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1、 深基坑自动化监测新技术在工程上的应用 【摘要】：为了及时地获取监测数据，采用基坑自动化监测系统对常熟市沃尔玛东侧绿地公园人防工程进行在线监测。该系统通过自动监测设备和通讯装置，对该深基坑围护结构及周边环境的变形、内力、地下水位等变化实现自动化监测，并集成了监测数据分析功能、监测信息预警预报功能和工程资料管理功能。应用结果表明，该系统相对传统人工监测具有优势，能对深基坑工程进行实时准确监控，及时预警可能出现的险情。【关键词】：基坑监测工程；深基坑；自动化监测技术；优势；实时监控1引 言沃尔玛东侧绿地花园地下人防工程，地下二层，地下建筑面积为14000，地下室长约96m，宽约91m，整个基坑面积
2、约7800，基坑周长约370m，基坑一般开挖深度在9.9m，局部12m。基坑周边环境复杂，基坑西侧南侧邻近河道，东侧北侧为城市道路且地下管线居多，距离最近地下高压电缆约3.9m。该深基坑工程建设难度大、安全风险高。目前，很多深基坑仍然在用一些比较传统的监测方法，人力、物力消耗多、工作量大，且不能够保证所得到的监测数据的准确性和可信度。本工程采用的深基坑全自动监测系统，主要采用全自动监测设备，从设备的埋设、数据采集、自动上传、数据分析反馈等步骤。通过自动化监测获得数据随时能够准确的掌握基坑具体情况和周边建筑物及管线的安全。为工程施工提供精确的数据支持，直观反映整个工程的安全状况。2工程概况常熟市
3、恒翔建设有限公司对印象城东侧绿地公园进行改造，由苏州常宏建筑设计研究院有限公司负责监测，常熟市诚建工程监理有限公司负责监理，江苏顺丰建设有限公司负责施工。该工程占地面积约为7700，总建筑面积约为14000，地下建筑分为两层，地下面积共14000m；根据设计图纸地下地下室长约96.0m,宽约91.0m,整个基坑面积约为7800m，周长约为370.0m；采用建筑筏桩基础。该地下室为二层，地下室结构顶板标高分别为-5.30m、-10.05m（0.00相当于黄海2.90m）。地下室底板板厚为550mm，垫层100mm，地下室一般开挖至-10.70m，局部地段(南侧)地下室底板为-11.85m及-12
4、.50m，该位置开挖至-12.50m-13.20m之间。根据勘察报告提供，该场地地面标高在-0.70+0.66m之间（黄海标高为2.203.56m之间），场地地面平均标高在-0.20m左右，本次设计采用地面整平标高为-0.20m，因此，基坑地下室一般开挖深度在10.50m左右，在基坑南侧开挖深度在12.3013.00m之间。2.1岩土工程条件根据本场地的岩土工程勘察报告，基坑开挖影响范围内的地层如下：地层编号地层名称层底标高(m)层底埋深(m)地层厚度(m)地层描述及特征1杂填土-0.501.561.603.301.603.30堆填时间大于10年，上部60-90cm以黏性土为主，呈松散状态，下
5、部以建筑垃圾、道渣等堆填为主，夹杂黏性土，松散稍密，为不均匀。2粉质黏土-1.150.462.903.901.001.80黄褐褐色，可塑软塑，湿很湿，含少量铁质氧化物，干强度中等，中等韧性，摇震反应无，稍有光泽。3淤泥质粉质黏土-5.18-1.844.607.501.504.30灰色，流塑，饱和，含较多有机质，夹薄层粉土，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。4粉质黏土-4.90-3.646.607.203.204.20暗绿灰黄色，可塑硬塑，湿，含铁锰结核及淡蓝色高岭土团纹，干强度高等，中等压缩性，中等韧性，摇振反应无，切口光滑。5粉质黏土夹粉砂-7.08-5.568.409.801.3
6、02.60黄褐色，软塑可塑，湿，稍具层理，夹薄层粉砂，干强度中等，中等压缩性，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。6粉砂夹粉土-13.28-10.7813.7015.604.906.20灰黄青灰色，饱和，稍密中密，夹薄层粉质黏土，成分以石英、长石为主，云母及暗绿色矿物次之，级配较差，磨圆度较好，偶见白色贝壳碎屑。7粉质黏土夹粉土-18.48-16.5919.4021.105.206.80灰褐色，可塑软塑，很湿，具层理，夹薄层粉土，偶见螺壳碎屑，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。8粉质黏土-24.15-22.3425.5026.905.106.90灰绿色，可塑硬塑，湿，含铁锰结核及淡蓝色高
7、岭土团纹，干强度高等，中等压缩性，中等韧性，摇振反应无，切口光滑。9粉土夹粉质黏土-39.56-38.7141.5042.1015.2016.10浅黄色，中密密实，很湿，稍具水平层理，夹粉质黏土薄层，局部地段见层厚5-10cm的姜结石透镜体，中等压缩性，干强度低，韧性低，摇震反应中等，无光泽。10粉质黏土夹粉砂灰褐色，可塑，湿，稍具层理，夹薄层粉砂，见白色螺壳碎屑，干强度中等，中等韧性，摇振反应无，稍有光泽。2.2工程地质及水文地质概况水文地质条件：本工程场区地下水主要为孔隙潜水、微承压水、承压水三类。(1)孔隙潜水孔隙潜水主要赋存于浅部填土和粘性土层中，受区域地质、地形及地貌等条件的控制。潜
8、水主要接受大气降水的入渗补给，同时接受沿线污水、自来水的渗漏补给。其富水性受岩性和厚度控制，因含水层渗透性差，单井涌水量较小，为民井开采层位，水质尚可。勘察期间实测潜水初见水位埋深1.101.80米，稳定水位埋深在0.901.60米（因地形高差影响），相应高程为1.141.49米，年水位变幅为1.00m，35年最高潜水位标高为2.50m。(2)微承压水微承压水赋存于第一隔水层下的粉（砂）土层中，埋深8.409.80m，厚度4.906.20m，赋水性中等。其补给来源为大气降水、地表水及上部潜水垂直入渗，以民间水井取水及地下迳流为其主要的排泄方式。受地形、地貌影响，微承压水位的初见水位及稳定水位略
9、有变化。该场地微承压水含水层主要为层粉砂夹粉土层。勘察期间测得该微承压水稳定水头标高为-0.20 m。(3)承压水承压水主要赋存于深部的粉土土层中，该层层顶埋深大于25.50m，赋水性中等，具有相对较好的封闭条件，其补给来源为其上部松散层渗入补给、微承压水层与之联通补给、越流补给及地下迳流补给，其排泄方式主要是人工开采，其次是对下部含水层的越流补给及侧向迳流排泄。该承压水稳定水位标高为-2.50m。场地潜水按环境类型对混凝土结构具微腐蚀性，按地层渗透性水对混凝土结构的具微腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋在长期浸水环境中具微腐蚀性，在干湿交替环境中具微腐蚀性；下部微承压水、承压水对混凝土结构及钢
10、筋混凝土结构中的钢筋均为微腐蚀性。2.3基坑周边环境状况该基坑位于常熟市青墩塘路以南、张家港河以东。基坑东侧：距道路路边距离为6.90m，距用地红线为5.2m左右。距交家电门面房在18.0m以上（采用天然地基，基础埋深在1.50m左右）。基坑北侧：距青墩塘路人行道在4.5m左右，距最近的地下高压电缆在3.9m左右。基坑西侧：为张家港河，基坑距河道在20.0m左右。基坑南侧：为河道，距现有河道驳岸最小距离在4.60m左右，驳岸基础埋深在4.0m左右。基坑影响范围内主要管线分布基坑方位主要管类材质规格埋深至基础边最小距离北侧供电铝1200-12.08搬迁供电空管1000*4000.91搬迁军用光纤
11、200*1000.95搬迁电信铜200*1000.95搬迁供电铜1000*4000.903.9有线电视光纤1000.506.5中国联通铜400.563.7雨水砼DN3001.416.7路灯PVC500.349.4东侧供电铝1200-12.08搬迁供水铸铁DN1501.00埋设供电铜1000*4001.00埋设2.4深基坑围护工程概况本 围护工程设计采用一排钻孔灌注桩+两道钢筋混凝土内支撑，一排三轴水泥土搅拌桩止水的支护形式。具体方案：1、在标高-1.20m以下采用桩长为19.5m、21.5m、23.5m的800及22.5m、23.5m、25.5m的850钻孔灌注桩和桩长为16m、18m、19m
12、、19.5m的850三轴搅拌桩进行加固。 基坑平面图2、钢筋砼支撑体系：冠梁：断面1000700mm2，主筋1225（HRB400）+618（HRB400），箍筋8200。二道内支撑，第一道内支撑中心标高为-3.40m，腰梁（YL1）：断面1000700mm2，主筋1825（HRB400）+1018（HRB400），箍筋8200。环梁（HL1）：断面1000700mm2，主筋1222（HRB400）+1018（HRB400），箍筋8200。支撑梁（ZCL1）：断面700700mm2，主筋1225（HRB400）+618（HRB400），箍筋8200；第二道内支撑中心标高为-7.70m，腰梁（Y
13、L2）：断面1400700mm2，主筋2825（HRB400）+1218（HRB400），箍筋8200，环梁（HL2）：断面1400800mm2，主筋1822（HRB400）+1218（HRB400），箍筋8200，支撑梁（ZCL2）：断面800800mm2，主筋1222（HRB400）+618（HRB400），箍筋8200。3 自动化监测系统3.1系统工作原理及特点自动化监测系统通过预埋传感器于各个基坑监测部位，使这些数据传输到网络数据库，通过软件将这些数据汇总计算分析，了解基坑各个部位的实时动态情况。该系统通过预设采集策略(观测频率)，以达到实时监控的目标，观测频率可以是几分钟一次，也可以
14、是半个小时一个小时一次，完全满足我们对基坑安全实时掌控的需求，效率远远高于人工监测进程，数据精度也可以得到一定的保证，消除了人工偶然误差，在一定程度上也消除了很多客观因素对于数据的影响，例如施工现场的振动，人工观测情况，现场大型机械的振动可能导致数据误差甚大，甚至是错误，而自动化监测系统的数据，通过观测频率的设置，甚至可以分析出振动对于整个数据的影响幅度和规律。温度的影响，人工观测仪器直接暴露在温度环境下，低温或者高温暴晒对数据都会产生影响，但是传感器，预埋与围护围护结构各个部位以内，不会暴露与空气中，温度相对稳定，而且目前部位传感器已具备测温功能，甚至是温度修正系数的概念，所以温度的影响，通过自动化监测系统可以掌握规律，甚至是通过修正系数来减少甚至消除这部分误差。3.2基本组成自动化监测系统大致可包括：云平台、现场采集发送设备、传感器设备三部分。传感器设备是整个系统的末梢，分布于基坑的各个监测部位，通过预埋各种类型的传感器，来了解基坑各个监测部位的实时变形状况。现场采集发送设备，是施工现场的大脑，在云平台与各个传感器之间建立连接，云平台发送采集策略等指令，通过现场采集发送设备，向传感器布置数据采集任务，各个传感器发送采集数据，通过现场采集发送设备，向云平台提交数据，共云平台计算分析。云平台存在于网络，含数据库系统，通过人机交互、数据库系统，扮演着整个系统的大脑角色
