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摘 要:基于深大基坑减压降水运行风险分析,采用分布式无线水位数据采集与远程传输系统、交互式智能电源备用系统以及备用井智能控制系统,构建深大基坑减压降水运行风险智能化控制系统。通过工程应用表明,深大基坑减压降水运行风险智能控制系统能够实现减压降水运行风险智能化管理,有效控制深大基坑承压水降水运行风险。
关键词:减压降水智能化管理风险控制深大基坑
中图分类号:TU473 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)01(c)-0070-02
1 引言
承压水是地下基坑工程施工过程中的主要风险源[2～5]之一。国内外数十年工程实践表明,减压降水作为地下建筑尤其是基坑工程施工中的承压水直接风险控制措施之一,已获得了广泛的认可,成为了基坑工程中承压水控制的首要措施。
2.1 用电异常
深大基坑由于管理空间跨度大,用电负荷高,现场供电线路排布复杂,极易造成因用电荷载过大或线路异常导致减压降水设备断电。同时由于基坑面积大,对备用电源要求也较高,通常需要多个分路电箱或多台备用发电机才能满足现场要求。为保证不发生断电引起的长时间降水井群停止抽水的危险工况的发生,对备用电源保障及其及时切换供电提出了更高要求。
2.2 降水设备异常
由于降水设备的异常,如设备损坏等造成减压降水井无法正常减压降水,从而使承压水位回升,产生承压水突涌风险。这种时候,通常需要设置备用井,并根据要求智能启动或关闭备用井。
2.3 水位异常
水位异常包括减压抽水井水位异常和观测井水位异常。承压水位是深基坑减压降水是否安全到位的直观反映。当水位出现异常时,通常造成降水不足引发基坑承压水突涌风险,或者是过度降水而造成基坑周边环境产生沉降[1～3]。
3 深大基坑减压降水智能控制技术
3.1 交互式智能电源备用系统
深大基坑通常用电功率大,容易发生断电事故。如果在雷雨天或夜间发生事故,处理不及时,造成的危害是严重的。智能电源备用应急系统用于控制断电造成的工程风险。
断电自动应急系统[4～6]包含自启动发电机、ATS智能转换及分路延时供电装置,如图7所示。
应用断电自动应急系统后,发生常用电源供电异常时,最快可以在15s内启动备用电源,并延时启动各备用井。
交互式智能电源备用系统根据深大基坑面积大的特点,在上述电源备用系统基础上增加了备用发电机的数量,并在应用时针对基坑分区开挖的特点交错设置备用井与备用发电机的连接状况,避免了在实际应用过程中发电机出现机械故障而导致大面积减压降水井停止运行产生基坑风险。
3.2 备用井智能控制系统
前面所述,深大基坑减压降水运行管理具有跨度大的特点。如果管理不到位,容易造成局部风险频发,从而形成大的基坑风险。针对深大基坑减压降水运行的设备异常风险,采用备用井智能控制系统。
3.3 分布式无线水位数据采集与远程传输系统[4]
针对减压降水运行中的水位异常风险,在减压降水运行过程中,应保持高频率、高精度和持续性的观测井水位观测与采集。为便于及时掌握现场降水运营状况并及时做出决策,应尽可能实现远程实时监控。
针对深大基坑减压降水井的分布特点,分布式无线水位数据采集与远程传输系统采用单独安装的无线水位采集传感器,传感器隐蔽在观测井内,安装、保护方便。各个无线水位采集传感器各自具备采集功能,配合无线传输模块,能够实现每个无线水位采集传感器各自远程传输功能,不会因仪器或无线模块出现故障造成整个无线传输中断。整个采集过程中,除初期需人工设置采集程序并保持过程中的设备维护之外,其余过程全部自动化进行,降低了人工劳动强度;最小采集间隔可设置为1秒,最高采集精度高于人工采集精度10倍;实现每昼夜24小时连续采集,解决了夜间、雷雨天等所有不利于人工采集条件下的数据采集问题。
4 工程应用实例
青草沙长江原水工程五号沟泵站基坑位于上海浦东新区曹路镇五号沟地区,临近长江口,属临江区域深大基坑。基坑分为A1及A2两区域。A1为盾构工作井,平面外包尺寸27.5m×28.6m,开挖深度为24.95m;A2区域包括泵房的配水渠、前池与进水池,平面外包尺寸89.20m×135.2m,开挖深度为21.2m。
根据基坑抗突涌稳定性验算(详见表1),需要将承压水水位降低24.20m后,才能保证工作井基坑稳定及施工的顺利进行。
通过现场抽水试验,本场地承压含水层组的最大渗透系数达11.9m/d,减压降水井的单井平均流量为30m3/h。在满足基坑降水需求的前提下,降水井群的最大平均流量达960m3/h。
对此,针对五号沟泵站基坑减压降水运行风险的特点,在本工程中运用了深大基坑减压降水运行风险智能控制系统,成功控制了承压水减压降水运行风险,有效确保了承压水降水效果,保证了五号沟泵站基坑工程安全与施工顺利进行。
5 结语
减压降水运行风险是深大基坑施工管理的难点,应用智能化信息管理技术融入日常工程风险管理过程中,提升了工程风险管理水平的层次,可供同类工程参考。
在此基础上,随着科技的进步,进一步深化深大基坑减压降水运行风险的控制,实现减压降水运行管理风险的全面可控性,将可能是未来其他工程在应用中值得进一步研究的课题。
参考文献
[1] 缪俊发,等.工程降水(承压水)及其对环境的影响[R].2008.
[2] 吴林高,方兆昌,等.基坑工程降水案例.北京:人家交通出版社,2009.
[3] 上海隧道工程股份有限公司,上海广联建设发展有限公司等.超深基坑承压水综合治理技术研究[R].2008.
关键词:减压降水智能化管理风险控制深大基坑
中图分类号:TU473 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)01(c)-0070-02
1 引言
承压水是地下基坑工程施工过程中的主要风险源[2～5]之一。国内外数十年工程实践表明,减压降水作为地下建筑尤其是基坑工程施工中的承压水直接风险控制措施之一,已获得了广泛的认可,成为了基坑工程中承压水控制的首要措施。
2.1 用电异常
深大基坑由于管理空间跨度大,用电负荷高,现场供电线路排布复杂,极易造成因用电荷载过大或线路异常导致减压降水设备断电。同时由于基坑面积大,对备用电源要求也较高,通常需要多个分路电箱或多台备用发电机才能满足现场要求。为保证不发生断电引起的长时间降水井群停止抽水的危险工况的发生,对备用电源保障及其及时切换供电提出了更高要求。
2.2 降水设备异常
由于降水设备的异常,如设备损坏等造成减压降水井无法正常减压降水,从而使承压水位回升,产生承压水突涌风险。这种时候,通常需要设置备用井,并根据要求智能启动或关闭备用井。
2.3 水位异常
水位异常包括减压抽水井水位异常和观测井水位异常。承压水位是深基坑减压降水是否安全到位的直观反映。当水位出现异常时,通常造成降水不足引发基坑承压水突涌风险,或者是过度降水而造成基坑周边环境产生沉降[1～3]。
3 深大基坑减压降水智能控制技术
3.1 交互式智能电源备用系统
深大基坑通常用电功率大,容易发生断电事故。如果在雷雨天或夜间发生事故,处理不及时,造成的危害是严重的。智能电源备用应急系统用于控制断电造成的工程风险。
断电自动应急系统[4～6]包含自启动发电机、ATS智能转换及分路延时供电装置,如图7所示。
应用断电自动应急系统后,发生常用电源供电异常时,最快可以在15s内启动备用电源,并延时启动各备用井。
交互式智能电源备用系统根据深大基坑面积大的特点,在上述电源备用系统基础上增加了备用发电机的数量,并在应用时针对基坑分区开挖的特点交错设置备用井与备用发电机的连接状况,避免了在实际应用过程中发电机出现机械故障而导致大面积减压降水井停止运行产生基坑风险。
3.2 备用井智能控制系统
前面所述,深大基坑减压降水运行管理具有跨度大的特点。如果管理不到位,容易造成局部风险频发,从而形成大的基坑风险。针对深大基坑减压降水运行的设备异常风险,采用备用井智能控制系统。
3.3 分布式无线水位数据采集与远程传输系统[4]
针对减压降水运行中的水位异常风险,在减压降水运行过程中,应保持高频率、高精度和持续性的观测井水位观测与采集。为便于及时掌握现场降水运营状况并及时做出决策,应尽可能实现远程实时监控。
针对深大基坑减压降水井的分布特点,分布式无线水位数据采集与远程传输系统采用单独安装的无线水位采集传感器,传感器隐蔽在观测井内,安装、保护方便。各个无线水位采集传感器各自具备采集功能,配合无线传输模块,能够实现每个无线水位采集传感器各自远程传输功能,不会因仪器或无线模块出现故障造成整个无线传输中断。整个采集过程中,除初期需人工设置采集程序并保持过程中的设备维护之外,其余过程全部自动化进行,降低了人工劳动强度;最小采集间隔可设置为1秒,最高采集精度高于人工采集精度10倍;实现每昼夜24小时连续采集,解决了夜间、雷雨天等所有不利于人工采集条件下的数据采集问题。
4 工程应用实例
青草沙长江原水工程五号沟泵站基坑位于上海浦东新区曹路镇五号沟地区,临近长江口,属临江区域深大基坑。基坑分为A1及A2两区域。A1为盾构工作井,平面外包尺寸27.5m×28.6m,开挖深度为24.95m;A2区域包括泵房的配水渠、前池与进水池,平面外包尺寸89.20m×135.2m,开挖深度为21.2m。
根据基坑抗突涌稳定性验算(详见表1),需要将承压水水位降低24.20m后,才能保证工作井基坑稳定及施工的顺利进行。
通过现场抽水试验,本场地承压含水层组的最大渗透系数达11.9m/d,减压降水井的单井平均流量为30m3/h。在满足基坑降水需求的前提下,降水井群的最大平均流量达960m3/h。
对此,针对五号沟泵站基坑减压降水运行风险的特点,在本工程中运用了深大基坑减压降水运行风险智能控制系统,成功控制了承压水减压降水运行风险,有效确保了承压水降水效果,保证了五号沟泵站基坑工程安全与施工顺利进行。
5 结语
减压降水运行风险是深大基坑施工管理的难点,应用智能化信息管理技术融入日常工程风险管理过程中,提升了工程风险管理水平的层次,可供同类工程参考。
在此基础上,随着科技的进步,进一步深化深大基坑减压降水运行风险的控制,实现减压降水运行管理风险的全面可控性,将可能是未来其他工程在应用中值得进一步研究的课题。
参考文献
[1] 缪俊发,等.工程降水(承压水)及其对环境的影响[R].2008.
[2] 吴林高,方兆昌,等.基坑工程降水案例.北京:人家交通出版社,2009.
[3] 上海隧道工程股份有限公司,上海广联建设发展有限公司等.超深基坑承压水综合治理技术研究[R].2008.