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1、10申请公布号CN102392462A43申请公布日20120328CN102392462ACN102392462A21申请号201110298083322申请日20110930E02D33/00200601G01H1/1220060171申请人李福清地址200216上海市浦东新区西营南路67弄6号401室申请人中达建设集团股份有限公司马宏昊72发明人李福清马宏昊蒋耀港史志远曾定波黄斌华姚渊叶明钧胡海林盛健健李福锋74专利代理机构北京科龙寰宇知识产权代理有限责任公司11139代理人孙皓晨54发明名称采用机械拆除的基坑安全状态监测分析方法57摘要本发明公开一种采用机械拆除的基坑安全状态监测分析方。
2、法，其包括以下步骤步骤A确定临时钢筋砼支撑振动监测点数量、位置；步骤B在振动监测点处安装振动传感器，在一维、二维或三维方向布置测点；步骤C机械拆除阶段全过程实时监测并采集振动数据；步骤D对振动监测所得的振动数据进行分析。本发明能够对临时钢筋砼支撑机械拆除全过程进行连续的振动速度、能量、频率进行深入分析，对临时钢筋砼支撑机械拆除的安全分析、施工控制有重要意义。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书5页附图5页CN102392470A1/1页21一种采用机械拆除的基坑安全状态监测分析方法，其特征在于，其包括以下步骤步骤A确定临时钢筋砼支撑振动监测点数量、。
3、位置；步骤B在振动监测点处安装振动传感器，在一维、二维或三维方向布置测点；步骤C机械拆除阶段全过程实时监测并采集振动数据；步骤D对振动监测所得的振动数据进行分析。2根据权利要求1所述的一种采用机械拆除的基坑安全状态监测分析方法，其特征在于，所述的临时钢筋砼支撑振动监测点的数量和位置应至少满足在距离施工区域路径长度最小的围护结构地下连续墙或桩基处布置振动测点、在距支撑拆除施工区最近的基坑的两个拐角处布置振动测点、在基坑临时钢筋砼支撑平台上布置振动测点。3根据权利要求1所述的一种采用机械拆除的基坑安全状态监测分析方法，其特征在于，所述一维、二维、三维是指所用的振动监测的方向，单个测点需要构成正交系。
4、的三个方向的振动速度，从而确定该测点的合速度，三个方向包括水平X、Y方向和竖直向Z。4根据权利要求3所述的一种采用机械拆除的基坑安全状态监测分析方法，其特征在于，所述X方向指在水平面内与测点和施工区域连线同向，所述Y方向指在水平面内与测点和施工区域连线方向相切，所述Z方向指竖直向上，X、Y、Z三方向满足右手定则。5根据权利要求1所述的一种采用机械拆除的基坑安全状态监测分析方法，其特征在于，所述的步骤D包括以下步骤步骤D1对基坑支持拆除振动所得的振动数据进行图像化处理，并积分得到位移时间曲线；步骤D2分析振动时间曲线、位移时间曲线的周期性、振动峰值；步骤D3对振动时间曲线进行FFT变换，得到幅值。
5、频率曲线、能量频率曲线；步骤D4分析幅值频率曲线、能量频率曲线的振动主频、主频幅值、能量随频率的分布情况；步骤D5对振动时间曲线进行小波变换、小波包变换，分析能量频率关系。6根据权利要求5所述的一种采用机械拆除的基坑安全状态监测分析方法，其特征在于，在所述步骤D1中，所述的振动数据图像化处理是根据振动数据绘制振动时间曲线，并积分得到位移时间曲线。7根据权利要求5所述的一种采用机械拆除的基坑安全状态监测分析方法，其特征在于，在所述步骤D2中，所述的周期性分析指对位移时间曲线通过放大处理分析数据呈现的周期性，其周期与所使用的机械施工频率一致。8根据权利要求5所述的一种采用机械拆除的基坑安全状态监测。
6、分析方法，其特征在于，在所述步骤D2中，所述的振动峰值为振动时间曲线中振动速度的最大值。9根据权利要求5所述的一种采用机械拆除的基坑安全状态监测分析方法，其特征在于，在所述步骤D4中，所述主频幅值、振动主频指步骤D3中的幅值频率曲线中的最大幅值及其对应的频率，所述的能量、频率关系指能量频率曲线中表现的能量分别情况。10根据权利要求1所述的一种采用机械拆除的基坑安全状态监测分析方法，其特征在于，在所述步骤D5中，所述小波变换、小波包变换是使用计算机软件进行小波、小波包分析，其采用DB5小波，分解层次为8层。权利要求书CN102392462ACN102392470A1/5页3采用机械拆除的基坑安全。
7、状态监测分析方法技术领域0001本发明涉及地下工程施工类，特别涉及基坑围护结构临时钢筋砼支持拆除，即基坑内围护结构临时钢筋砼支撑采用机械方法拆除时，建立于临时钢筋砼支撑拆除时振动监测建立的安全分析方法。背景技术0002基坑临时钢筋砼支撑作为基坑维护的一部分，是围护结构地下连续墙、钻孔灌注桩、SMW工法等结构不可缺少的一部分，已在基坑围护临时支撑体系工程中得到大量的应用。基坑开挖完成后结构由上而下回筑期间，临时钢筋砼支撑需要由上而下分层分块予以拆除，常用的拆除手段有爆破拆除、机械拆除、人工拆除、切割吊装拆除等方法。与爆破拆除方法相比，机械拆除安全、无飞石、冲击波、振动等次生灾害；与人工拆除、切割。
8、吊装拆除方法相比，机械拆除具有高效、快速、安全的特点。机械拆除是基坑拆除的一种常用方法，虽然临时钢筋砼支撑机械拆除较爆破拆除安全性高，但机械拆除具有振动幅度小、频率低、工作持续时间长的特点。通常的观点认为机械拆除振动幅度小，引发的振动对建筑物本体不会造成危害，对机械拆除的振动研究较少。0003振动监测作为爆破拆除的一种常用监测方法得到了广泛的应用。通常在爆破振动监测中，将监测所得的振动数据峰值与爆破安全规程中的上限值进行比较，从而判断爆破振动的安全情况。这种方法简便易行，但缺乏深入分析。中国发明专利公报于2010年2月10日公开了公开号为CN101644065A，专利号为20091019452。
9、14，专利名称为一种基坑安全状态监测方法的发明专利，其提出了弥补目前基坑临时钢筋砼支撑采用爆破拆除时的监测和安全评价中缺少根据数据处理定量判断基坑安全状态的不足，但未涉及有基坑临时钢筋砼支撑采用机械拆除时对基坑结构及周边环境、建构筑物、共同轨道交通地铁、地下管线等的安全监测研究。0004虽然有报道过利用振动变形监测建构筑物的安全情况，但尚未有基于振动监测对基坑临时钢筋砼支撑采用机械拆除进行系统安全评估的研究。因此，如何将上述现有技术问题加以解决，即为本领域技术人员所研究的方向所在。发明内容0005本发明的主要目的是提供一种采用机械拆除的基坑安全状态监测分析方法，其是基于振动分析建立基坑临时钢筋。
10、砼支撑采用机械拆除的监测体系，建立对基坑临时钢筋砼支撑机械拆除振动监测数据的系统处理分析方法。0006为了达到上述目的，本发明提供了一种采用机械拆除的基坑安全状态监测分析方法，其包括以下步骤0007步骤A确定临时钢筋砼支撑振动监测点数量、位置；0008步骤B在振动监测点处安装振动传感器，在一维、二维或三维方向布置测点；0009步骤C机械拆除阶段全过程实时监测并采集振动数据；说明书CN102392462ACN102392470A2/5页40010步骤D对振动监测所得的振动数据进行分析。0011较佳的实施方式中，所述的临时钢筋砼支撑振动监测点的数量和位置应至少满足在距离施工区域路径长度最小的围护结。
11、构地下连续墙或桩基处布置振动测点、在距支撑拆除施工区最近的基坑的两个拐角处布置振动测点、在基坑临时钢筋砼支撑平台上布置振动测点。0012较佳的实施方式中，所述一维、二维、三维是指所用的振动监测的方向，单个测点需要构成正交系的三个方向的振动速度，从而确定该测点的合速度，三个方向包括水平X、Y方向和竖直向Z。0013较佳的实施方式中，所述X方向指在水平面内与测点和施工区域连线同向，所述Y方向指在水平面内与测点和施工区域连线方向相切，所述Z方向指竖直向上，X、Y、Z三方向满足右手定则。0014较佳的实施方式中，所述的步骤D包括以下步骤0015步骤D1对基坑支持拆除振动所得的振动数据进行图像化处理，并。
12、积分得到位移时间曲线；0016步骤D2分析振动时间曲线、位移时间曲线的周期性、振动峰值；0017步骤D3对振动时间曲线进行FFT变换，得到幅值频率曲线、能量频率曲线；0018步骤D4分析幅值频率曲线、能量频率曲线的振动主频、主频幅值、能量随频率的分布情况；0019步骤D5对振动时间曲线进行小波变换、小波包变换，分析能量频率关系。0020较佳的实施方式中，在所述步骤D1中，所述的振动数据图像化处理是根据振动数据绘制振动时间曲线，并积分得到位移时间曲线。0021较佳的实施方式中，在所述步骤D2中，所述的周期性分析指对位移时间曲线通过放大处理分析数据呈现的周期性，其周期与所使用的机械施工频率一致。0。
13、022较佳的实施方式中，在所述步骤D2中，所述的振动峰值为振动时间曲线中振动速度的最大值。0023较佳的实施方式中，在所述步骤D4中，所述主频幅值、振动主频指步骤D3中的幅值频率曲线中的最大幅值及其对应的频率，所述的能量、频率关系指能量频率曲线中表现的能量分别情况。0024较佳的实施方式中，在所述步骤D5中，所述小波变换、小波包变换是使用计算机软件进行小波、小波包分析，其采用DB5小波，分解层次为8层。0025与现有技术相比，本发明的有益效果在于基坑临时钢筋砼采用支撑机械拆除与爆破拆除除了由于环境的要求必须选择外，针对拆除作业的振动监测最大区别是机械拆除振动监测可以全过程长时间连续地进行监测与。
14、分析，可随时随地依据监测分析结构的好坏与优劣，针对基坑支撑拆除作业要求暂停或停止，实时优化拆除方式，减少或控制对基坑结构及周边环境、建构筑物、共同轨道交通地铁、地下管线等的影响或损伤。附图说明0026图1是一个基坑临时钢筋砼支撑机械拆除振动监测布点图；说明书CN102392462ACN102392470A3/5页50027图2是监测点3监测到的机械拆除竖直向振动原始信号；0028图3是根据监测点3监测的竖直向振动信号积分得到的位移信号；0029图4是监测点3竖直向振动信号的幅度频率曲线；0030图5是监测点3竖直向振动信号的能量频率曲线；0031图6是对速度时间曲线进行小波变换得到的频率能量图。
15、；0032图7是对速度时间曲线进行小波包变换得到的频率能量图。具体实施方式0033以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。0034如图1所示，本发明的采用机械拆除的基坑安全状态监测分析方法包括以下步骤0035步骤A确定临时钢筋砼支撑振动监测点数量、位置，其是根据基坑尺寸、临时钢筋砼支撑结构特点、周围环境振动要求、特别是管线及共同轨道交通地铁、精密仪器厂房等对振动的要求、所使用的拆除机械的性能、支撑由下而上分层分块拆除流程、施工计划来确定的。0036所述的基坑尺寸、临时钢筋砼支撑结构特点是指实际基坑的长度、宽度、深度、临时钢筋砼支撑的层数；0037所述的所使用的拆除机械。
16、的性能指所用机械的自重及工作频率等，如通常使用的标准挖掘机如小松PC200配液压破碎锤自重约21吨，小型的挖掘机如小松PC120配液压破碎锤自重约14吨，微型挖掘机如小松PC60配液压破碎锤自重约6吨，而为适应临时钢筋砼支撑跨度大的情况，采用的加长臂挖掘机如日立EX270配破碎锤自重约28吨，超长臂小松PC450自重达4050吨，为应付加密钢筋混凝土含钢量超过200KG/M3临时钢筋砼支撑采用的重型挖掘机如日立EX350自重达40吨；0038所述施工计划决定着部分测点位置。所述临时钢筋砼支撑测点布置数量和位置应至少满足在距离施工区域路径长度最小的围护结构地下连续墙或桩基处布置振动测点、在距支撑。
17、拆除施工区最近的基坑的两个拐角处布置振动测点、在基坑临时钢筋砼支撑平台上布置振动测点，在以上三种测点位置投影的各层临时钢筋砼支撑相应位置处布置振动测点。0039步骤B在振动监测点处安装振动传感器，按设计要求在一维、二维或三维方向布置测点，该设计要求指的是需要测哪些位置的振动速度，需要测什么方位的振动速度，需要使用什么规格的振动速度传感器等此类在测试的前需确定的问题。所述一维、二维、三维指所用的振动监测的方向。单个测点需要构成正交系的三个方向的振动速度，从而确定该测点的合速度。三个方向包括水平X、Y方向和竖直向Z。对于单通道振动传感器，一个传感器仅能测试一个方向的振动速度，故单个测点需要水平振动。
18、传感器两台、竖直向振动传感器一台。某些传感器可同时记录三个方向的振动速度，故对该类型传感器仅需要一台即可确定单测点三方向速度。规定所述三个方向为X方向指在水平面内与测点和施工区域连线同向，Y方向指在水平面内与测点和施工区域连线方向相切，Z方向指竖直向上。X、Y、Z三方向满足右手定则。0040步骤C机械拆除阶段全过程实时监测并采集振动数据，振动数据的采集是通过说明书CN102392462ACN102392470A4/5页6一振动采集系统来完成，所述的振动采集系统由一布置在基坑内临时钢筋砼支撑若干测点的振动传感器、数据传输线、数据采集仪、数据总线、计算机处理单元所组成，所述各振动传感器通过数据传输。
19、线与数据采集仪相连，数据采集仪可独立保存数据，数据采集仪通过数据总线与计算机处理系统相连。此部分的振动数据采集是公知技术，在此不详细进行说明。0041步骤D对基坑支撑拆除振动监测所得的振动数据进行分析，其包括以下步骤0042步骤D1对基坑支持拆除振动监测所得的振动数据进行图像化处理，并积分得到位移时间曲线；所述的振动数据图像化处理是根据振动数据绘制振动时间曲线，并积分得到位移时间曲线，这在一般的分析软件如ORIGIN中均可实现。0043步骤D2分析振动时间曲线、位移时间曲线的周期性、振动峰值；所述的周期性分析指对位移时间曲线通过放大处理分析数据呈现的周期性，其周期与所使用的机械施工频率一致。所。
20、述振动峰值是指振动时间曲线中振动速度的最大值。0044步骤D3对振动时间曲线进行FFT变换，得到幅值频率曲线、能量频率曲线；FFT变换指傅立叶变换，通过该变换可得到幅值频率曲线、能量频率曲线，其通过分析软件ORIGIN即可实现。0045步骤D4分析幅值频率曲线、能量频率曲线的振动主频、主频幅值、能量随频率的分布情况；所述主频幅值、振动主频指步骤D3中的幅值频率曲线中的最大幅值及其对应的频率，所述的能量、频率关系指能量频率曲线中表现的能量分别情况。0046步骤D5对振动时间曲线进行小波变换、小波包变换，深入分析能量频率关系。上述的小波变换、小波包变换是使用计算机软件MATLAB进行小波、小波包分。
21、析，应采用DB5小波，分解层次为8层，根据变换结果可分析得到能量的主要分布区域。0047下面列举一实施例对上述步骤进行详细说明0048参阅图1所示，图1为本发明一个基坑临时钢筋砼支撑机械拆除振动监测布点图，该图表示所有临时钢筋砼支撑层振动测点在水平面内的投影。图1中阴影部分表示基坑临时钢筋砼支撑施工区域。在实际监测工作中，应在距临时钢筋砼支撑机械拆除最近的区域布置振动测点，如图1中测点2。同时，由于临时钢筋砼支撑拐角处易形成应力集中，故应至少在距机械施工区域最近的两个拐角处布置振动测点，图1中测点1、测点3。振动监测中，应在基坑中心部位布置振动测点，一般认为中心部位测点能够代表基坑整体在机械拆。
22、除施工过程中形成的振动叠加情况，如图1中测点4。在基坑临时钢筋砼支撑机械拆除振动监测中，应至少布置以上部分的测点，当然，可根据实际增加测点。0049对实际监测得到的振动数据进行分析，即可得到机械拆除作用下基坑临时钢筋砼支撑的各项规律和特点。在本实施例中以测点3竖直向振动速度为例进行说明。0050图2是测点3监测到的竖直向振动速度原始曲线。从图2可知机械拆除所产生的振动曲线具有明显的周期性，振动周期约为011S，峰值振动速度为125CM/S，振动持时与捣机锤捣时间一致，从振动曲线局部细节来看，振动曲线上出现少量平顶，0051图3是图2积分得到的竖直向位移时间曲线。从图3可知位移峰值为000295。
23、CM，位移时间曲线也具有周期性，其周期为010865S，这与速度时间曲线周期相对应。0052参阅图4及图5所示，图4是对速度时间曲线进行FFT变换得到的频率幅值曲线，图5是对速度时间曲线进行FFT变换得到的频率能量曲线。0053从图4、图5可见测点竖直向的振动主频为878HZ，主频幅值为0016。频率范说明书CN102392462ACN102392470A5/5页7围约为1767156HZ，具有大量的能量，156500HZ也具有少量能量，振动幅值较大，振动持续时间较长，这对于结构的安全性是不利的，容易造成结构损伤面进一步扩大，且会对临时钢筋砼支撑梁的抗弯性能造成一定的影响；测点竖直向频率能量峰。
24、值约279103，488HZ后频率所含能量较少。0054参阅图6及图7，图6是对速度时间曲线进行小波变换得到的频率能量图，图7是对速度时间曲线进行小波包变换得到的频率能量图。0055从图6、图7可见信号能量主要集中于D4、D5、D6、D7细节，即频率范围为15625250HZ，这与FFT变换的频率幅值曲线分析相似，由D1、D2细节可以看出当T1946S时信号出现高频干扰，细节D1含有大量有效信号，即信噪比较高，因此测点采样频率应大于4000HZ。由小波包节点能量密度及频谱能量分布可知，信号能量主要集中在【8，2】、【8，3】、【8，4】、【8，5】、【8，6】、【8，7】、【8，12】、【8，。
25、13】八个节点。对原始速度时间曲线进行平方可知，信号的相对总能量为223349，由测点竖直向振动信号频谱能量分布可知，0500HZ范围内信号占信号总能量的9998，15625625HZ范围内信号占信号总能量的8418679，1562523438HZ范围内信号占信号总能量的2827；9375125HZ范围内信号占信号总能量的1213，这与利用FFT分析的主频稍有差别，这是因为FFT是分析平稳信号的工具，而小波、小波包更利于分析非平稳信号，有规律的机械拆除信号是平稳信号，而无规律的机械拆除信号是非平稳信号。0056综上所述，本发明是基于基坑临时钢筋砼支持采用机械拆除时振动监测理论提出的，具有快捷、。
26、简便、成本低环境适应性好的特点，本发明能够对临时钢筋砼支撑机械拆除全过程进行连续的振动速度、能量、频率进行深入分析，对临时钢筋砼支撑机械拆除的安全分析、施工控制有重要意义。0057以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离以下所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改，变化，或等效，但都将落入本发明的保护范围内。说明书CN102392462ACN102392470A1/5页8图1说明书附图CN102392462ACN102392470A2/5页9图2说明书附图CN102392462ACN102392470A3/5页10图3图4说明书附图CN102392462ACN102392470A4/5页11图5图6说明书附图CN102392462ACN102392470A5/5页12图7说明书附图CN102392462A。