土地層為代表的湖相海相沉積：飽水灰質(zhì)粉砂、黃色和灰色低塑性砂質(zhì)壤土，以及砂質(zhì)和粉質(zhì)高塑性壤土。這些沉積物的總厚度為4.1m～9.0m，其上覆有條帶狀和層狀的冰川沉積物、流動(dòng)的非常柔軟的壤土和帶狀的低塑性粉砂質(zhì)壤土。這些沉積物的厚度為3.4m～10.2m。值得注意的是，最近的湖泊海洋沉積物和冰川沉積物是觸變性土壤，在動(dòng)力作用下可以轉(zhuǎn)變?yōu)榱鲃?dòng)狀態(tài)，強(qiáng)度和變形性能也隨之惡化。這些沉積物的總厚度為7.8到20m。

3.2.2 基坑沉降監(jiān)測結(jié)果

由于基坑施工，排水土壤和降低地下水位會導(dǎo)致沉降。由于土壤壓實(shí)，地表降低，因?yàn)橹俺錆M水的土壤孔隙空間被壓縮。當(dāng)水流失時(shí)充滿孔隙的空氣比水更具壓縮性，因此無法承受上覆建筑的壓力。這種壓實(shí)通常是一個(gè)不可逆轉(zhuǎn)的過程，因?yàn)橥寥涝诟稍镞^程中重新排列并降低孔隙率，留下更少的孔隙空間供水填充。相比之下，軟土更容易因干燥而發(fā)生體積損失，導(dǎo)致基坑沉降。在本次監(jiān)測中，基坑變形量在-5.5mm～0.4mm之間，具體監(jiān)測結(jié)果如圖5所示。

1.小姐從尊貴到低俗；2.美女從驚艷到性別；3.老板從稀有到遍地；4.雞從禽類到人類；5.奶粉從食品到毒品；6.專家從內(nèi)行到流氓；7.表哥從親戚到貪官；8.干爹從長輩到老公；9.秤砣從量器到兇器；10.臨時(shí)工從無能到萬能臥槽。

(1)礦級響應(yīng)處置內(nèi)容，即作業(yè)條件變化大、施工難度大、技術(shù)性強(qiáng)、或涉及面廣、對全礦的安全生產(chǎn)影響大的一級變化內(nèi)容。

軟土是細(xì)粒土壤，例如來自先前冰河時(shí)代的沖積沉積物或由先前沉積物組成的土壤，由具有小孔隙空間的松散材料的細(xì)顆粒組成。這些類型的土壤具有較低的導(dǎo)水率，并且輸送水的速度較慢。一些粘土可能含有化學(xué)結(jié)合水，并且在與水接觸時(shí)會發(fā)生物理膨脹，這取決于粘土礦物的離子組成。另一方面，因?yàn)橥寥涝诹６?、孔徑和滲透性方面是異質(zhì)的，富含有機(jī)質(zhì)的軟土排水更快，不僅會促進(jìn)微生物活動(dòng)的增加，還會增加作用于不飽和埋藏介質(zhì)的樁的摩擦應(yīng)力。這種應(yīng)力，也稱為“軸阻力”，在飽和狀態(tài)下，土壤變得更有彈性并且可以隨著基樁移動(dòng)，而飽和度較低的土壤更硬。當(dāng)受到壓力時(shí)，飽和土壤會在樁周圍移動(dòng)和重塑，并均勻地支撐基樁）。隨著收縮土壤的運(yùn)動(dòng)對樁施加力，降低了基坑中地下連續(xù)墻的承載能力，具體監(jiān)測結(jié)果如圖6所示。

3.2.4 地下水位沉降監(jiān)測

儲存在飽和土壤層中的水稱為地下水，與湖泊或溪流等地表水相反。土壤中水壓與大氣壓力相等的水位稱為地下水位，可與湖泊的表面水位相媲美。由于毛細(xì)管力，即使高于此點(diǎn)，土壤也可以完全飽和，并且在高于此水平的非飽和帶中仍然可能存在土壤水分，由于重力，這些水分可以通過土壤向下排出，并有助于地下水補(bǔ)給。地下基礎(chǔ)工程會影響土壤不同層的地下水位，這可以通過安裝在下部含水層的水位監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測，具體監(jiān)測結(jié)果如圖7所示。

在推行“坡地村鎮(zhèn)”建設(shè)用地試點(diǎn)中，采用“點(diǎn)狀布局、垂直開發(fā)”模式、架空建筑形態(tài)，最大限度地保留原有生態(tài)環(huán)境，形成“房在園中、園在林中，林在山中”的生態(tài)休閑人居環(huán)境，使得新型城鎮(zhèn)化、新農(nóng)村建設(shè)與生態(tài)文明建設(shè)相互融合、協(xié)調(diào)推進(jìn)。比如全省獲批面積最大的全球性連鎖度假村港中旅項(xiàng)目Club Med酒店，坐落于靈峰旅游度假區(qū)，整個(gè)項(xiàng)目依照地形地貌特征，依山而建，依勢而就，零占耕地，充分利用林地、園地及未利用地，打造出了宜居適度的生活空間、山清水秀的生態(tài)空間，成為靈峰度假區(qū)創(chuàng)建國家級旅游度假區(qū)的重要支撐。

4 結(jié)論

綜上所述，在礦山深基坑開挖施工時(shí)，重要的是要考慮即將進(jìn)行的干預(yù)和地面工作如何影響土壤環(huán)境，同時(shí)，還需要考慮土壤環(huán)境對工程項(xiàng)目的影響。在礦山深基坑開挖施工中，工地地下水位不受控制的局部降低了樁頭周圍土壤的干燥過程，這將在一定程度上影響基坑的位移，即便在基坑支護(hù)的保護(hù)下，依舊不可避免的造成不良影響，這一點(diǎn)從3.2的監(jiān)測結(jié)果中可見一斑。因此，在礦山深基坑開挖施工中，建議從控制建筑物變形的角度出發(fā)，時(shí)刻對地表、基坑、地下連續(xù)墻和地下水位進(jìn)行監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)位移超過標(biāo)準(zhǔn)，則立刻對變形較大的一側(cè)的基坑建筑基礎(chǔ)做加固處理。，深基坑支護(hù)施工技術(shù)在礦山巖土工程當(dāng)中占據(jù)著非常重要的地位，為了能夠確保施工正常開展，施工人員要對施工過程中存在的問題進(jìn)行充分分析，在此基礎(chǔ)上來提高施工效率和質(zhì)量，確保各個(gè)施工環(huán)節(jié)可以正常開展。

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