CN113802566B - 一种用于富水砂层基坑的预应力锚索支护及施工方法 - Google Patents

Abstract

一种用于富水砂层基坑的预应力锚索支护即施工方法，预应力锚索支护能够按照基于富水砂层基坑实际环境情况制定的施工方案进行安装，并至少基于地下水位的实时监测数据与模拟监测数据的差异情况对预应力锚索支护及基坑的施工风险进行评估，以完成在富水砂层基坑中的预应力锚索支护施工，其中，富水砂层基坑实际环境情况能够通过不同阶段获取相应基坑的勘探数据、检测数据和/或预测数据，以用于制定适配于对应基坑的支护施工方案；基于地下水位的实时监测数据是由传输设备基于预设传输节点将相应传感器监测到的与时间相关的地下水位变化信息发送至运算设备以建立关联曲线的数据，预设传输节点是以地下水位达到预设水位变化量为驱动事件来设定的。

Description

一种用于富水砂层基坑的预应力锚索支护及施工方法

技术领域

本发明涉及建筑工程技术领域，尤其涉及一种用于富水砂层基坑的预应力锚索支护及施工方法。

背景技术

预应力锚索是指采取预应力方法把锚索锚固在岩体内部的索状支架，用于加固边坡。锚索结构一般由幅度锚头、锚索体和外锚头三部分共同组成，锚索靠锚头通过岩体软弱结构面的孔锚入岩体内，把滑体与稳固岩层联在一起，从而改变边坡岩体的应力状态，提高边坡不稳定岩体的整体性和强度。预应力锚索施工时，需专门的拉紧装置和机具。

CN 106522243 B公开了一种含裂隙岩土地层预应力锚索注浆锚固施工方法，采用多个均布设在同一平面上的预应力锚索对待加固边坡进行加固，包括步骤：一、各岩层的岩体节理裂隙发育程度确定；二、锚固段长度与锚索孔孔口位置确定；预应力锚索包括锚索本体、一次注浆管和二次注浆管，锚索本体后端安装有锚具，锚索本体包括多道钢绞线；三、预应力锚索注浆锚固施工：对任一个预应力锚索进行注浆锚固施工时，包括步骤：钻孔、安放锚索、常压注浆、高压注浆和锚索张拉及封锚。该发明方法步骤简单、设计合理且施工简便、施工效率高、使用效果好，能简便、快速完成待加固边坡的加固过程，所采用的预应力锚索成本低且锚固力较高，能对待加固边坡进行有效加固。

但随着城市建设的发展，基坑规模和深度逐渐扩大。在富水砂层地层中，地下水是影响基坑稳定性的一项重要因素，一旦出现涌水涌砂情况，很有可能引起支撑体系强度不能满足要求而造成基坑开挖周边沉降过大，从而影响周边建筑及管线安全。因此，针对于处在富水砂层环境中的基坑，需要安装更加符合环境条件的支护形式，例如：

CN 111749246 A公开了一种富水砂层预应力锚索安装方法，包括实地环境勘探阶段、检测阶段、制定安装方案阶段和实际安装阶段，包括如下安装步骤：步骤一：实地环境勘探阶段：通过现场实地考察，了解安装现场的环境；步骤二：检测阶段：对所在砂层的含水量进行取样检测以及固定岩层硬度进行检测；步骤三：制定安装方案阶段：根据检测结果结合实地勘探情况拟定安装方案；步骤四：实际安装阶段：根据制定的安装方案进行实际施工。该发明通过在安装前制定详细的安装方案，对安装位置的砂岩含水量以及固定岩层强度进行分析，可有效排除安装过程中环境以及地址因素对安装锚索稳定性所造成的影响，确保安装锚索更加稳固。

但该专利的技术方案仅注重于预应力锚索安装前的实地勘察，以预期基于检测结果结合实地勘探情况拟定更适应于施工环境的预应力锚索安装方案。但其忽略的是，在基坑的施工过程中，施工工艺、施工顺序、环境条件的稍加改变就会对施工过程中的地层变形和/或地下水埋深产生较大的影响。现有技术对于实际监测工作也存在较多的不确定性，这些因素都极大地影响了预警预报的准确性。很多时候，监测到的数据还没达到报警条件，却仍有事故发生。因此，用于富水砂层基坑的预应力锚索支护怎样进行施工可以降低整个基坑施工过程中的风险，是当前没有解决的技术问题。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于申请人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

发明内容

针对现有技术之不足，由于富水砂层具有含砂量大、含水量大、孔隙比大、流动性大、承载力小及自稳定性差等特点，使得在富水砂层基坑进行预应力锚索支护安装及后续的基坑施工过程中相比于其他土层结构施工难度更大，发生涌水涌砂现象等事故风险的几率也更高。因此，本发明提供了一种用于富水砂层基坑的预应力锚索支护及施工方法。

本发明公开了一种用于富水砂层基坑的预应力锚索支护施工方法，预应力锚索支护能够按照基于富水砂层基坑实际环境情况制定的施工方案进行安装，并至少基于地下水位的实时监测数据与模拟监测数据的差异情况对预应力锚索支护及基坑的施工风险进行评估，以减少事故发生几率的方式完成在富水砂层基坑中的预应力锚索支护施工，其中，富水砂层基坑实际环境情况能够通过“实地环境勘探”、“采样样本检测”及“数值模拟预测”中的一种或多种阶段获取相应基坑的勘探数据、检测数据和/或预测数据，以用于制定适配于对应基坑的支护施工方案；基于地下水位的实时监测数据是由传输设备基于预设传输节点将相应传感器监测到的与时间相关的地下水位变化信息发送至运算设备以建立关联曲线的数据，预设传输节点是以地下水位达到预设水位变化量为驱动事件来设定的。

优选地，“采样样本检测”阶段能够基于“实地环境勘探”阶段采集的样本进行试验检测，其中，通过试验检测能够对富水砂层基坑的砂层含水量、固定岩层强度和/或岩土渗透系数进行计算或推算。

优选地，“数值模拟预测”阶段能够基于富水砂层基坑参数建立对应的三维模型，以通过数值模拟的方式获取基坑地下水流状态及涌水情况的预测数据，其中，富水砂层基坑参数至少能够基于“实地环境勘探”阶段和/或“采样样本检测”阶段获取。

优选地，工作人员基于对初步制定的安装方案进行改进优化，以实施预应力锚索支护的安装，安装过程中的“锚索成孔”步骤能够以避免塌孔和泥浆大量流失的方式采用双套管钻机成孔工艺，“注浆”步骤能够以加固软弱土层的方式采用二次劈裂注浆工艺。

优选地，预应力锚索支护及整个基坑的施工过程中，能够通过观测井内纵向间隔布设于降水井管上的若干孔压传感器获取地下水位变化信息，传输设备能够基于预设水位变化量的变化而改变采样时间周期，其中，采样时间周期为两个传输节点之间所经过的时间间隔，两个传输节点对应的水位差值对应于预设水位变化量。

优选地，采样用的预设水位变化量是以随影响事件的变化而改变采样时间周期的方式来设定的，基于影响事件的不同类型，预设水位变化量能够在保证施工安全的前提下以增大或减小的方式适应于影响事件的变化，从而通过改变改变的采样时间周期来调节采样频率。

优选地，传输设备基于传输节点将与时间相关的地下水位变化信息发送至运算设备以建立实时监测数据与时间的实时关联曲线，运算设备能够基于实时关联曲线与模拟关联曲线的对比来判断基坑施工风险，其中，模拟关联曲线能够基于“数值模拟预测”阶段建立的三维模型以结合实时监测数据及包括自然环境的影响因素的方式获取的模拟监测数据构建而成。

优选地，实时关联曲线和模拟关联曲线能够基于曲线斜率差异与预设阈值之间的差异来判断基坑施工风险，在关联曲线出现差异时能够以至少一次地缩小预设水位变化量的方式微观化的凸显展示差异情况，其中，基坑施工风险包括涌水涌砂现象。

优选地，工作人员能够响应于关联曲线差异情况而加强巡查，并对预计发生或已经发生涌水涌砂的位置进行及时封堵，在将水封闭后对锚索进行张拉，直至将水完全封闭。

本发明还公开了一种用于富水砂层基坑的预应力锚索支护，预应力锚索支护采用前述任一的预应力锚索支护施工方法施工而成，其中，预应力锚索支护针对锚索部件配置有防护组件以提高支护效果并降低安全隐患，防护组件能够包括但不限于针对锚索体的保护层及针对外锚头的保护罩和缓冲件。

附图说明

图1是本发明的预应力锚索支护施工方法在一种优选实施方式中的阶段步骤图；

图2是本发明的预应力锚索支护在一种优选实施方式中的局部示意图。

附图标记列表

10：外锚头；20：锚索体；30：锚固段；40：防护组件；41：保护层；42：保护罩；43：缓冲件；44：弹簧；45：缓冲垫。

具体实施方式

下面结合附图进行详细说明。

如图1所示为本发明的预应力锚索支护施工方法在一种优选实施方式中的阶段步骤图，如图2所示为本发明的预应力锚索支护在一种优选实施方式中的局部示意图。

本发明公开了一种用于富水砂层基坑的预应力锚索支护及施工方法，以适应于地下水极为丰富、砂层也非常后的地质条件，至少完成基坑中预应力锚索支护的安装与监测，从而保证基坑的施工安全。

一种用于富水砂层基坑的预应力锚索支护施工方法，用于将至少包含预应力锚索的支护结构安装于具有含砂量大、含水量大、孔隙比大、流动性大、承载力小及自稳定性差等特点的富水砂层基坑中以完成对边坡的加固，从而保证地下结构施工及基坑周边环境的安全。

具体地，预应力锚索支护施工方法可包括如下阶段：

S1：实地环境勘探：通过现场实地勘探考察，了解施工现场的环境及条件；

S2：采样样本检测：通过对“实地环境勘探”阶段中采集的样本进行试验检测，以获取样本参数；

S3：数值模拟预测：基于“实地环境勘探”阶段和“采样样本检测”阶段获取的参数数据通过模拟软件建立模型以至少对基坑区域地下水流情况进行模拟，从而实现对基坑涌水量的预测；

S4：制定施工方案：基于“实地环境勘探”阶段和“采样样本检测”阶段获取的参数数据及“数值模拟预测”阶段获取的基坑涌水量预测数据，对支护形式、施工排水设计和施工作业方法等施工方案进行指定，其中，支护形式的设计是影响基坑施工安全的重要影响因素之一；

S5：支护安装施工：基于“制定施工方案”阶段制定的支护形式施工方案进行基坑支护的安装，以实现基坑边坡的加固；

S6：实时动态监测：通过预设的监测方法至少对地下水位情况进行实时动态监测，以尽可能避免涌水涌砂情况的发生，其中，预设的监测方法可使用“数值模拟预测”阶段中获取的模拟数据对实时数据是否异常进行判断。

根据一种优选实施方式，“实地环境勘探”阶段可对砂层分布范围、支护预计安装位置、地质及环境情况等因素进行观察和记录，以通过绘制初步地形图及安装分布图的方式为后续支护安装方案的初步拟定打下基础，从而使得在规划初步安装方案时能够考虑环境因素对实际安装过程中带来的影响，其中，初步安装方案是以减小环境因素影响程度的方式进行拟定的。

进一步地，通过“实地环境勘探”阶段还可以对深基坑工程项目进行深入了解。例如，可以了解基坑所处的地段，施工四周的市政道路管道、沟渠、电力电缆、通讯光缆以及邻近的建筑物情况，除此之外，还可以对周边的地质环境和整体的建设环境进行了解。掌握施工现场的地质情况以及水文地质条件，明确工程所处地理位置的地质结构，根据工程地质的勘察报告，对现场的施工环境进行更加深入地调查，以便于后续安装方案的制定和实施。

根据一种优选实施方式，“采样样本监测”阶段能够对砂层进行钻孔取样，以通过对砂层样本的检测实现砂层含水量的获取。优选地，在支护的预计安装位置可通过多段连续采样的方法对不同砂层的取样位置以及相应位置的取样砂层含水量分别进行全面的采样及记录，以提前掌握砂层地质情况。“采样样本监测”阶段还能够贯穿砂层对固定岩层进行钻孔取样，以通过挤压机对固定岩层进行强度分析。优选地，基于多段连续采样的方法对固定岩层取样以实现对固定岩层的全面检测和分析。

优选地，可通过钻孔式取样机对砂层进行采样，并可通过更换强度更高的钻杆的方式对固定岩层进行采样，以使得基于采样对象硬度的不同而采用强度适配的采样设备。在钻孔后，砂层和固定岩层的采样样品通过取样机的钻杆取出，以便于通过对采样样品的检测推算砂层含水量及固定岩层的强度。

进一步地，“采样样本监测”阶段还可通过对采样的岩土样品进行室内渗透试验以推导相应岩性的岩土渗透系数。岩土的渗透系数可取决于岩土的成因、物质组成、风化程度、裂隙发育程度及岩土连通性等因素。基于岩土取样后进行的室内渗透试验数据与“实地环境勘探”阶段的水文孔的抽水试验数据，并结合工程经验以确定不同岩土的渗透系数。

根据一种优选实施方式，“数值模拟预测”阶段可通过数值模拟方法预测基坑涌水量，其中，相比于“大井法”预测涌水量，数值模拟方法更能够刻画非均质、不等厚以及复杂的水文地质条件，比如富水砂层基坑。优选地，数值模拟方法可借助visual modflow软件系统建立离散化的三维模型，然后确定各计算单元的水文地质边界条件及模型计算中参数的取值，最后用有限差分法计算水头及水均衡等，其中，模型计算中参数的取值可至少部分地基于“实地环境勘探”阶段和/或“采样样本监测”阶段而确定，例如岩土的渗透系数。

通常地，基于基坑开挖及混凝土浇筑等较长的施工时间，需通过维持基坑周边补给水量与抽出水量处于基本相等的状态以保证基坑地下水位的相对恒定，基坑地下水渗流处于稳定流状态。进一步地，在不考虑降水入渗及其他人为影响的情况下，相等的基坑周边补给水量与抽出水量可以完全维持基坑地下水位不变；在考虑降水入渗及其他人为影响的情况下，可设定对应的预设最高水位和预设最低水位，以通过调节疏干过程使地下水位维持在预设最高水位和预设最低水位之间，从而保证地下水位处于安全的范围内。优选地，由于“数值模拟预测”阶段为支护安装前对基坑涌水量的预测模拟，而对于未来时刻的降水入渗及其他认为影响无法实现确切的预知，因此，可在“数值模拟预测”阶段忽视降水入渗及其他人为影响以简化模型及运算复杂程度，并在后续的实时监测过程中进行更全面的动态分析。

优选地，针对包含有基坑在内的模拟区域基于相应结构尺寸进行单元格划分，并在基坑出进行单元格加密，以更好地对基坑地下水流状态及涌水情况进行模拟。基坑的涌水量可通过水均衡的计算而获取。

根据一种优选实施方式，“制定施工方案”阶段基于“实地环境勘探”阶段获取的勘探数据、“采样样本检测”阶段获取的检测数据和/或“数值模拟预测”阶段获取的预测数据对施工方案进行制定及改进优化。优选地，“制定施工方案”阶段能够基于“实地环境勘探”阶段获取的勘探数据并可结合施工经验制定出排出环境因素影响的初步安装方案，以绘制进一步的方案图纸。优选地，“制定施工方案”阶段能够基于“采样样本检测”阶段获取的检测数据以判断砂层含水量及固定岩层强度情况的方式对初步安装方案进行改进，例如，确定钻孔设备、清孔设备、用材的型号或标号。优选地，“制定施工方案”阶段能够基于“数值模拟预测”阶段获取的模拟数据对改进后的安装方案进行优化，以避免施工过程中涌水涌砂及沉降塌陷等事故发生，其中，安装方案可通过在成孔方式、注浆技术等方面进行优化，以获得最终的安装方案。

根据一种优选实施方式，“支护安装施工”阶段可基于“制定施工方案”阶段中确定的最终安装方案对基坑支护进行安装。优选地，对于富水砂层基坑可采用地连墙与锚索构成的预应力锚索地连墙支护机构实现对边坡的加固，其中，在基坑支护施工中将预应力锚索地连墙与其他支护联合共同使用可具有更好效果，例如，预应力锚索地连墙和钢筋混凝土桩的联合支护体系能够以较小的占地面积节省大量成本。

预应力锚索支护能够通过施加了预应力的钢绞线对边坡滑动面产生所需要的抗滑阻力，以通过大幅提高整体摩擦的方式保证结构面能够保持压紧状态。包括了锚固段30、锚索体20和外锚头10三部分的锚索结构至少能够使得锚固段30安装于相对比较稳定的土体内以提供稳定的锚固力，并通过锚索体20将锚固力进行延伸和有效传递。锚索体20又称为自由段。

具体地，“支护安装施工”阶段可包括如下步骤：

S5.1：基坑降水：通过观测井对地下水位进行监测及控制，以保证基坑能在干燥条件下施工，从而防止边坡失稳、基础流砂、坑底隆起、坑底管涌和地基承载力下降等事故的发生；

优选地，观测井内可设置有底部位于待测承压水层区域的降水井管，以通过纵向间隔设置于降水井管的孔压传感器动态监测支护安装过程及基坑施工过程的承压水位降深，其中，穿过降水井管伸入滤管的抽水管能够在抽水泵的吸力作用下对地下水进行抽水工作；

S5.2：锚索成孔：根据不同地层各自的特性选择适配的钻机和钻孔方式进行钻孔，其中，不同地层的特性可包括“采样样本监测”阶段获取的砂层含水量和固定岩层强度等；

可选地，“锚索成孔”步骤中可对钻孔倾角进行控制以避免锚索出现交叉和互碰现象，锚索成孔孔径可设计为150mm；

优选地，“锚索成孔”步骤可采用双套管钻机成孔工艺进行钻孔，以适应于地下水位高、地质情况复杂、地质条件相对较差、易流沙和易坍塌地层地质条件下的预应力锚索施工，从而避免采用普通锚索钻机螺旋钻进直接成孔施工时易造成塌孔和泥浆大量流失的问题，在保证锚索施工质量的同时，降低或消除了因地面沉降造成的周围路面及建筑物沉降而带来的安全隐患，其中，双套管钻机成孔工艺是锚索钻机成孔采用外套管先打进，然后用接有高压水泵的内钻杆将套管内土体通过机器钻进压力和水压力将土体稀释成泥浆并且排出孔外的方法成孔；

S5.3：清孔：在“锚索成孔”步骤结束后能够通过稳钻1至2分钟的方式防止孔底尖灭，以避免孔底尖面达不到最初的设计标准；

优选地，“清孔”步骤可对钻孔孔壁出现的残留岩石粉末或其他杂质形成的沉渣和/或出现的水体粘滞进行清理，以避免降低水泥砂浆和土体的粘接程度，其中，采用高压水冲洗的方式能够保留更加完整的岩体锚固；

进一步地，当锚孔之内有承压水流出现时，可通过对“基坑降水”的监测参数和/或疏干方式进行调节，以降低水压和水量，从而便于后续安全地施工；

S5.4：锚索制作及安装：将钢绞线、定位架、锚板、锚具等组件制成锚索，并将锚索的锚固段30放置于固定岩层的锚孔内部，其中，安装过程中确保锚具面和钢绞线受力方向呈垂直状态；

优选地，锚索的至少部分锚索体20可套设有保护层41以延缓锚索的受腐蚀程度，其中，保护层41可选用聚乙烯防护套；

S5.5：注浆：通过在锚固段30间隔开设的出浆孔对锚索的锚固段30进行二次劈裂注浆，以实现软弱土层的加固，其中，在第一次劈裂注浆形成的水泥结石体达到一定强度时可进行第二次劈裂注浆，且第二次劈裂注浆的注浆时间根据第一次劈裂注浆的注浆时间而确定；

优选地，锚索注浆材料选用P.O42.5水泥浆。

S5.6：预应力锚索张拉与锁定：在水泥浆体达到预设龄期后，通过设置在锚索孔外的锚具对锚索进行预张拉，在预张拉后对锚索进行预应力张拉锁定；

优选地，锚索在张拉过程张能够基于分级处理以确定适当的张拉顺序；

S5.7：封锚：对外锚头10进行保护，以避免外锚头10失效影响锚索整体的分散受力作用，例如，可对外锚头10设置保护罩42，保护罩42可以是厚度大于50mm的水泥砂浆；

优选地，在外锚头10处还可通过配置弹簧44及缓冲垫45等缓冲件43的方式对振动进行缓冲，以增强支护的效果。

进一步地，针对锚索体20配置的保护层41及针对外锚头10配置的保护罩42及缓冲件43都可作为预应力锚索的防护组件40对锚索部件进行相应的保护，从而提高支护效果的同时降低安全隐患。

根据一种优选实施方式，安装预应力锚索地连墙的支护结构还可包括连续墙的开孔、腰梁的制作与安装、锚索与腰梁和连续墙的连接等步骤。

进一步地，锚索施工过程中将连续墙打穿很有可能在压力水流的作用下发生涌水涌砂现象，而使得水和砂可以顺着锚索孔流出，而引起地面沉降甚至塌陷的风险，从而危害基坑的施工安全。

优选地，在对周边地面及建筑物沉降影响较小的情况下，可通过设置若干降水井的方式降低基坑外的地下水位，以防止涌水涌砂现象。

优选地，可通过从地面对砂层进行加固的方式防止涌水涌砂现象。

优选地，可通过打入钢套管的方式进行施工，以有效控制涌水涌砂。

根据一种优选实施方式，“实时动态监测”阶段可对基坑外的地下水位进行实时的动态监测，以基于抽水泵的抽吸作用通过降水井和/或观测井对地下水进行抽取，从而保证地下水位处于预设最高水位和预设最低水位之间，用以防止过高的水位造成涌水涌砂现象，和/或防止过低的水位造成地面的沉降及塌陷。

优选地，对地下水位的监测能够通过纵向间隔设置于降水井管的孔压传感器进行采集，其中，设置于观测井内的降水井管在位于待测承压水层区域内的底部通过中空的滤管连接于底部呈密封状态的沉淀管。降水井管的上部与观测井的孔壁之间填充有封孔黏土，降水井管的下部与观测井的孔壁之间填充有止水黏土。滤管与观测井的孔壁之间以及沉淀管与观测井的孔壁之间填充有砂砾滤料。一端连接于离心水泵、浸没式潜水泵或深井泵等类型的抽水泵的抽水管伸至滤管以进行抽水，使得经过a时刻后各个孔压传感器采集水位降深的平均值达到了预设最低水位时停止抽水，待水位恢复到预设最高水位后，重新进行抽水。

优选地，孔压传感器能够对地下水位的恢复阶段进行更全面灵敏的监测，以避免地下水位恢复过快而突发涌水涌砂现象，导致工作人员无法及时做出正确响应的情况发生。

优选地，孔压传感器能够通过传输设备将采集的与时间相关的监测数据发送至运算设备以进行数据处理，其中，传输设备发送监测数据的节点至少是以发生预设水位变化量为驱动事件来设定的。

现有技术中，数据监测通常是采用固定的采样时间周期来对监测指标进行监测的。在未达到采样时间周期而出现监测数据异常的情况下，不能够及时地发现数据的异常而及早地做出应对策略，只有在到达采样时间周期获取监测数据后才能够发现，无疑使得异常数据的获取出现延迟。而且对于水位监测过程中水位变化未出现异常时频繁采集的大量监测数据作用有限，传输设备频繁的数据传输还增加了运算设备的数据计算量和数据储存量，大量数据传输必然会加剧数据的延迟效应，使得处理单元发现异常的时间以毫秒级单位延迟，甚至延迟1秒。这对于监测和预防基坑风险来说无疑是不利的。

本发明的预设水位变化量是预先设置的水位变化一个单位对应的深度。当地下水位每达到一次预设水位变化量时为数据传输的节点以发送与时间相关的监测数据至运算设备，而发生一次预设水位变化量所用的时间即为采样时间周期。换言之，两次数据传输节点之间的时间即为采样时间周期。进一步地，由于各种因素的影响使得地下水位的恢复速度可能实时地发生着变化，因此对应的采样时间周期也不完全相同。同时，当预设水位变化量改变时，采样时间周期随之改变。采样时间周期与预设水位变化量的比为预设水位变化量与时间的关联曲线的曲线斜率。曲线斜率越大，表示地下水位达到一次预设水位变化量的时间越长，对应的采样时间周期也越长，恢复速度越慢，发生涌水涌砂的风险越小。反之，曲线斜率越小，表示地下水位达到一次预设水位变化量的时间越短，对应的采样时间周期越短，水位恢复速度越快，发生涌水涌砂的风险越大，基坑施工风险危险程度越高。

优选地，采样用的预设水位变化量是以随影响事件的变化而改变采样时间周期的方式来设定的。例如，基于开挖深度的影响事件，随着开挖深度的变大，基坑与地下水的相对距离缩短，发生涌水涌砂等事故的可能性增加，通过减小预设水位变化量的方式来缩短采样时间周期，以提高对地下水位的采样密度，从而及时发现地下水位的异常。再例如，基于自然环境的影响时间，在基坑的长时间施工过程中，可能会经历暴雨和/或烈日等不同气候条件及洪涝和/或干旱等不同气象条件，以使得可以在暴雨和/或洪涝等降水充沛的时节可通过适当减小预设水位变化量的方式来缩短采样时间周期，以提高对地下水位的采样密度，从而及时发现地下水位恢复的异常；在烈日和/或干旱等降水缺乏的时节可通过适当增大预设水位变化量的方式来延长采样时间周期，在保证安全的前提下适当延长采样时间周期可减少数据的储存、传输及运算，减轻了运算负荷和数据传输的延迟，以便于实现地下水位更加灵敏的监测。进一步地，影响事件还可包括其他人为因素等。

本发明通过监测采样时间的变化来监测地下水位恢复的速度变化，通过监测实时关联曲线的斜率变化来分析地下水位恢复速度是否异常，其中，实时关联曲线可以通过运算设备基于接收的实时监测数据与时间的关系而建立。在地下水位恢复异常的情况下，达到预设水位变化量所用的时间及其对应的采样时间周期异常，从而导致关联曲线的斜率异常。基于关联曲线斜率的异常，可通过调整预设水位变化量的方式来提高采样频率，从而以更高的灵敏度确定地下水位情况并提醒工作人员做出正确的响应。

优选地，与传输设备信号连接的运算设备可基于“数值模拟预测”阶段建立的模型，在实时监测数据的基础上结合自然环境等影响因素对于下一传输节点或后续若干个传输节点的与时间相关的地下水位的监测数据进行模拟预测，以使得运算设备能够基于预测的数据建立模拟监测数据与时间的对照关联曲线，对照关联曲线与实时关联曲线的对比所形成的差异值与预设阈值的比较可作为评判实时关联区域是否异常的标准。优选地，对照关联曲线能够基于实时监测数据和/或自然环境等影响因素的变化而动态调整，以使得预测的数据更贴合实际情况。

当实时关联曲线与对照关联曲线存在差异时，运算设备能够以缩小预设水位变化量的方式来缩短采样时间周期，基于预设水位变化量的调节对实时关联曲线和对照关联曲线进行图像更新，以更直观明显地展示两条关联曲线的差异。通过缩小预设水位变化量的方式使得关联曲线的斜率变化以微观化的形式更加明显地展示，使得工作人员能够更加准确地发现异常并做出响应。进一步地，调整预设水位变化量可以不止一次，以通过更密集的采样频率建立更加光滑的关联曲线，从而更好地对关联曲线斜率差异是否超出预设阈值进行判断。

在运算设备判断出地下水位异常尤其是地下水位恢复速度过快时，可通过将报警信号传输至用户终端的方式告知工作人员，以使得工作人员能够及时响应，例如，在不影响周边土层沉降的情况下加大疏水程度，加强周边环境及支护锚索孔的巡查以尽早发现可能出现涌水涌砂现象的位置等。在锚索孔漏水时，可对漏水锚索孔进行封堵，例如，可先采用向漏水操锁孔内注聚氨酯溶液，将水封闭后再进行锚索张拉，当张拉后再次出现漏水锚索孔时，采用从锚索孔旁边钻斜孔的方式埋入注浆管以再次注入聚氨酯溶液，直至将水封闭。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。本发明说明书包含多项发明构思，诸如“优选地”、“根据一个优选实施方式”或“可选地”均表示相应段落公开了一个独立的构思，申请人保留根据每项发明构思提出分案申请的权利。在全文中，“优选地”所引导的特征仅为一种可选方式，不应理解为必须设置，故此申请人保留随时放弃或删除相关优选特征之权利。

Claims (8)

1.一种用于富水砂层基坑的预应力锚索支护施工方法，其特征在于，

预应力锚索支护能够按照基于富水砂层基坑实际环境情况制定的施工方案进行安装，并至少基于地下水位的实时监测数据与模拟监测数据的差异情况对预应力锚索支护及基坑的施工风险进行评估，以减少事故发生几率的方式完成在富水砂层基坑中的预应力锚索支护施工，其中，

所述富水砂层基坑实际环境情况能够通过“实地环境勘探”、“采样样本检测”及“数值模拟预测”中的一种或多种阶段获取相应基坑的勘探数据、检测数据和/或预测数据，以用于制定适配于对应基坑的支护施工方案；

所述基于地下水位的实时监测数据是由传输设备基于预设传输节点将相应传感器监测到的与时间相关的地下水位变化信息发送至运算设备以建立关联曲线的数据，预设传输节点是以地下水位达到预设水位变化量为驱动事件来设定的；

所述预应力锚索支护及整个基坑的施工过程中，能够通过观测井内纵向间隔布设于降水井管上的若干孔压传感器获取地下水位变化信息，所述传输设备能够基于预设水位变化量的变化而改变采样时间周期，其中，所述采样时间周期为两个传输节点之间所经过的时间间隔，两个传输节点对应的水位差值对应于预设水位变化量；

采样用的预设水位变化量是以随影响事件的变化而改变采样时间周期的方式来设定的，基于影响事件的不同类型，预设水位变化量能够在保证施工安全的前提下以增大或减小的方式适应于影响事件的变化，从而通过改变改变的采样时间周期来调节采样频率；

当预设水位变化量改变时，采样时间周期随之改变，采样时间周期与预设水位变化量的比为预设水位变化量与时间的关联曲线的曲线斜率。

2.根据权利要求1所述的预应力锚索支护施工方法，其特征在于，所述“采样样本检测”阶段能够基于所述“实地环境勘探”阶段采集的样本进行试验检测，其中，通过试验检测能够对富水砂层基坑的砂层含水量、固定岩层强度和/或岩土渗透系数进行计算或推算。

3.根据权利要求1所述的预应力锚索支护施工方法，其特征在于，所述“数值模拟预测”阶段能够基于富水砂层基坑参数建立对应的三维模型，以通过数值模拟的方式获取基坑地下水流状态及涌水情况的预测数据，其中，所述富水砂层基坑参数至少能够基于所述“实地环境勘探”阶段和/或“采样样本检测”阶段获取。

4.根据权利要求3所述的预应力锚索支护施工方法，其特征在于，工作人员基于对初步制定的安装方案进行改进优化，以实施预应力锚索支护的安装，所述安装过程中的“锚索成孔”步骤能够以避免塌孔和泥浆大量流失的方式采用双套管钻机成孔工艺，“注浆”步骤能够以加固软弱土层的方式采用二次劈裂注浆工艺。

5.根据权利要求1所述的预应力锚索支护施工方法，其特征在于，所述传输设备基于传输节点将与时间相关的地下水位变化信息发送至运算设备以建立实时监测数据与时间的实时关联曲线，所述运算设备能够基于实时关联曲线与模拟关联曲线的对比来判断基坑施工风险，其中，所述模拟关联曲线能够基于所述“数值模拟预测”阶段建立的三维模型以结合实时监测数据及包括自然环境的影响因素的方式获取的模拟监测数据构建而成。

6.根据权利要求5所述的预应力锚索支护施工方法，其特征在于，所述实时关联曲线和所述模拟关联曲线能够基于曲线斜率差异与预设阈值之间的差异来判断基坑施工风险，在关联曲线出现差异时能够以至少一次地缩小预设水位变化量的方式微观化的凸显展示差异情况，其中，基坑施工风险包括涌水涌砂现象。

7.根据权利要求6所述的预应力锚索支护施工方法，其特征在于，工作人员能够响应于关联曲线差异情况而加强巡查，并对预计发生或已经发生涌水涌砂的位置进行及时封堵，在将水封闭后对锚索进行张拉，直至将水完全封闭。

8.一种用于富水砂层基坑的预应力锚索支护，其特征在于，所述预应力锚索支护采用权利要求1至7之一所述的预应力锚索支护施工方法施工而成，其中，所述预应力锚索支护针对锚索部件配置有防护组件（40）以提高支护效果并降低安全隐患，防护组件能够包括但不限于针对锚索体（20）的保护层（41）及针对外锚头（10）的保护罩（42）和缓冲件（43）。

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