淺談項目群深基坑智能監(jiān)測與管理技術

馬德忠　姜明飛

【摘 要】文章依托成都高新區(qū)共服務配套PPP項目針對項目群深基坑的智能監(jiān)測和管理進行了主要介紹，為類似工程提供借鑒。

【關鍵詞】項目群; 深基坑; 智能; 監(jiān)測技術

【中圖分類號】TU94+3.9【文獻標志碼】B

1 工程概況

成都高新區(qū)共服務配套PPP項目位于成都高新西區(qū)和南部園區(qū)。本項目包括14個子項目，44個分項目，主要建設內(nèi)容地下室1～2層，地上建筑1～6層鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（部分鋼結(jié)構(gòu)）多層建筑。其中涉及超過5 m深度的基坑項目有43個，基坑深度為5～14 m，單個基坑面積為1 000～10 000 m2。

本工程項目周圍是正在通行的市政、道路、商業(yè)小區(qū)等，存在點多面廣、位置分散、管理難度大，安全隱患突出、內(nèi)外環(huán)境復雜?；颖O(jiān)測從基坑開挖到建筑主體結(jié)構(gòu)封頂，監(jiān)測時間長、監(jiān)測數(shù)據(jù)龐大，整合、分析工作量大。

2 智能監(jiān)測技術

2.1 監(jiān)測內(nèi)容

根據(jù)基坑工程安全等級，基坑監(jiān)測工作的常規(guī)內(nèi)容有：①圍護體（內(nèi)部）水平位移監(jiān)測（測斜）;②圍護墻頂部水平位移監(jiān)測;③圍護墻頂部垂直位移（沉降）監(jiān)測;④支撐軸力監(jiān)測;⑤地下水位監(jiān)測;⑥基坑周圍地表沉降監(jiān)測;⑦周圍建筑物沉降監(jiān)測。

2.2 監(jiān)測目的

通過將監(jiān)測數(shù)據(jù)與預測值作比較，判斷上一步施工工藝和施工參數(shù)是否符合或達到預期要求，同時實現(xiàn)對下一步的施工工藝和施工進度控制，切實實現(xiàn)信息化施工。及時發(fā)現(xiàn)圍護施工過程中的環(huán)境變形發(fā)展趨勢，及時反饋信息，達到有效控制施工對建（構(gòu)）筑物、道路、管線影響的目的。通過監(jiān)測及時調(diào)整支護系統(tǒng)的受力均衡問題，使得整個基坑開挖過程能始終處于安全、可控的范疇內(nèi)。通過監(jiān)測及早發(fā)現(xiàn)基坑安全穩(wěn)定的問題，并提請施工單位進行及時、有效的預防措施工作，防止施工中發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。將現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果反饋設計單位，使設計能根據(jù)現(xiàn)場工況發(fā)展，進一步優(yōu)化方案，達到優(yōu)質(zhì)安全、經(jīng)濟合理、施工快捷的目的。

2.3 監(jiān)測措施

傳統(tǒng)基坑監(jiān)測手段需要投入的人力多，工作強度大、效率低下，同時存在同一個監(jiān)測項目變換多個監(jiān)測人員，導致數(shù)據(jù)及時性和準確性不足，在遇到特殊情況不能實時連續(xù)監(jiān)測。

針對上述傳統(tǒng)的基坑監(jiān)測手段的不足，本工程采用互聯(lián)網(wǎng)、傳感器、云平臺等相結(jié)合，實現(xiàn)數(shù)據(jù)自動采集，數(shù)據(jù)動態(tài)自動上傳云服務器，通過APP和短信實時報警及可視化多站點監(jiān)控等功能，使深基坑監(jiān)測流程更高效，更智能。通過該智能系統(tǒng)的運用，達到24 h監(jiān)控、數(shù)據(jù)精準、提前預警的效果，實現(xiàn)了分散工程集中管理。

2.4 信息采集系統(tǒng)

信息化采集系統(tǒng)包括采集芯片、傳感器、發(fā)射器組成。采集芯片負責收集施工現(xiàn)場的監(jiān)測數(shù)據(jù)，采樣時間間隔根據(jù)實際需要設置，可以同時采集現(xiàn)場圖像、支撐軸力、應變、土壓力和孔壓等數(shù)據(jù);再由傳感器對測量數(shù)據(jù)進行換算，直接輸出監(jiān)測物理量利用GPRS無線網(wǎng)絡發(fā)射器進行數(shù)據(jù)傳輸，完成對傳感器數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。發(fā)射器通過GPRS接入信息化監(jiān)測云平臺，軟件可設置上線報警命令，手機短信報警能夠時時掌控。用戶可以在電腦端和手機等移動端實時看到基坑現(xiàn)場施工和變形情況。通過該系統(tǒng)可以收集連續(xù)的基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析，可以研究基坑支護結(jié)構(gòu)的變形規(guī)律，預測可能發(fā)生的變形，減少基坑事故的發(fā)生。采集箱內(nèi)裝配12 V鋰電電池滿足長期監(jiān)測使用，電池使用壽命2 a。

2.5 遠程信息化監(jiān)測云平臺

深基坑在開挖施工過程中會引起支護結(jié)構(gòu)及周邊環(huán)境的變形。借助于遠程監(jiān)控可以實時進行監(jiān)控，在第一時間就可在深基坑監(jiān)測云平臺獲取開挖施工過程中的變形數(shù)據(jù)。從而實現(xiàn)項目群深基坑“安全監(jiān)測—快速反饋—施工控制—在線管理”的生產(chǎn)、運營情況隨時掌握。

該平臺包括了工程數(shù)據(jù)、信息采集和查詢、信息標準化的存儲功能、數(shù)據(jù)挖掘與智能決策分析、監(jiān)測報表自動生成功能、信息展示、發(fā)布功能、重點監(jiān)測數(shù)據(jù)項目跟蹤、現(xiàn)場監(jiān)測工作的管理。

（1）后臺數(shù)據(jù)分析計算軟件，可以對當天工地現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)進行處理、分析，并結(jié)合基坑圍護結(jié)構(gòu)設計參數(shù)、地質(zhì)條件、周圍環(huán)境以及當天施工工況等因素進行預警、報警、提出風險預案等。

（2）基于網(wǎng)絡的預警發(fā)布平臺，它基于WEBGIS開發(fā)，可以將后臺的分析結(jié)果以多種形式發(fā)布，并通過網(wǎng)絡電腦或手機短信的方式將預警信息發(fā)送給相關責任人，達到施工全過程信息化監(jiān)控，將工程隱患消滅在萌芽狀態(tài)。比如28#分項目在2020年8月16日特大暴雨的過程中，系統(tǒng)自動監(jiān)測到靠近鋼筋加工廠側(cè)的支護樁豎向變形達到預警值，并發(fā)出預警信息至管理人員手機，項目部立即啟動應急預案，將基坑周圍堆存材料進行轉(zhuǎn)移，并及時組織基坑回填，直至預警消除。

通過深基坑遠程信息化監(jiān)測云平臺，能夠同時把正在施工的所有深基坑工地信息聯(lián)系在一起，從而方便了工程管理單位的統(tǒng)籌管理，實現(xiàn)了分散工程集中管理和單位部門之間的信息、人力、物力資源的共享，真正改變了傳統(tǒng)工程管理中出現(xiàn)的人力物力的重復投入，在節(jié)約成本的同時，提高了工程管理的水平。

2.6 智能降水系統(tǒng)

該系統(tǒng)包括水泵、電源及電源自動控制系統(tǒng)、井內(nèi)水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和計算機，電源通過電源自動控制系統(tǒng)連接于基坑井內(nèi)的水泵上，井內(nèi)水位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括位于井內(nèi)檢測點的水位傳感器、數(shù)據(jù)自動采集儀和連接二者的頻變信號線，水位傳感器采集檢測點水位的壓力參數(shù)通過頻變信號線傳輸至數(shù)據(jù)自動采集儀，數(shù)據(jù)自動采集儀連接至計算機并由其屏幕顯示，并反饋至電源自動控制系統(tǒng)的中央智能控制器，中央智能控制器連接并控制所述的水泵。實現(xiàn)了基坑水位的實時監(jiān)控、即時報警、迅速反應，大大提高了基坑工程作業(yè)的安全性，且能保證系統(tǒng)在無人值守的情況下正常運行。

3 結(jié)束語

隨著各種監(jiān)測技術和軟件系統(tǒng)的發(fā)展，基坑監(jiān)測系統(tǒng)有了飛速的發(fā)展，智能監(jiān)測技術已經(jīng)開始發(fā)揮重要的指導作用。成都高新區(qū)共服務配套PPP項目作為典型的深基坑多且分散的項目，采用了智能監(jiān)測系統(tǒng)進行基坑監(jiān)測，時時監(jiān)測、及時預警，大大提高了基坑工程作業(yè)的安全性，解決了分散項目集中管理的難點。

參考文獻

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[3]陳巖，孫文濤.淺談深基坑工程監(jiān)測技術[J]. 四川建材，2013，39（2）：101-102.

[定稿日期]2021-06-07

[作者簡介]馬德忠（1983～），男，碩士，高級工程師，從事工程管理工作;姜明飛（1993～），男，本科，助理工程師，從事道路橋梁、房建施工技術管理工作。