吳皓功

（浙江中材工程勘測設計有限公司）

1 引言

隨著城市建設的快速發(fā)展，巖土基坑工程已成為現(xiàn)代城市建設的重要組成部分。然而，基坑開挖和支護過程中存在的安全風險、施工難度和成本壓力等問題，一直是工程施工中的難點和瓶頸。為了解決這些問題，近年來，智能化數字化巖土基坑支護技術應運而生，成為巖土基坑工程施工中的重要技術手段。

2 巖土基坑支護技術概述

2.1 巖土基坑的定義和分類

巖土基坑是指在地下進行的挖掘作業(yè)，通常用于建筑施工、地鐵、隧道等工程的建設過程中?；拥拈_挖對于工程建設有著重要的意義，同時也帶來了工程安全隱患和環(huán)境影響?；娱_挖時需要采取適當的支護措施，以防止土體失穩(wěn)坍塌，保證基坑工程的安全順利進行。根據基坑開挖的方式和土體的性質，巖土基坑可以分為多種類型，按開挖方式可分為明挖和暗挖基坑；按土體性質可分為軟土基坑、淤泥基坑、砂土基坑、黏土基坑、粉土基坑、礫石基坑、巖石基坑等；按支護形式可分為鋼支撐、混凝土框架、擋土墻、鋼筋混凝土等多種形式。在基坑開挖過程中，需要根據不同類型的巖土基坑，采用不同的支護方式和措施。例如，軟土基坑開挖時需要采用鋼支撐、水平支撐等措施進行支護，而巖石基坑則需要采用爆破等方式進行開挖，同時采用錨桿、鋼筋網等支護措施[1]。

2.2 巖土基坑開挖過程中的支護技術

巖土基坑開挖過程中的支護技術是確?；邮┕ぐ踩晚樌M行的重要措施。在基坑開挖過程中，土體受到剪切力和重力的作用，容易出現(xiàn)坍塌和失穩(wěn)現(xiàn)象，因此需要采取適當的支護技術?；又ёo技術的選擇需要考慮多個因素，包括土體性質、開挖深度、地下水情況、周邊環(huán)境條件、工期等因素。常見的基坑支護技術包括鋼支撐、混凝土框架、擋土墻、鋼筋混凝土等多種形式，同時也可以采用多種支護方式相結合的形式進行支護。在基坑支護技術的實施過程中，需要進行詳細的設計和施工計劃，同時還需要進行監(jiān)測和控制，確保支護措施的有效性和安全性。例如，可以采用測斜儀、傾斜儀、沉降儀等多種監(jiān)測手段，對基坑的變形和位移進行實時監(jiān)測和控制，及時調整支護措施和方案，確保施工過程的安全和順利進行。

2.3 巖土基坑支護技術的發(fā)展歷程

巖土基坑支護技術的發(fā)展歷程可以追溯到古代文明時期，如埃及金字塔、中國秦始皇陵等古代建筑遺址中就有巖土基坑開挖和支護的痕跡。隨著建筑技術的不斷發(fā)展和進步，基坑開挖和支護技術也得到了不斷改進和完善。20世紀初，鋼支撐技術開始應用于巖土基坑支護中，逐漸替代了傳統(tǒng)的木材支護方式，這種技術具有輕便、快速、適應性強等優(yōu)點[2]。1950年，混凝土結構技術的應用使得混凝土框架支護技術逐漸成為基坑支護的主要形式。1970年，鋼筋混凝土結構技術的應用使得其成為了基坑支護的主流技術，其具有承載力大、剛性好、施工周期短等優(yōu)點。隨著近年來工程建設的快速發(fā)展和城市化進程的加速，基坑工程在城市建設中所占的比例越來越大，基坑開挖和支護技術也在不斷創(chuàng)新和改進。智能化數字化技術的應用，為巖土基坑支護技術的發(fā)展帶來了新的機遇。例如，基于3D建模技術的基坑開挖和支護仿真，實現(xiàn)基坑施工過程的數字化模擬和優(yōu)化設計，提高基坑施工效率和質量，同時也能夠有效降低施工風險和成本。

3 智能化數字化巖土基坑支護技術

3.1 定義和特點

智能化數字化巖土基坑支護技術是指利用智能化和數字化技術，對基坑開挖和支護進行仿真和優(yōu)化，以提高基坑施工效率和質量，降低施工風險和成本的新型巖土基坑支護技術。該技術采用現(xiàn)代計算機、軟件、傳感器等設備，通過實時監(jiān)測、分析和反饋基坑施工過程的數據，實現(xiàn)基坑施工的自動化、智能化和數字化。智能化數字化巖土基坑支護技術的特點主要包括以下幾個方面：①數字化建模技術，能夠實現(xiàn)對基坑施工過程的數字化建模和仿真，以便于對施工過程進行分析和預測，同時也能夠輔助設計和決策；②實時監(jiān)測技術，能夠對基坑施工過程的變形和位移進行實時監(jiān)測和控制，以便于調整和優(yōu)化支護措施和方案；③智能化決策技術，能夠根據施工過程的實時數據和模擬結果，進行智能化決策和優(yōu)化，以實現(xiàn)基坑施工的自動化和智能化。智能化數字化巖土基坑支護技術的應用，將為基坑施工過程帶來諸多優(yōu)勢，例如提高基坑施工效率和質量、降低施工風險和成本、減少施工對環(huán)境的影響等。因此，該技術已成為當前巖土工程領域的研究熱點和發(fā)展方向，其應用前景廣闊。

3.2 智能化數字化巖土基坑支護技術的研究內容

數字化建模技術是智能化數字化巖土基坑支護技術的核心，其研究內容包括基坑土體參數的獲取和建模、開挖過程中的土體變形和位移模擬、支護結構和參數的優(yōu)化設計等方面，可以實現(xiàn)對基坑施工過程的數字化模擬和優(yōu)化設計，以便于對施工過程進行分析和預測。實時監(jiān)測技術包括監(jiān)測手段的選擇和布置、監(jiān)測數據的處理和分析、監(jiān)測結果的反饋和控制等方面，實現(xiàn)對基坑變形和位移等重要參數的實時監(jiān)測和控制，以便于及時調整支護措施和方案，確保施工過程的安全和順利進行。智能化決策技術是智能化數字化巖土基坑支護技術的關鍵環(huán)節(jié)，其研究內容包括決策模型的建立和優(yōu)化、數據分析和處理、決策結果的反饋和控制等方面，可以根據施工過程的實時數據和模擬結果，進行智能化決策和優(yōu)化，以實現(xiàn)基坑施工的自動化和智能化[3]。

3.3 智能化數字化巖土基坑支護技術的實施方法

智能化數字化巖土基坑支護技術的實施方法包括基坑土體參數的獲取和建模、支護結構和參數的優(yōu)化設計、基坑施工過程的數字化仿真和優(yōu)化、基坑施工過程的實時監(jiān)測和控制、基于智能化決策技術的施工過程優(yōu)化和自動化。具體來說，通過實驗室試驗和現(xiàn)場勘探，獲取基坑土體的物理和力學參數，并利用數字化建模技術將其轉化為數學模型，以便于進行數字化仿真和優(yōu)化設計，將收集到的數值進行分析和優(yōu)化設計，選擇合適的支護結構和參數，以滿足基坑施工過程中的安全性、穩(wěn)定性和經濟性要求。實時監(jiān)測和控制是基于施工狀況選擇監(jiān)測手段的選擇和布置，對基坑施工過程中的變形和位移等重要參數進行實時監(jiān)測和控制，以便于及時調整支護措施和方案，確保施工過程的安全和順利進行。

4 智能化數字化巖土基坑支護技術的應用實例

上海中心大廈是一座位于上海市中心的世界頂級超高層建筑，高度632m，基坑面積達到了9萬㎡，深度超過30m。在基坑開挖和支護方面，采用了智能化數字化巖土基坑支護技術，取得了良好的效果。在該工程的設計要求方面，要求支護結構需要具有足夠的穩(wěn)定性和承載能力，同時又要盡量減少對周圍環(huán)境和建筑物的影響。在此基礎上，結合智能化數字化巖土基坑支護技術，實現(xiàn)了基坑開挖和支護的數字化建模和仿真，以便于對施工過程進行分析和優(yōu)化。

4.1 數字化建模技術

在上海中心大廈工程中，數字化建模技術被應用于基坑開挖前的設計與仿真方案，獲取基坑土體參數并進行建模，實現(xiàn)了基坑開挖和支護方案的模擬仿真和優(yōu)化設計?；诂F(xiàn)場勘探數據和實驗室測試結果，通過采用地質雷達、電磁波法等非破壞性測試手段，獲取了基坑周邊土體的地質結構、含水層位置、土體密度、抗剪強度等參數，以建立土體力學參數的三維模型。之后，結合該工程的實際施工情況，對基坑的開挖和支護方案進行模擬仿真和優(yōu)化設計，建立基坑的三維模型，并在此基礎上進行了基坑開挖和支護方案的模擬仿真和優(yōu)化設計。通過分析和比較不同方案的穩(wěn)定性、經濟性和施工可行性等方面，最終確定基坑開挖和支護的最佳方案。在基坑開挖和支護過程中，通過實時監(jiān)測和反饋，對基坑開挖和支護過程中出現(xiàn)的問題進行實時調整和優(yōu)化，以保證基坑施工的安全性和穩(wěn)定性。

4.2 實時監(jiān)測技術

實時監(jiān)測技術對該工程的基坑施工過程中的變形和位移等重要參數進行實時監(jiān)測和控制，以便于及時調整支護措施和方案。在基坑開挖過程中，利用全站儀、傾斜儀、位移傳感器等現(xiàn)代化監(jiān)測技術對基坑變形和位移等重要參數進行實時監(jiān)測，處理基坑開挖和支護過程中出現(xiàn)的變形和位移等問題，為后續(xù)施工提供有效的保障。在實時監(jiān)測的基礎上，采用數據分析和模型預測技術，對基坑開挖和支護的效果進行實時評估，解決可能存在的質量問題[4]。

4.3 智能化決策技術

在上海中心大廈工程中，采用自動化導向鉆機和智能化激光測距儀等先進設備，在基坑開挖和支護過程中實現(xiàn)了自動化控制和智能化決策。在基坑開挖和支護過程中，采用了自動化導向鉆機，通過激光測距技術實現(xiàn)對基坑開挖和支護過程中的自動化控制和精確導向，提高了施工的精度和效率[5]。此外，智能化激光測距儀等先進設備對基坑的施工參數和效果進行實時監(jiān)測和分析，為施工過程的優(yōu)化和調整提供了數據支持。在基于決策模型和數據分析的基礎上，對施工過程中的數據進行實時分析和處理，可以及時發(fā)現(xiàn)和解決問題，提高了施工的效率和質量，降低了施工風險和成本。

5 結語

智能化數字化巖土基坑支護技術是當今巖土工程領域的研究熱點，它不僅是巖土基坑工程施工的重要技術手段，更是推動城市建設和發(fā)展的關鍵因素。在基于上海中心大廈工程的實際情況，詳細探討了智能化數字化巖土基坑支護技術的定義、特點、研究內容、實施方法和應用實例等方面。通過對智能化數字化巖土基坑支護技術的研究和應用，不僅提高了工程施工效率和質量，還為城市建設的可持續(xù)發(fā)展打下了堅實的基礎。隨著技術的不斷發(fā)展和進步，智能化數字化巖土基坑支護技術必將在未來的巖土工程中發(fā)揮越來越重要的作用。