淺談項目群深基坑智能監測與管理技術

馬德忠　姜明飛

【摘 要】文章依托成都高新區共服務配套PPP項目針對項目群深基坑的智能監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

成都高新區共服務配套PPP項目位于成都高新西區和南部園區。本項目包括14個子項目，44個分項目，主要建設內容地下室1～2層，地上建筑1～6層鋼筋混凝土框架結構（部分鋼結構）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、商業小區等，存在點多面廣、位置分散、管理難度大，安全隱患突出、內外環境復雜。基坑監測從基坑開挖到建筑主體結構封頂，監測時間長、監測數據龐大，整合、分析工作量大。

2 智能監測技術

2.1 監測內容

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

2.2 監測目的

通過將監測數據與預測值作比較，判斷上一步施工工藝和施工參數是否符合或達到預期要求，同時實現對下一步的施工工藝和施工進度控制，切實實現信息化施工。及時發現圍護施工過程中的環境變形發展趨勢，及時反饋信息，達到有效控制施工對建（構）筑物、道路、管線影響的目的。通過監測及時調整支護系統的受力均衡問題，使得整個基坑開挖過程能始終處于安全、可控的范疇內。通過監測及早發現基坑安全穩定的問題，并提請施工單位進行及時、有效的預防措施工作，防止施工中發生失穩現象。將現場監測結果反饋設計單位，使設計能根據現場工況發展，進一步優化方案，達到優質安全、經濟合理、施工快捷的目的。

2.3 監測措施

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

針對上述傳統的基坑監測手段的不足，本工程采用互聯網、傳感器、云平臺等相結合，實現數據自動采集，數據動態自動上傳云服務器，通過APP和短信實時報警及可視化多站點監控等功能，使深基坑監測流程更高效，更智能。通過該智能系統的運用，達到24 h監控、數據精準、提前預警的效果，實現了分散工程集中管理。

2.4 信息采集系統

信息化采集系統包括采集芯片、傳感器、發射器組成。采集芯片負責收集施工現場的監測數據，采樣時間間隔根據實際需要設置，可以同時采集現場圖像、支撐軸力、應變、土壓力和孔壓等數據;再由傳感器對測量數據進行換算，直接輸出監測物理量利用GPRS無線網絡發射器進行數據傳輸，完成對傳感器數據的采集和監控。發射器通過GPRS接入信息化監測云平臺，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場施工和變形情況。通過該系統可以收集連續的基坑監測數據，通過數據分析，可以研究基坑支護結構的變形規律，預測可能發生的變形，減少基坑事故的發生。采集箱內裝配12 V鋰電電池滿足長期監測使用，電池使用壽命2 a。

2.5 遠程信息化監測云平臺

深基坑在開挖施工過程中會引起支護結構及周邊環境的變形。借助于遠程監控可以實時進行監控，在第一時間就可在深基坑監測云平臺獲取開挖施工過程中的變形數據。從而實現項目群深基坑“安全監測—快速反饋—施工控制—在線管理”的生產、運營情況隨時掌握。

該平臺包括了工程數據、信息采集和查詢、信息標準化的存儲功能、數據挖掘與智能決策分析、監測報表自動生成功能、信息展示、發布功能、重點監測數據項目跟蹤、現場監測工作的管理。

（1）后臺數據分析計算軟件，可以對當天工地現場實測數據進行處理、分析，并結合基坑圍護結構設計參數、地質條件、周圍環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）基于網絡的預警發布平臺，它基于WEBGIS開發，可以將后臺的分析結果以多種形式發布，并通過網絡電腦或手機短信的方式將預警信息發送給相關責任人，達到施工全過程信息化監控，將工程隱患消滅在萌芽狀態。比如28#分項目在2020年8月16日特大暴雨的過程中，系統自動監測到靠近鋼筋加工廠側的支護樁豎向變形達到預警值，并發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測云平臺，能夠同時把正在施工的所有深基坑工地信息聯系在一起，從而方便了工程管理單位的統籌管理，實現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，真正改變了傳統工程管理中出現的人力物力的重復投入，在節約成本的同時，提高了工程管理的水平。

2.6 智能降水系統

該系統包括水泵、電源及電源自動控制系統、井內水位數據采集系統和計算機，電源通過電源自動控制系統連接于基坑井內的水泵上，井內水位數據采集系統包括位于井內檢測點的水位傳感器、數據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通過頻變信號線傳輸至數據自動采集儀，數據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。實現了基坑水位的實時監控、即時報警、迅速反應，大大提高了基坑工程作業的安全性，且能保證系統在無人值守的情況下正常運行。

3 結束語

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

參考文獻

[1]張營.深基坑監測方法與精度要求研究及其工程應用[D].濟南：山東大學，2012.

[2]劉瑢，李維濱，梁培新.深基坑工程信息化施工中的監測技術應用[J]. 建筑技術開發，2005， 32（11）：114-116.

[3]陳巖，孫文濤.淺談深基坑工程監測技術[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。