黃俊，張鵬，陳之，嚴(yán)國(guó)金，劉長(zhǎng)山

（中國(guó)建筑第二工程局有限公司華南分公司，廣東 珠海519000）

1 工程概況

橫琴口岸及綜合交通樞紐開(kāi)發(fā)工程位于珠海市橫琴新區(qū)，屬于濱海軟土地區(qū)，建設(shè)總用地34.5 hm2，總建筑面積1.31×106m2，該項(xiàng)目充分開(kāi)發(fā)利用地下空間，地下3 層，局部地下2 層。該工程基坑面積1.2×105m2，是由9 個(gè)大小深淺不一的基坑組成（見(jiàn)圖1）?；又ёo(hù)外圍支護(hù)樁周長(zhǎng)約為1 546 m，基坑外圍周長(zhǎng)為2 527 m，基坑平均深度16.5 m。B 區(qū)大基坑下部嵌套著南北向貫通的綜合管廊。綜合管廊位于地下室底板以下，與底板結(jié)構(gòu)連成一體，管廊長(zhǎng)度約720 m，寬度26 m，共2 層，管廊處基坑深度達(dá)22 m。

圖1 橫琴口岸及綜合交通樞紐開(kāi)發(fā)工程B、C、D 基坑圖

該工程基坑在同一開(kāi)發(fā)時(shí)序，使用分坑樁隔開(kāi)，土方量達(dá)2.80×106m3，基坑及地下室施工工期為1.5 a，日均出土量約2.1×104m3，工程開(kāi)發(fā)時(shí)序快，工期緊，各工序穿插施工，導(dǎo)致工況復(fù)雜，屬同時(shí)期國(guó)內(nèi)在施范圍最大、地質(zhì)條件最差、形狀最不規(guī)則、工期最緊的濱海軟土基坑群項(xiàng)目。在此條件下，保證基坑群的安全是第一要?jiǎng)?wù)，因此基坑監(jiān)測(cè)顯得尤為重要。

2 監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的布置

該項(xiàng)目基坑安全等級(jí)為一級(jí)，B、C、D 基坑共設(shè)置530 個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，其中，地表沉降及水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)36 個(gè)，支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每道支撐均需布置46 個(gè)，樁身應(yīng)力監(jiān)測(cè)點(diǎn)22 個(gè)，周邊水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)、兼做回灌井41 個(gè)，立柱樁沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)123 個(gè)，圍護(hù)樁頂沉降及水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)110 個(gè)，深層水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)79 個(gè)，周邊建（構(gòu)）筑物變形監(jiān)測(cè)點(diǎn)73 個(gè)。如圖2 所示。

圖2 B、C、D 基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置圖

基坑開(kāi)挖深度小于5 m 時(shí)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)頻率為2 d/次；基坑開(kāi)挖深度為5～10 m 時(shí)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)頻率提高至1 次/d；基坑開(kāi)挖深度大于10 m 時(shí)，各監(jiān)測(cè)點(diǎn)監(jiān)測(cè)頻率提升至2 次/d?；娱_(kāi)挖完成之后，底板施工階段，底板澆筑完成小于7 d，監(jiān)測(cè)頻率為2 次/d，底板澆筑7～14 d 之內(nèi)，監(jiān)測(cè)頻率為1 次/d，底板澆筑14～28 d 之內(nèi)，監(jiān)測(cè)頻率為1 次/d，底板澆筑時(shí)間大于28 d，監(jiān)測(cè)頻率降低至3 d/次。

3 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)介紹

該項(xiàng)目采用的基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是項(xiàng)目部與科研團(tuán)隊(duì)聯(lián)合開(kāi)發(fā)的一套基于云技術(shù)、大數(shù)據(jù)理念的自動(dòng)化基坑監(jiān)測(cè)軟件。該系統(tǒng)可對(duì)支撐梁的支撐軸力、地下水位、圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移三大類(lèi)基坑監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行全自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，對(duì)其余的周邊建筑物沉降、立柱樁沉降等采用人工讀取數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入云端數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)行電腦自動(dòng)分析。自動(dòng)化、信息化基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)可以解決常規(guī)的利用人工手段監(jiān)測(cè)效率低下，以及對(duì)數(shù)據(jù)分析的速度慢、精度低等問(wèn)題，可以對(duì)基坑的風(fēng)險(xiǎn)以及安全起到保障作用。

該項(xiàng)目采用的基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)的主要原理是在基坑支護(hù)施工階段，將各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的監(jiān)測(cè)傳感器在施工階段提前埋下去，然后再利用數(shù)據(jù)采集儀將預(yù)埋的各個(gè)點(diǎn)位傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，將采集到的數(shù)據(jù)按照特定的通信協(xié)議發(fā)送到云服務(wù)器，再通過(guò)云服務(wù)器對(duì)采集儀傳上來(lái)的數(shù)據(jù)信息保存，將采集儀上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，處理客戶端查詢請(qǐng)求，數(shù)據(jù)存檔，自動(dòng)預(yù)警。使用者可以實(shí)時(shí)通過(guò)PC 端或者手機(jī)端查看數(shù)據(jù)（見(jiàn)圖3、圖4）。軟件系統(tǒng)主要的特點(diǎn)有：將整個(gè)項(xiàng)目情況進(jìn)行全景展示，其中包含項(xiàng)目概況、施工進(jìn)度等信息，可以讓人們?nèi)娴?、詳?xì)地了解項(xiàng)目情況；數(shù)據(jù)查詢多樣化。本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)展現(xiàn)形式多樣，不局限于常規(guī)的數(shù)據(jù)羅列，可以通過(guò)表格、圖表、折線圖等更加直觀的方式進(jìn)行呈現(xiàn)，而且還可以在指定界面查到歷史數(shù)據(jù)，更加便捷；可以在系統(tǒng)中建立監(jiān)測(cè)預(yù)警值，一旦施工現(xiàn)場(chǎng)基坑某一點(diǎn)數(shù)據(jù)超過(guò)預(yù)警值，系統(tǒng)即可自動(dòng)發(fā)送報(bào)警信息，通知緊急聯(lián)系人，并且可以精準(zhǔn)定位，在第一時(shí)間找到問(wèn)題所在點(diǎn)；使用者可以使用移動(dòng)端或者電腦端對(duì)監(jiān)測(cè)報(bào)告進(jìn)行查看，還可以手動(dòng)輸入監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和時(shí)效性，更加靈活；可以通過(guò)手機(jī)端或者電腦端對(duì)監(jiān)測(cè)報(bào)告進(jìn)行頁(yè)面分享，可以讓管理更加便捷[1]。

圖3 PC 端軟件界面

圖4 手機(jī)端軟件界面

4 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)

4.1 深層水平位移自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)

深層水平位移自動(dòng)化監(jiān)測(cè)是將固定式測(cè)斜探頭放入測(cè)斜管底，為了避免損壞監(jiān)測(cè)探頭，安裝過(guò)程不可大幅度擺動(dòng)，要緩慢小心放至既定位置，到達(dá)位置后使用夾具固定到端頭。然后在監(jiān)測(cè)系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置好固定的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)讀取時(shí)間以及預(yù)警值，讓監(jiān)測(cè)探頭的芯片按照系統(tǒng)指令定時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)至平臺(tái)，系統(tǒng)將根據(jù)設(shè)定對(duì)數(shù)據(jù)自行分析處理，若超過(guò)所設(shè)置的數(shù)據(jù)預(yù)警值，即可立即向緊急聯(lián)系人報(bào)警。

4.2 支撐軸力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)

本工程基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用灌注樁，冠梁及圍檁、支撐采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，立柱采用鋼結(jié)構(gòu)。開(kāi)挖過(guò)程中采用鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)相應(yīng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與支撐軸力進(jìn)行監(jiān)測(cè)，以確保圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定及變形要求。安裝前，在鋼筋或鋼結(jié)構(gòu)待測(cè)部位并聯(lián)或串聯(lián)焊接鋼筋計(jì)，在焊接過(guò)程中注意對(duì)鋼筋計(jì)淋水降溫，用透明膠布將寫(xiě)在紙上的編號(hào)緊密粘貼在導(dǎo)線上。注意將導(dǎo)線集結(jié)成束保護(hù)好，進(jìn)行一次調(diào)試，保證鋼筋計(jì)可正常工作，然后將其連接至控制箱內(nèi)。主要原理是：根據(jù)鋼筋計(jì)的頻率-軸力標(biāo)定曲線可將量測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)直接換算出相應(yīng)的軸力值，然后，根據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有關(guān)計(jì)算方法可算出鋼筋計(jì)所在位置的彎矩、軸力，將各點(diǎn)連接形成支護(hù)結(jié)構(gòu)軸力及彎矩分布圖。

4.3 地下水位自動(dòng)化監(jiān)測(cè)

基坑內(nèi)外水位測(cè)量可利用基坑本身的降水井、回灌井，也可預(yù)埋水位測(cè)管于基坑內(nèi)、外的土體內(nèi)，用總線型水位計(jì)測(cè)量，了解水位變化，進(jìn)行水位數(shù)據(jù)自動(dòng)化采集。安裝時(shí)，先安裝準(zhǔn)備好的限位鋼絲，再安裝總線型水位計(jì)的上端固定環(huán)，將固定環(huán)與限位鋼絲連接，然后再把總線型水位計(jì)下放至既定位置，安裝完成后，對(duì)水位計(jì)進(jìn)行調(diào)試，保證數(shù)據(jù)顯示正常之后，將數(shù)據(jù)記錄下來(lái)。系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集是可根據(jù)當(dāng)前變化量進(jìn)行分析計(jì)算，以此判斷基坑水位是否正常，基坑是否安全。

5 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝

5.1 深層水平位位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝（測(cè)斜）

樁內(nèi)深層水平位移測(cè)斜與鋼筋籠綁扎接在一起，端頭密封，接管處應(yīng)連接牢固；與鋼筋籠一起下放時(shí)，管內(nèi)應(yīng)注滿清水，盡量保證預(yù)埋垂直；澆筑樁身混凝土水，應(yīng)注意保護(hù)測(cè)斜管（或PVC 管），保證混凝土不進(jìn)入管內(nèi)，當(dāng)破樁頭后，注意保護(hù)PVC 管或測(cè)斜管，澆筑冠梁前，及時(shí)安裝或接長(zhǎng)測(cè)斜管。預(yù)埋PVC 管時(shí)，先清孔，在放測(cè)斜管時(shí)，同時(shí)在管內(nèi)注滿清水；埋設(shè)完測(cè)斜管后，應(yīng)在測(cè)斜管與預(yù)埋管縫隙灌滿細(xì)砂，并注水充實(shí)。若預(yù)埋測(cè)斜管遭到破壞采取鉆孔修補(bǔ)方法補(bǔ)救[2]。

5.2 支撐軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)埋設(shè)

根據(jù)支撐桿件所采用的材料不同，所采用的監(jiān)測(cè)傳感器和方法也有所不同。對(duì)于目前鋼筋混凝土支撐桿件，主要采用鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)鋼筋的應(yīng)力，然后，通過(guò)鋼筋與混凝土共同工作、變形協(xié)調(diào)條件，反算支撐梁的軸力。埋設(shè)時(shí)，在鋼筋籠綁扎完畢后，將鋼筋計(jì)連桿與圍護(hù)體系的鋼筋噴焊對(duì)接，然后旋上鋼筋計(jì)，并將鋼筋計(jì)的導(dǎo)線編上編號(hào)導(dǎo)出地表。在混凝土澆筑完畢后，應(yīng)立即測(cè)試鋼筋計(jì)的頻率，核對(duì)編號(hào)，并將同一立面的鋼筋計(jì)導(dǎo)線接在同一塊接線板不同編號(hào)的連接柱上，以便日后監(jiān)測(cè)。對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)支撐桿件，目前較普遍的是采用軸力計(jì)（亦稱反力計(jì)）直接監(jiān)測(cè)支撐軸力。

5.3 地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)

一般采用鉆孔監(jiān)測(cè)，鉆孔深度約為25 m。水位監(jiān)測(cè)管一般使用φ50 mm 的PVC 管或者鋼管，水位管管底需要進(jìn)行封閉處理，避免孔底的污水泥沙進(jìn)入管內(nèi)，而且預(yù)留水位管底部1 m 左右位置不打孔，作為沉淀濾水過(guò)程中地下水帶來(lái)的部分泥沙，水位管中間段鉆出8 列左右的5 mm 的濾水孔，孔距60～90 mm，濾水孔交錯(cuò)梅花狀布置。濾水管外側(cè)可以使用透水性好的紗布或者網(wǎng)布作為過(guò)濾層，水位管靠近地面2 m左右長(zhǎng)度不開(kāi)孔，一次保證水位管質(zhì)量。

水位孔使用小型鉆機(jī)打孔，孔徑一般大于管徑10 mm，若孔徑太小則水位管無(wú)法下放，孔徑過(guò)大則會(huì)讓觀測(cè)結(jié)果不準(zhǔn)確。鉆孔打到既定標(biāo)高后，下放包裹好過(guò)濾層的水位管，過(guò)濾頭位置管壁與孔壁之間使用凈沙回填，使用黏性土封堵，防止地面污水污染。

6 結(jié)語(yǔ)

橫琴口岸超大深基坑群項(xiàng)目由9 個(gè)大小、深淺不一、形狀不規(guī)則的基坑組成，要求在有限的工期內(nèi)高效、快速地完成施工，項(xiàng)目所面臨的不光是機(jī)械人員的配備，更重要的是在基坑施工的過(guò)程中保證基坑的安全。超大基坑群的監(jiān)測(cè)點(diǎn)復(fù)雜、密集，監(jiān)測(cè)工作量遠(yuǎn)超一般基坑項(xiàng)目。項(xiàng)目運(yùn)用了基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)，大大減少了人工監(jiān)測(cè)的作業(yè)量，提高了監(jiān)測(cè)效率。