土方工程深挖对环境影响以及数字化施工-天玑科技 - 52监测网

土方开挖是深基坑工程分项工程之一，其运作如何，直接影响着深基坑周边的环境。开挖是一个应力释放过程，开挖卸载使原来处于静态的土体失去平衡，发生应力状态变化，产生释放变形，坑壁内凸，坑底隆起，坑周地面沉降。从而引起邻近建（构）筑物、道路、地直管网等下沉、开裂、位移或倾斜等各种风险。

1、土方开挖过程是土压力得以发挥的过程。土方开挖，土移，支护受力，桩（墙）发生到一定位移时，主被动土压力不可能发生，只有桩（墙）发生到一定位移时，才可能产生主被动土压力。对各种土发生的主被动土压力要求发生的位移是不同的，以硬粘土为例，挖深为10m的基坑，发生主动土压力的位移为0.02H（H为开挖深度），即20cm，这样的位移远远超过土体的承受能力，必然在地面出现裂缝。当然监控的标准会限制这样的打变形发生。但是有一点可以肯定，要产生主被动土压力，土体必然发生位移，此种位移仅是大小，或有害与否和能否预防的问题，开挖卸载，地面出现裂缝具有一定的必然性。

2、土方开挖使水动力条件发生了人为的变化。在存在地下水的深基坑，土方开挖，特别是降水开挖，是逐渐增加动力水头的过程。当动力水头大于坑底涂层的浮重度，对砂性土，就可能出现管涌、流砂。如果坑底是隔水层，其下存在承压水头，随着挖深的增大，隔水地板逐渐减薄，当薄到不能抵抗承压水头时，便可能出现突涌，给施工带来很大的困难。更重要的是管涌、流砂和突涌的发生，将可能在基坑周边地面出现随机塌陷，在建（构）筑物附近或基础下形成大小，深度不同的坍塌陷坑，严重影响人居环境。

3、土方开挖形成基坑的时空效应。开挖卸载，使基坑土体形成释放应力空间，坑壁失支δ3（=λγh），则土体发生向坑内的凸胀变形，这种变形随着开挖深度增加而增大，档土方开挖至坑底时，底部δ1（=γh）消失，坑底将发生隆起和回弹。对于流塑性淤泥坑底往往发生塑性流动。有一个这样基坑，白天下挖1m，过了一夜，第二天清晨上涨了2m；另有一工程因此不得不把两层地下室改成一层地下室；还有一污水池，因此不得不放弃而另选污水地址。侧壁凸胀，基坑隆起，周边地面必然发生沉降模型试验和经验表明；地面一侧沉降的面积为侧面凸胀面积与1/2坑底隆起面积之和。也就是说侧壁凸胀和坑底隆起愈大，地面沉降范围与沉降深度愈大，产生风险愈多。

4、土方开挖过程是支护结果渐近受力过程。只有土方开挖了，土压力才能发生，各种支护结构才受力，此时是对支护结构体系的强度、刚度和稳定性检验的时刻。基坑失稳，首先是支护结构的破坏，或是支撑强度、刚度不够或是支护桩位移过大，或是支撑的节点剪破坏等，土方开挖的完成是支护体系受力最不利的临界状态。此时稍有不慎，如开挖超深、先挖后撑，撞击支撑结构等，都可能使基坑支护失效，以致整个基坑失稳。

5、土方开挖不慎，可以中断监测信息，贻误信息化施工。土方开挖过程，破坏检测探头，折断检测电缆，移动固定控制点等，是常有的事。有的检测单位说：一个工程检测下来，至少有30%~50%检测点被破坏。有时甚至使各种检测信息中断或得出错误的结论。无法判断变形的规律或风险的出现点，必然导致土方开挖的盲目性。

信息化施工：目前信息化施工主要问题，信息与施工脱节，一是监测不能提供确切、全面的数据，二是施工单位不会、不能利用监测数据。要做好信息化施工，需要明确几点：明确监测目的，建立能全面反应动态的监测点。不同基坑，有不同的土方开挖方法与程序，其对环境影响是不同的，故监测点的布置应考虑到开挖方案，常规监测内容与布点，各类规范都有规定可以照办。

其次是土方工程机械数字化施工，比如土方施工中常见的平地机，推土机以及挖掘机这些工程机械都是可以实现数字化施工的。北京天玑科技这种数字化引导系统一般都是采用了3D设计模型和最新GNSS技术，可为机手提供引导帮助。设计信息以及实时挖掘/填埋指示能够显示在驾驶室内的显示屏上，并有必要时进行相关的报警提醒，从而机手可按照挖掘设计快速施工。系统减少了坡面检查方面的需求，提升了安全性和生产效率，甚至能够在不离开驾驶室的情况下在显示屏上直接创建简单的设计模型。特别是“水下作业”或其他特殊的作业中，驾驶员无法准确把握铲斗的情况下，使得挖掘工作更准确高效。