基坑監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用

1、基坑監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用【摘要】本章主要介紹預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計的主要目標(biāo)、架 構(gòu)、功能實現(xiàn)等內(nèi)容，并就具體工程展示預(yù)警系統(tǒng)的實際應(yīng) 用效果?！娟P(guān)鍵詞】基坑監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，預(yù)警，管理1系統(tǒng)設(shè)計的總目標(biāo)本系統(tǒng)建設(shè)的總目標(biāo)是借助物聯(lián)網(wǎng)、數(shù)據(jù)倉庫和數(shù)字建 模等信息技術(shù)，建設(shè)一個覆蓋范圍較廣泛的基坑安全監(jiān)測預(yù) 警系統(tǒng)。該預(yù)警系統(tǒng)將對所應(yīng)用工程的基坑支護結(jié)構(gòu)及周邊 建筑物、管線位移等進行實時監(jiān)控并將監(jiān)測結(jié)果進行預(yù)警和 報警，及時以短信的形式將報警結(jié)果發(fā)給相關(guān)建設(shè)方、安全 監(jiān)督機構(gòu)和建設(shè)行政主管部門，并追蹤有關(guān)監(jiān)測報警處理情 況，使監(jiān)測結(jié)果反饋更具時效性，以便及時采取相應(yīng)措施， 提高險情處理的效率，真正達到防災(zāi)

2、減災(zāi)。預(yù)警系統(tǒng)建設(shè)完成后，將大幅度提高地下工程和深基坑 安全質(zhì)量管理工作的效率和力度，從而實現(xiàn)安全質(zhì)量管理從 被動監(jiān)控向主動監(jiān)控、事后處理向事前預(yù)防的雙轉(zhuǎn)變，確保 各責(zé)任主體（包括建設(shè)單位、承建單位、設(shè)計單位、監(jiān)理單 位、施工單位等）的安全質(zhì)量行為切實可控，在地下工程和 深基坑工程建設(shè)領(lǐng)域真正實現(xiàn)工程安全質(zhì)量齊抓共管的局面。2系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計系統(tǒng)的架構(gòu)旨在為目標(biāo)和功能技術(shù)之間搭建起一座橋梁，好的架構(gòu)可以有效的實現(xiàn)總目標(biāo)的各項要求。根據(jù)本系 統(tǒng)的總體目標(biāo)要求，本系統(tǒng)的架構(gòu)主要包含有：機構(gòu)管理、 監(jiān)測管理、實時監(jiān)控管理、監(jiān)督管理、系統(tǒng)管理五個功能模 塊和數(shù)據(jù)自動采集客戶端。(1)機構(gòu)管理：監(jiān)測機構(gòu)進行

3、各自的機構(gòu)信息、人員 信息、設(shè)備信息登記；登記完成后，主管部門對各機構(gòu)的機 構(gòu)信息、人員信息、設(shè)備信息查詢及行為管理，行為管理包 括在線查詢、實時報警查詢、采集異常查詢、設(shè)備超期查詢 與設(shè)備超期預(yù)警功能。(2)監(jiān)測管理：監(jiān)測機構(gòu)對監(jiān)測的工程信息進行工程 項目登記，包括監(jiān)測方案上傳、測點信息登記；巡檢記錄登 記、簡報登記；基坑地理位置查詢、原始數(shù)據(jù)查詢；工程報 警及報警短信發(fā)送。(3)實時監(jiān)控：主管部門監(jiān)控整體的基坑現(xiàn)行情況， 可按安監(jiān)站、監(jiān)測時間進行查詢。 主要內(nèi)容有：安全狀態(tài)(當(dāng) 前狀態(tài)與歷史狀態(tài))、工程名稱、工程地點、地理分布、監(jiān) 測情況及處理情況。(4)監(jiān)督管理：實現(xiàn)報警未處理、報警處理

4、中、報告 已處理三個狀態(tài)統(tǒng)計各工程數(shù)量，每個狀態(tài)進行分類統(tǒng)計，點擊可查看相關(guān)工程信息內(nèi)容及監(jiān)測情況O(5)系統(tǒng)管理：實現(xiàn)各用戶體系的人員管理、權(quán)限管 理等內(nèi)容，包括監(jiān)測項目配置管理、短信發(fā)送配置管理和常 用下載。(6)自動采集：監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)格式及端口傳輸模式的 轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動抓取。3系統(tǒng)流程本系統(tǒng)以工程安全管理為主線，由監(jiān)測機構(gòu)登記工程， 通過監(jiān)測設(shè)備進行數(shù)據(jù)的采集和上傳，系統(tǒng)對上傳的原始數(shù) 據(jù)實時處理，運用數(shù)學(xué)模型和回歸分析、差異分析等數(shù)理方 法對采集的各類監(jiān)測數(shù)據(jù)進行數(shù)字化建模分析，形成各類變 化曲線圖形，分析工程所處的安全狀態(tài)。根據(jù)報警功能，對 問題工程進行追蹤處理，落實建設(shè)各方及

5、監(jiān)管部門的工作責(zé) 任。具體業(yè)務(wù)流程如下圖：圖2系統(tǒng)總體業(yè)務(wù)流程圖4系統(tǒng)的主要功能基于系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)、架構(gòu)和業(yè)務(wù)流程，該系統(tǒng)所具備 的主要功能如下：表1預(yù)警系統(tǒng)各業(yè)務(wù)功能模塊業(yè)務(wù)功能模塊 功能描述監(jiān)測平臺 監(jiān)測管理1)工程項目管理：工程概況、工程地理位置、監(jiān)測方案;2）監(jiān)測儀器自動采集數(shù)據(jù)端口改造；3）監(jiān)測數(shù)據(jù)自動采集，實時傳輸；4）巡檢記錄填報、上傳現(xiàn)場照片；數(shù)據(jù)分析1）對自動上傳的原始數(shù)據(jù)進行分析；2）自動生成變化曲線和各種圖表；實時監(jiān)控1）對在建工程的實時監(jiān)督和控制；2）隨時抽查轄區(qū)內(nèi)工程的實時狀況；3）隨時抽查轄區(qū)內(nèi)巡檢記錄， 實時掌握工程施工進度;報警平臺1）超生規(guī)范值的數(shù)據(jù)進行報警，

6、確定報警 級別；2）依據(jù)報警的級別，自動匹配實時發(fā)送報警手機短信；3）自動彈由報警工程名稱及具體地理位置，實時記錄 在案；問題追蹤平臺1）記錄工程及報警問題；2）報警問題整改方案及落實措施；3）報警問題的追蹤處理；4）報警問題處理完結(jié)，解除警報；行政監(jiān)管平臺1）監(jiān)測機構(gòu)的行為管理；2）監(jiān)測機構(gòu)的能力和資質(zhì)管理；3）監(jiān)督各方責(zé)任主體的安全質(zhì)量行為；系統(tǒng)管理平臺1）安全監(jiān)督機構(gòu)管理：監(jiān)督員管理、權(quán)限管理2）監(jiān)測機構(gòu)管理：人員管理、設(shè)備管理；3）系統(tǒng)設(shè)置、數(shù)據(jù)備份、權(quán)限分配。5預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用工程實例2013年4月，廣州市城鄉(xiāng)建委發(fā)布 關(guān)于啟用地下工程 及深基坑安全監(jiān)測信息管理系統(tǒng)的通知（穗建質(zhì)201

7、3601號）”文件。截止到目前為止，全廣州市446個基坑工程納入該系統(tǒng)管理，全市30余家建設(shè)主管部門和安全監(jiān)督機構(gòu)、 51家安全監(jiān)測單位正在使用。5.1工程概況擬建環(huán)球大廈項目位于廣州市越秀區(qū)德政南路西側(cè)，主 體結(jié)構(gòu)為框架剪力墻結(jié)構(gòu)，主樓地上28層，地下4層（地下室埋深14.55m）,建筑總高度 99.60mo建筑基坑周長約 270m,占地面積5098.57O,開挖深度15.25m,采用地下連 續(xù)墻十三道鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護形式外加高壓旋噴樁止水。 本基坑附近建筑物有幼兒園，多數(shù)為住宅民房，基坑安全等 級為一級。5. 2監(jiān)測項目基坑支護結(jié)構(gòu)監(jiān)測項目：基坑頂部水平位移、基坑頂部 沉降、支撐軸力、

8、深層水平位移；基坑周邊環(huán)境監(jiān)測項目：地下水位、周邊建筑物沉降。5.3 基坑預(yù)警情況該工程于2013年3月初開始挖土施工，系統(tǒng)于 7月8日2次自動發(fā)生報警短信，如下：【廣州城建】監(jiān)測報警通知：2013-07-8 15: 00: 10貿(mào)易大樓（環(huán)球大廈）后續(xù)工程/支撐軸力ZC5監(jiān)測點支撐軸力 為7888kN ,超過控制值（6230kN）,請現(xiàn)場予以確認(rèn)并處理， 預(yù)防事故發(fā)生。【廣州城建】監(jiān)測報警通知：2013-07-8 17: 47: 12貿(mào)易大樓（環(huán)球大廈）后續(xù)工程/支撐軸力ZC5監(jiān)測點支撐軸力 為8032kN ,超過控制值（6230kN）,請現(xiàn)場予以確認(rèn)并處理， 預(yù)防事故發(fā)生。圖3報警部位示意

9、圖5.4 報警原因分析及事故處理（1）巡檢圖片a.支撐梁上堆載 b.支撐梁貫通裂縫解剖圖4現(xiàn)場巡檢記錄圖片（2）報警原因分析7月9日，政府主管部門、相關(guān)專家及有關(guān)單位趕赴現(xiàn)場，對本次事故原因達成以下共識：a.首層支撐的腰梁未能閉合，使本來受平面應(yīng)力的基坑側(cè)壁的受力狀況變得復(fù)雜化；b.基坑場地受限，基坑邊堆載大量鋼管、木方等施工材 料。c.因場地狹小原因，施工單位預(yù)留基坑中部作為由土平臺，致使ZC5旁邊的兩道支撐未能及時澆筑，ZC5幾乎承擔(dān)了近40米長度范圍的側(cè)向壓力。d.施工單位為打開由土車進由通道，ZC5下對應(yīng)位置的支撐未能及時澆筑，超挖近 3米。e.報警期間正值廣州雨季，開挖深度處土體為松

10、軟的粉 土，經(jīng)雨水浸泡土體強度大幅下降，致使開挖面以下基坑內(nèi) 的土體抵抗變形的能力進一步減弱，加大了ZC5的受荷。(3)報警事故處理經(jīng)與會專家討論、設(shè)計單位復(fù)核并結(jié)合施工現(xiàn)場情況， 本次報警需采取的處理措施如下：a.加快澆筑完成第一道支撐系統(tǒng)的閉合工作，使該支撐 系統(tǒng)形成完整的受力體系。b.嚴(yán)格按照報審的施工方案施工，嚴(yán)禁搶挖、超挖現(xiàn)象。c.現(xiàn)場基坑內(nèi)土體回填反壓，并壓實。d.施工單位做好應(yīng)急救援準(zhǔn)備，現(xiàn)場備設(shè)鋼支撐及相應(yīng) 應(yīng)急人員。e.業(yè)主重新組織施工單位搭建臨時施工平臺，解決由土 通道問題，不能以開辟由土通道來犧牲支撐的及時澆筑。f.監(jiān)測單位加大監(jiān)測頻率，直至數(shù)據(jù)穩(wěn)定。6結(jié)語本文針對傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)方面的不足，從監(jiān)測技術(shù)和管理 手段兩方面著手改進，通過開發(fā)數(shù)據(jù)采集客戶端作為輔助程序，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的自動采集并直接傳輸至監(jiān)測系統(tǒng)進行數(shù)據(jù) 運算、分析，保證了采集數(shù)據(jù)的真實性；通過創(chuàng)新一系列管 理方法和手段，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)信息的高速傳遞，使基坑安全監(jiān) 測監(jiān)管行為由過去的被動監(jiān)管向主動監(jiān)管，事后處理向事前 預(yù)防和過程控制的雙轉(zhuǎn)變。參考文獻：1張冬曉.建筑基坑監(jiān)測及預(yù)測預(yù)報系統(tǒng)研究D.長沙：中南大學(xué)，20052任麗芳，穆蘭，杜玉林.深基坑工程安全監(jiān)測和信息化 監(jiān)控J.石家莊鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報，2006, 5 (2): P10-P143胡