CN102880918A - 基于数据融合分析的深基坑风险评估方法 - Google Patents

基于数据融合分析的深基坑风险评估方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于数据融合分析的深基坑风险评估方法，借助计算机辅助技术建立的基坑工程三维数字模型，可以完整记录并形象显示基坑施工的所有信息，并可以自动生成施工日志和监测报表，便于施工人员或技术人员操作，省却了基坑工程复杂施工信息的记录工作。结合有限元分析技术、传统的静态评估、单监测项动态评估以及多监测项相关性评估的风险评估方法，克服了传统风险评估方法模糊评判的缺点，通过进行大量的数据融合，全面判断工程进展过程中存在的一系列风险源，并提出针对性策略，智能化程度非常高。该方法还可以利用学习模式，增加或修正风险判断准则，从而不断完善风险评估的准确性。

Description

基于数据融合分析的深基坑风险评估方法
技术领域
本发明涉及房屋建筑、轨道交通、市政设施等工程的深基坑工程施工风险评估方法，尤其是一种基于数据融合分析的深基坑风险评估方法。
背景技术
随着国内外地下空间开发的高速发展，基坑工程呈现“大、深、紧、近”的趋势，其施工难度和风险越来越大，如何控制深基坑工程的施工风险成为国内外关注的热点。深基坑工程具有区域性、综合性、不确定性等特点，不同的基坑工程面临的风险亦不相同。随着工程的进展，同一个基坑工程受地质条件、施工工况变化的影响，其面临的风险亦会发生变化。因此，准确评估基坑工程的风险需要对其进行全过程、针对性的综合评价分析。
经对现有技术文献检索发现，中国专利申请号201110204623.7，发明名称：基坑工程动态风险评估和管理方法，公开号：CN102289734A，该专利自述为：本发明涉及一种基坑工程动态风险评估与管理方法，包括以下步骤：1）采用德尔菲法识别基坑工程风险因素并分类；2）根据基坑工程风险发生概率、风险损失和风险可控制性三个指标的等级标准，衡量估计风险；3）采用基于三角模糊数的改进层次法和模糊综合评判法，评价基坑工程风险；4）根据风险评价结果，提出风险应对决策；5）对基坑工程风险进行跟踪监控，如有新的风险源，返回步骤1）。可见，目前深基坑风险评估方法主要借助专家判断、概率统计来给出基坑工程面临的风险。然而，如果无法提供足够的信息，基于专家判断进行的基坑风险评估往往具有一定的局限性。最为典型的事故案例是新加坡地铁环线C824标明挖区段隧道，该基坑在挖至第十道支撑时发生围护体系完全崩溃，酿成4人死亡的重大事故。其实在该事故发生前监测数据已经有一定的迹象显示工程面临很大的风险，然而采用基于专家判断的风险评估方法没有确定真正的风险源，最终导致悲剧的发生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种融合大量数据信息，能够准确评估深基坑风险的基于数据融合分析的深基坑风险评估方法。
为实现上述技术效果，本发明公开了一种基于数据融合分析的深基坑风险评估方法，其特征在于，所述评估方法主要包括以下步骤：
a.借助计算机辅助技术建立基坑工程的三维数字模型；
b.将基坑施工阶段的施工参数和监测数据输入三维数字模型中；
c.对基坑受力变形特性进行计算，并将计算数据输入三维数字模型；
d.在三维数字模型中将所述计算数据、施工参数和监测数据进行数据融合分析，作出当前基坑的风险评估；
e.重复上述步骤b~d,直至完成基坑施工全过程的基坑风险评估。
本发明进一步的改进在于，利用杆系有限元方法对基坑受力变形特性进行计算，并在得出当前基坑的风险评估后利用反分析的方法，调整所述杆系有限元方法的计算参数，对工程后续施工进行预测。
本发明进一步的改进在于，所述三维数字模型包括初始信息：基坑尺寸、围护结构、支撑体系、周边环境和监测测点布置。
本发明进一步的改进在于，所述基坑施工阶段的施工参数和监测数据包括围护结构施工、基坑开挖、支护、结构施工、基坑降水的相关信息。
本发明进一步的改进在于，基坑施工阶段的施工参数和监测数据在输入三维数字模型后，被自动生成施工日志和监测报表。
本发明进一步的改进在于，所述基坑的风险评估包括杆系有限元计算结果、监测数据的风险静态评估、动态评估以及各项相关数据间关联特征是否异常的风险评估。
本发明由于采用了以上技术方案，使其具有以下有益效果是：借助计算机辅助技术建立的基坑工程三维数字模型，可以完整记录并形象显示基坑施工的所有信息，并可以自动生成施工日志和监测报表，便于施工人员或技术人员操作，省却了基坑工程复杂施工信息的记录工作。结合有限元分析技术、传统的静态评估、单监测项动态评估以及多监测项相关性评估的风险评估方法，克服了传统风险评估方法模糊评判的缺点，通过进行大量的数据融合，全面判断工程进展过程中存在的一系列风险源，并提出针对性策略，智能化程度非常高。该方法还可以利用学习模式，增加或修正风险判断准则，从而不断完善风险评估的准确性。
具体实施方式
为利于对本发明结构的进一步了解，下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明的一种基于数据融合分析的深基坑风险评估方法首先借助计算机辅助技术建立深基坑工程的三维数字模型，该模型可以反映基坑工程的三维特征，包括基坑围护结构的类型和尺寸、支撑体系的类型和埋深、基坑开挖方式和深度等参数。在深基坑工程施工阶段，在该模型中输入施工工况和监测数据，并生成施工日志和监测报表。借助融合大量工程数据的数字模型，结合杆系有限元方法，对施工各阶段的基坑受力变形情况进行预测。通过综合分析计算结果和各项监测数据，对工程中存在的风险进行预警，确定工程的风险状况和风险源。然后，利用反分析的方法，调整有限元方法的计算参数，对工程后续施工进行预测。
本发明的一种基于数据融合分析的深基坑风险评估方法，主要包括以下步骤：
1）借助计算机辅助技术建立基坑工程的三维数字模型，初始信息包括基坑尺寸、围护结构、支撑体系、周边环境、监测测点布置等。
2）在基坑施工阶段，将与基坑各施工工况（包括围护结构施工、基坑开挖、支护、结构施工、基坑降水等）相关的施工信息和监测数据输入三维数字模型中，并随工程的进展即时更新。
3）借助杆系有限元技术对各工况下基坑的受力变形特性进行分析，将分析结果与三维数字模型中的工况、各项监测数据进行数据融合分析，进行风险的静态评估、动态评估和参数相关性评估。
4）通过风险评估对工程当前面临的风险源进行预警，并给出风险等级和针对性策略。
5）结合基坑监测数据、有限元计算结果，借助反分析技术修正杆系有限元模型的计算参数，然后利用该计算参数进行后续施工的基坑受力变形预测。
6）重复步骤2）～步骤5），进行基坑施工全过程的基坑风险评估，达到控制基坑风险的目的。
本发明在上海地铁某车站基坑工程中实施，该基坑为地铁换乘站，且紧邻高层建筑、运营地铁车站、苏州河等敏感建筑物，最大开挖深度达33.1m，是上海地区开挖深度最大的地铁车站基坑。
由于该基坑工程面临一定的施工风险，因此采用本发明对该基坑工程进行风险评估和控制。在基坑施工前根据设计、勘察资料建立基坑工程的三维数字模型，从基坑地下连续墙施工阶段开始将地墙、桩基、加固、开挖、支撑、结构等各工序的施工参数输入模型中。借助该数字模型，每天生成施工日志和监测报表提供给工程人员。根据施工工况，利用杆系有限元法对基坑受力变形特性进行分析。将计算数据与监测数据、工程相关信息进行融合分析，通过风险静态评估、动态评估和多监测参数相关性评估多种手段，对工程风险进行评估，给出工程面临的风险等级和针对性策略。由于这种数据融合分析是即时、持续的，因此对深基坑工程施工风险的评估也是全过程的，从而有效控制了工程中面临的施工风险。
从以上描述可以了解，本发明的基于数据融合分析的风险评估方法中，基坑工程的三维数字化模型可以快速生成施工日志和监测报表，避免了人为失误导致的数据缺失，保障工程数据的完整性。另外，通过对施工过程中的施工参数、监测数据、有限元计算数据进行数据融合分析，对基坑工程施工全过程的施工风险进行即时评估，能够全面、准确地进行风险的预警，方便工程师及时地发现工程中存在的具体风险源，采取针对性措施，将风险扼杀于萌芽。这种风险评估方法避免了传统风险评估的模糊性和不确定性，使工程师能够抓住风险控制的重点，节省大量的人力、物力。
以上结合实施例对本发明进行了详细说明，本领域中普通技术人员可根据上述说明对本发明做出种种变化例。因而，实施例中的某些细节不应构成对本发明的限定，本发明将以所附权利要求书界定的范围作为本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于数据融合分析的深基坑风险评估方法，其特征在于，所述评估方法主要包括以下步骤：
a.借助计算机辅助技术建立基坑工程的三维数字模型；
b.将基坑施工阶段的施工参数和监测数据输入三维数字模型中；
c.对基坑受力变形特性进行计算，并将计算数据输入三维数字模型；
d.在三维数字模型中将所述计算数据、施工参数和监测数据进行数据融合分析，作出当前基坑的风险评估；
e.重复上述步骤b~d,直至完成基坑施工全过程的基坑风险评估。
2.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，利用杆系有限元方法对基坑受力变形特性进行计算，并在得出当前基坑的风险评估后利用反分析的方法，调整所述杆系有限元方法的计算参数，对工程后续施工进行预测。
3.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述三维数字模型包括初始信息：基坑尺寸、围护结构、支撑体系、周边环境和监测测点布置。
4.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述基坑施工阶段的施工参数和监测数据包括围护结构施工、基坑开挖、支护、结构施工、基坑降水的相关信息。
5.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，基坑施工阶段的施工参数和监测数据在输入三维数字模型后，被自动生成施工日志和监测报表。
6.如权利要求1所述的评估方法，其特征在于，所述基坑的风险评估包括杆件有限元计算结果、监测数据的风险静态评估、动态评估以及各项相关数据间关联特征是否异常的风险评估。
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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106780723A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 上海岩土工程勘察设计研究院有限公司 一种利用bim技术实现基坑快速参数化三维建模的方法
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CN109754188A (zh) * 2019-01-02 2019-05-14 中铁城建集团有限公司 一种对桩锚式支护的超期基坑的风险评估方法
CN110321576A (zh) * 2018-03-30 2019-10-11 北京交通大学 潜水地层基坑内不完整井降水使基坑外地表沉降计算方法
CN110675066A (zh) * 2019-09-25 2020-01-10 北京城建集团有限责任公司 基于bim的建筑施工事故风险源识别方法与系统
CN112749401A (zh) * 2020-12-31 2021-05-04 河南华北水电工程监理有限公司 一种监理工作管理方法、系统、计算机装置及存储介质

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李维涛: "深基坑工程三维仿真分析系统开发研究", 《中国博士学位论文全文库工程科技II辑》 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106780723A (zh) * 2016-12-16 2017-05-31 上海岩土工程勘察设计研究院有限公司 一种利用bim技术实现基坑快速参数化三维建模的方法
CN106780723B (zh) * 2016-12-16 2022-08-02 上海勘察设计研究院(集团)有限公司 一种利用bim技术实现基坑快速参数化三维建模的方法
CN107944204A (zh) * 2018-01-16 2018-04-20 广西大学 基于cae有限元模型的山岭隧道施工风险评估方法
CN110321576A (zh) * 2018-03-30 2019-10-11 北京交通大学 潜水地层基坑内不完整井降水使基坑外地表沉降计算方法
CN109754188A (zh) * 2019-01-02 2019-05-14 中铁城建集团有限公司 一种对桩锚式支护的超期基坑的风险评估方法
CN110675066A (zh) * 2019-09-25 2020-01-10 北京城建集团有限责任公司 基于bim的建筑施工事故风险源识别方法与系统
CN112749401A (zh) * 2020-12-31 2021-05-04 河南华北水电工程监理有限公司 一种监理工作管理方法、系统、计算机装置及存储介质

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