信息化施工条件下的深基坑监测及结果分析

张若雨 王金涛 黄俊



信息化施工条件下的深基坑监测及结果分析

张若雨 王金涛 黄俊

上海勘察设计研究院（集团）有限公司，上海 200000

随着我国经济建设的推进，越来越多的建（构）筑开始向纵向空间发展，超大超深基坑不断刷新纪录，同时也对基坑工程提出更高的要求。基坑在开挖施工过程中由于受基坑开挖区域地质条件、开挖深度及面积、周围环境、支护结构系统及施工方法等诸多因素影响，基坑支护体系的变形是不可避免的。为了解基坑开挖过程中支护体系的受力和变形，对某深基坑边坡水平位移和竖向位移、围护结构水平和竖向位移、围护结构深层水平位移、支撑轴力、周边地表竖向位移、周边建筑物水平位移及竖向位移、立柱桩竖向位移等进行系统的信息化监测。监测结果表明：围护结构和内支撑的受力和变形均满足要求，对周围环境影响较小，基坑整体稳定。

信息化；深基坑；监测；变形；结果

1 工程概述

马鞍山郑蒲港铁路牛屯河特大桥桥址区起始端与既有淮南铁路并行跨牛屯河、X016县道，合芜高速公路等，全长16.34 km。穿越区地质多为杂填土、黏土、泥岩、泥质砂岩。本次基坑监测位置为牛屯河特大桥连续梁主墩43#墩、44#墩，基坑施工为钢板桩围堰方法，钢板桩围堰为矩形轮廓，长为11.0 m，宽为15.5 m，基坑深度为9 m，钢板桩嵌入平台顶以下14.5 m，围堰内部采用三层内支撑，见图1。

图1 基坑支护剖面图

1.1 监测特点

（1）时效性。基坑监测通常有鲜明的时间性。随着工程的开展，基坑的变形是一个动态变化的过程。监测数据的及时性和准确性对于基坑整体稳定具有重要意义。因此深基坑施工中根据施工现场实际调整监测范围和监测频率。在监测数据变化异常、监测数据达到报警等异常情况时，必须提高监测频率。

（2）高精度。基坑施工中的监测采用检定合格且在检定合格期内的高精度仪器。

1.2 监测内容

监测内容包括：（1）基坑周边地表竖向位移；（2）基坑坑底隆起；（3）围护结构深层水平位移；（4）基坑周边建筑物竖向位移和倾斜；（5）围护结构顶部竖向位移和水平位移；（6）坑外水位；（7）支撑轴力等。

监测内容取决于工程本身的风险等级、周边环境风险等级、地质条件复杂程度等。具体施工中应根据设计规范要求，结合工程实际情况委托具备相应资质的第三方监测单位进行监测。施工前应编制好监测方案，报总监理工程师审批，监测时按审批的方案进行布点，实施监测，并及时提交监测数据[1]。

2 深基坑监测现状

我国目前进行深基坑监测作业时，主要是进行监测项目控制值的合理设定，但相关数据超过控制值之后立即上报，相关单位以此为基础采取相关措施。监测单位的工作价值在于对周边环境和基坑施工安全风险的把控。我国目前进行深基坑监测工作中存在以下几点问题。首先，在进行基坑监测工作中高素质人才存在一定程度的缺乏，参与项目监测人员素质参差不齐，导致不能对监测数据全面系统分析和做出及时正确的反应；其次，在监测工作中，没有合理规划工作计划，导致监测工作不能达到预期效果。最后，有些工程存在低价中标的现象，导致参与监测项目的人员和仪器设备都不能满足项目的最低要求，从而无法进行日常的监测工作。

3 信息化施工条件下的深基坑监测及结果

3.1 监测内容及监测点布置

3.1.1 边坡及围护结构顶部的水平和竖向位移监测

采用全站仪和水准仪进行观测，布置于边坡顶的水平和竖向位移测点共12个，测点编号为B1～B12。布置于冠梁顶的围护结构水平和竖向位移测点共14个，编号为W1～W14。

测点利用长5 cm带帽钢钉直接布置在新浇筑的围护顶部冠梁上，并作明显的标记，见图2。

图2 埋设方法示意图

3.1.2 围护桩深层水平位移监测

因为上述优化问题试图尽量减小需要的缓冲器的数量，而许多缓冲器调整次数很少甚至没有调整.如图5所示，其中节点代表了缓冲器，连接线代表了触发器之间的逻辑连接.

采用埋设测斜管，监测基坑开挖过程中围护结构在各深度上的水平位移。在预留的支护结构体内测斜孔中放置固定式测斜仪，同时将传感导线接入无线测量模块，通过GPRS通信模块实现远程自动监控。布置于支护结构内的深层水平位移测斜的监测孔共8个，编号为X1～X8。

测点采用绑扎法埋设。见图3，围护结构施工时：将测斜管通过直接绑扎固定在围护结构钢筋笼上，测斜管与围护结构的钢筋笼基本等深，埋设时应保证让一组导槽垂直于围护结构，另一组平行于围护结构，并在接头及端头处做好保护，防止泥浆等杂物进入。冠梁及第一道混凝土支撑开始绑扎钢筋时：将测斜管接长至冠梁顶以上5～10 cm，并做好密封及保护。

图3 监测孔埋设方法示意图

监测原理见图4。

图4 测斜仪工作原理示意图

计算公式如下：

3.1.3 支撑轴力监测

监测点平面按设计文件及规范要求，设置在支撑受力较大或在整个支撑系统中起控制作用的支撑上，每层支撑的内力监测点不应少于每层支撑数量的10%，且不少于3个。每层支撑轴力监测点位置同第一道支撑测点保持在同一竖向剖面。

钢管支撑轴力：支撑的轴力采用轴力计（又称为反力计）直接测量。将轴力计支架焊于钢管横撑一端，架设横撑时将轴力计放入支架内，并保护好引线。

埋设方法示意图见图5、图6：

图5

钢支撑轴力监测也可以采用轴力计进行监测，其计算方法如下：

3.1.4 坑外潜水水位监测

根据多项工程经验，围护结构止水效果不佳时，坑外地下水位下降往往比周边建筑沉降影响快，坑外水位监测可检测围护结构止水效果。

根据设计文件，坑外潜水水位监测点沿基坑边并距围护墙2 m布设，监测点水平距离40 m左右，孔深约10 m。测点编号：DSW-1～DSW-8。

坑外潜水水位监测，根据降水设计方案中坑外潜水水位观测孔成孔要求进行成孔并观测。

3.1.5 周边地表竖向位移剖面监测

为了监控基础施工对周围土体的影响范围，拟在基坑施工期间布设垂直于基坑围护边的坑外地表竖向位移剖面监测点。

每组竖向位移剖面从基坑围护外侧5 m算起，按5 m、5 m、10 m的间距分别设置3个竖向位移监测点，共计布设10组剖面，30个监测点。

3.2 基坑智能云监测

智能云监测采用嵌入式技术，采集电阻应变、位移、温度等传感器数据，可选择定时、连续、触发等多种采集模式，进行无线传输，实现快速接入、远程实时监控和历史数据随时调取。采用“一对多”的方式，即一个系统配置库对应多个对象监测数据库的分布式，海量数据存储解决方案。云监测终端汇接基坑上的传感器，将采集的数据编码成统一的格式，再通过无线互联网发送至云计算数据中心。数据汇聚层部署有数据整合和海量数据存储管理工具，实现对数据的分库存储与管理。应用层发布各种云监测模块，模块采用HTML5开发技术，可在PC端和各种智能终端设备上使用。用户可以在系统界面向云监测终端发送指令，对终端进行诊断，并控制现场传感器的数据采集，上述检测数据和分析结果均采用信息化手段获得。

基坑智能云监测就是在基坑开挖期间，根据大量的监测数据，利用理论、经验和数值反演分析预测下一步开挖引起的围护结构及土体变形的发展趋势，随时掌握围护结构和土体的位移情况，及时通报施工中出现的问题，为指导施工提供依据，确保结构本身及周围环境的安全。

4 结束语

综上所述，通过合理的基坑围护结构位移、周边地表竖向位移、水位监测和应力应变等监测工作和监测频率，同时加强施工现场的巡视工作。结合现场，客观准确地分析各项监测数据，指导基坑施工，进一步推进建筑行业的发展。

[1]刘子明. 浅谈深基坑监测现状及新技术应用[J]. 居舍，2018（23）：20.

Deep Foundation Pit Monitoring and Result Analysis under Information Construction Conditions

Zhang Ruoyu Wang Jintao Huang Jun

SGIDI Engineering Consulting (Group) Co., Ltd., Shanghai 200000

With the advancement of China’s economic construction, more and more construction (structure) have begun to develop into vertical space. The super-large and deep foundation pits have continuously updated records, and at the same time, higher requirements are put forward for foundation pit engineering. Due to the geological conditions of the excavation area, the excavation depth and area, the surrounding environment, the supporting structural system and the construction method, the deformation of the foundation pit support system is inevitable during the excavation process. In order to understand the force and deformation of the supporting system during the foundation pit excavation, the horizontal displacement and vertical displacement of a deep foundation pit, the horizontal and vertical displacement of the retaining structure, the deep horizontal displacement of the retaining structure, and the supporting axial force The vertical displacement of the surrounding surface, the horizontal displacement and vertical displacement of the surrounding buildings, and the vertical displacement of the vertical piles are systematically monitored. The monitoring results show that the forces and deformations of the retaining structure and the inner support meet the requirements. The surrounding environment has less impact and the foundation pit is generally stable.

informatization; deep foundation pit; monitoring; deformation; result

U455.4

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