基于动态规划理论的大型基坑开挖路径的分析方法.pdf

基于动态规划理论的大型基坑 开挖路径的分析方法冰 王红卫 上海建工集团3 程研究总院 上海 2 0 1 1 1 4 摘要 为减少建筑基坑开挖对基坑围护结构变形的影响 提出利用动态规划理论分析大型基坑分区开挖最优路径的方 法 结合工程 实例 以基坑 最大竖 向位移和地下连续墙 最大水平位移 为 目标 函数 建立了基坑开挖路径分析 的动态规 划模型 并分析出了现有地质条件下基坑施工的最优开挖路径 其分析方法与结果可供类似工程参考 关键词 地基基础 动态规划理论 基坑变形 最优开挖路径 计算分析 中图分类号 T U 4 4 1 5 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 4 0 9 1 0 9 1 0 3 An a ly t i c a l Me t h o d f o r L a r g e F o u n d a t i o n Pi t E x c a v a t i o n P a t h Ba s e d o n Dy n a mi c Pl a n n i n g Th e o r y Wa n g Ho n g we i E n g i n e e r i n g Ge n e r a l I n s t i t u t e o f Sh a n g h a i Co n s t r u c t i o n Gr o u p Sh a n g h a i 2 0 1 1 1 4 Ab s t r a c t T o r e d u c e t h e d e f o r ma t i o n o f p i t r e t a i n i n g s t r u c t u r e c a u s e d b y b u ild in g f o u n d a t i on e x c a v a t i o n t h i s p a p e r i n t r o d u c e s t h e d y n a mi c p r o g r a mmin g t h e o r y t o a n a ly z e t h e o p t i ma l e x c a v a t i o n p a t h Co mb i n e d wi t h r e a l e x a mp l e t h e d y n a mi c p r o g r a mmi n g mo d e l i s b u i l t f o r f o u n d a t i o n p i t p r o j e c t s b a s e d o n t h e ma x i mu m v e r t i c a l d i s p l a c e me n t o f t h e fou n d a t i on p i t a n d l h e ma x i mu m h or i z o n t a I di s p l a c e me n t o f t h e u n d e r g r o u n d c o n t i n u o u s wa l 1 Th i s mo d e 1 wo r k s o u t t h e o p t i ma l e x c a v a t i o n p a t h u n d e r t h e e x i s t e d g e o lo g i c a l c on d i t i o n s Su c h me t h o d s a n d r e s u l t s o f t h i s a n a l y s i s c an b e r e f e r e n c e f o r s i mi l a r p r o j e c t s K e y wo r d s f o u n d a t i o n b e d a n d f ou n d a t i o n d y n a mi c p r o g r a mmi n g t h e o r y f o u n d a t i o n p i t d e f o r ma t i o n o p t i ma l e x c a v a t i o n p a t h c o mp u t a t i o n a l a n a l y s i s 大型基坑开挖破坏 了岩土体内部原始的应力平衡 从 而容易引起周围岩土体的扰动变形 岩土的材料属性使得 岩土体 的扰动变形往往具有非线性和不可逆的特征 且不 同的应力路径和应力历史对岩土材料的变形影响不同 所 以 大型基坑工程在施工期所产生的变形不仅和该工程的 最终状态相关 还与如何达 到该状态所经过的路径有关 也就是大型基坑施工过程中 不同的分区开挖路径将产生 大小不同的基坑变形 实际工程中 选择最优的分区开挖 路径以产生最小的基坑变形具有参考价值 1 动态规划理论 现实中有很多 问题 因其本身属性可 自然划 分为若 干个阶段 问题 的求解属于一个多阶段决策过程 此类问 aL 一 注 本项目为上海市科学技术委员会科研计划项目 项 目名称 为 超大规模地下地下空间绿色施工技术研究 项目编号为 1 1 DZ1 2 01 5 03 作者简介 王红卫 1 9 7 4 男 博士 工程师 通讯地址 上海市闵行区新骏环路7 0 0 号 2 0 1 1 1 4 收稿日期 2 01 4 0 3 2 6 题可能存在许多解 且每一个解对应一个值 其 中最优值 即最大值或最小值 往往最值得关注 而动态规划理论 就是能够解决多阶段决策过程最优化问题的有效工具 对于 大型基 坑工程 的变形 分析 问题 分区开挖 的施 工工艺将基坑施工分为若干个阶段 同属于一个 多阶段决 策过程 选择最优开挖路径 以期产生的基坑变形最小 这也是工程技术人员最为关心的问题 有鉴于此 在大型 基坑分区开挖过程中 运用动态规划理论选出最优开挖路 径 以减少和消除不必要的基坑变形具有一定合理性和必 要性 据此 本文结合工程实例 在数值计算过程中引入 了动态规划理论 通过建立动态规划模型来分析大型基坑 工程的最优开挖路径 2 工程案例 2 1 工程状况 上海某基坑工程4 O m 9 5 m 深1 2 m 支护结构为 地下连续墙加钢筋混凝土水平支撑 地下连续墙宽1 m 弹性模量3 0 0 0 0 MP a 深2 5 m 钢筋混凝土水平支撑截面 1 m 0 8 m 弹性模量3 0 0 0 0 M P a 计算长度5 m 基坑外 2 01 4 9 Bl l il d in g c n s t nl c t i n I l o 9 1 基坑微变形控制系统的试验研究术 顾国明 上海建工集团工程研究总院 上海 2 0 1 1 1 4 摘要 在环境敏感地区 如运营中的地铁隧道边 的深基坑施工 对位移变形控制要求非常高 常规施工技术已难以 解决苛刻的变形控制难题 因此 研究开发了敏感地区深基坑工程微变形控制系统及装备 为了确保基坑微变形控制 系统及装备的可靠性 对其进行了全面的试验研究 介绍了该试验 冀以为该系统提供数据支持 关键词 深基坑 环境敏感地区 微变形 控制系统 试验研究 实时监控 中图分类号 T U 4 3 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 1 0 0 1 2 0 1 4 0 9 1 0 9 3 0 3 E x p e r i me n t a l St u d y o n Mi cr o De f or ma t i o n Co n t rol Sy s t e m o f F ou n d a t i o n Pi t Gu Gu o mi n g E n g i n e e r i n g Ge n e r a l I n s t i t u t e o f Sh a n g h a i Co n s t r u ct i o n Gr o u p S h a n gh a i 2 0 1 1 1 4 随着城市 的发展 基坑 规模 和开挖深度不 断增加 基坑的地理位置及所处环境也越加复杂 基坑工程常常出 现在环境敏感和复杂地 区 如运营中的地铁隧道边等 深基坑施工引起的安全问题成 为各方首要考虑的问题 因 为基坑开挖周围的土体 建筑物和埋设物会对围护体 如 连续墙等 形成挤压 造成围护体的变形 反之 围护体 的变形 尤其是异常的过大变形会造成 周边土体及管线建 筑 物更大的位移变形 严 重时 引起或 大或小的事故 所 以在基坑 的施工过程 中要对基坑 的围护体 进行全面监 控 控制围护体及管线建筑物的异常变形 防止大小事故 al一 一 鸣谢 本项研究得到了上海市科学技术委员会的大力支助 资助课题名称为 上海高大结构建造工艺与装备工程技术研究 中心 编号为 1 2 DZ 2 2 5 i 5 0 0 作者简介 顾国明 1 9 6 6 一 男 本科 教授级高工 通讯地址 上海市闵行区新骏环路7 0 0 号 2 01 1 1 4 收稿日期 2 01 4 0 7 1 6 的发生 保护周边环境及管线建筑物的安全 显然常规施 工技术 已难以解决敏感地区深基坑工程施工的苛刻变形控 制难题 因此在上海市科委以及上海建工集团等各方的支 持下 研究开发敏感地区深基坑工程微 变形控制成套系统 及装备 同时为了确保基坑微变形控制系统及装备的可靠 性 对其进行了全面的试验研究 1 试 验 内容 主要进行以下4个方面的试验 a 空载运行及功能试验 对基坑微变形控制系统的 零部件 包括千斤项 泵站 现场控制站 监控站和操作 站等 分别进行试验 保证各设备的正常 b 耐 压 试验 调 整油 压 至35 M P a 运行 5 1 0 rai n 观察有无泄漏发生 确保千斤顶工作的稳定性 c 监控 系统响应能力试验 包括设定压力变化后 的响应能力试验和压 力损失后的 自动补偿能力试验 系统 用一个参考指标有时未必能得 出最优基坑 分区开挖路径 3 总 结 利用动态规划 的方法分析大型基坑分区开挖的路径 既可以遍历各种不同的开挖路径 又可 以编写程序进行智 能化计算 提高 了合理性并降低了成本 综合考虑评价基 坑变形 的多项指标 必要时可选用多个指标作为动态规划 模型的目标函数 如坑底回弹 地表沉降 地下连续墙位 移等 在 本工程地质土层 条件下 采用分 区开挖 路径 为 D一 一 一 一 一 一 一 时 基坑的最大竖 向位移和地下连续墙最 大水平位移最小 本 基坑的分析结果可为工程实际提供参考 0 e 0 0 1 1 张坤 勇 殷 宗泽 梅 国雄 土体两种各向异性的 区