深基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)施工工法

1前言

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，城市深基坑建設(shè)項(xiàng)目越來越多，其中深基坑工程的變形控制對(duì)周邊

環(huán)境至關(guān)重要，而深基坑監(jiān)測(cè)是控制變形對(duì)基坑結(jié)構(gòu)自身和周邊環(huán)境帶來風(fēng)險(xiǎn)的一個(gè)重要手段。因

此中鐵一局集團(tuán)天津建設(shè)工程有限公司針對(duì)傳統(tǒng)的國(guó)內(nèi)深基坑監(jiān)測(cè)大多采用人工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量方法，從

外業(yè)測(cè)量、內(nèi)業(yè)分析、報(bào)表編制到超限預(yù)警均由人工操作完成，人工監(jiān)測(cè)已難以防范深基坑施工期

間的基坑風(fēng)險(xiǎn)，且耗時(shí)耗力，時(shí)效性、準(zhǔn)確性較差，監(jiān)測(cè)質(zhì)量較難保證，由此形成本工法。該工法對(duì)

傳統(tǒng)人工監(jiān)測(cè)模式進(jìn)行跨越性的革新升級(jí)，能夠有效解決傳統(tǒng)人工監(jiān)測(cè)存在的問題，更好地控制深

基坑風(fēng)險(xiǎn)，使基坑風(fēng)險(xiǎn)的防范達(dá)到信息化、智能化的水平。本工法關(guān)鍵技術(shù)于2019年10月10日經(jīng)

中國(guó)中鐵股份有限公司組織專家評(píng)審，該項(xiàng)技術(shù)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，獲得中國(guó)鐵路工程總公司2019

年度科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、中鐵一局集團(tuán)有限公司2019年度科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。獲得實(shí)用新型專利2

項(xiàng)，獲得軟件著作權(quán)1項(xiàng)。本工法成功應(yīng)用在天津地鐵1。號(hào)線一期工程金貿(mào)產(chǎn)業(yè)園站深基坑工程中，

具有廣泛的應(yīng)用前景。

2工法特點(diǎn)

深基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)了基坑監(jiān)測(cè)自動(dòng)采集、自動(dòng)傳輸、自動(dòng)計(jì)算、自動(dòng)報(bào)警的四大功能。該

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠自動(dòng)分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、自動(dòng)過濾異常值，達(dá)到自動(dòng)識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)、自動(dòng)預(yù)警的功能，實(shí)現(xiàn)了

施工監(jiān)測(cè)的信息化管理，真正實(shí)現(xiàn)基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)的全面革新升級(jí)，為基坑施工安全提供了技術(shù)保障。

3適用范圍

深基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)適用于風(fēng)險(xiǎn)性較高的深基坑工程，尤其適用于城市密集區(qū)域、基坑周邊

存在大量建（構(gòu)）筑物的高風(fēng)險(xiǎn)深基坑工程。可以對(duì)深基坑的變形狀態(tài)進(jìn)行24h全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)控。

4工藝原理

深基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是由三部分系統(tǒng)組成，第一部分是數(shù)據(jù)采集和傳輸系統(tǒng)（施工現(xiàn)場(chǎng)預(yù)安

裝監(jiān)測(cè)傳感器），第二部分是數(shù)據(jù)分析和解算系統(tǒng)（云服務(wù)器端），第三部分是數(shù)據(jù)輸出和展示系

統(tǒng)（電腦端及手機(jī)端）。

該工法原理是首先通過預(yù)先安裝在施工現(xiàn)場(chǎng)的傳感器收集相關(guān)的數(shù)據(jù)，通過傳輸線纜傳送至監(jiān)

控中心的數(shù)據(jù)采集單元，采集單元將物理信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后由發(fā)射器發(fā)送至云服務(wù)器，然后在

云服務(wù)器對(duì)接受到的信號(hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)解算、分析和在線識(shí)別，最后通過電腦端和手機(jī)端的軟件系統(tǒng)將

分析結(jié)果進(jìn)行展示，實(shí)時(shí)查看監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和預(yù)警情況。工藝原理示意圖見下圖4。

圖4.0.0工藝原理示意圖

5施工工藝流程及操作要點(diǎn)

5.1施工工藝流程

深基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)施工工法流程，詳見下圖5.1.0。

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E5.1.0深基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)施工工法流程

5.2操作要點(diǎn)

5.2.1明確自動(dòng)化監(jiān)測(cè)項(xiàng)目

深基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為墻體水平位移監(jiān)測(cè)、支撐軸力監(jiān)測(cè)、潛水水位監(jiān)測(cè)。

5.2.2施工現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布設(shè)

根據(jù)深基坑監(jiān)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)位確定自動(dòng)化監(jiān)測(cè)斷面，每個(gè)斷面分別布設(shè)墻體水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)位、

地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)位、支撐粗力監(jiān)測(cè)點(diǎn)位。

圖5.2.2-1基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)點(diǎn)位布置情況示意圖圖5.2.2-2墻體水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置示意圖

圖5.2.2-3地下水位監(jiān)測(cè)示意圖E5.2.2-4軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)位示意圖

（1）墻體水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)位是在測(cè)斜管內(nèi)安裝了測(cè)斜儀，用來監(jiān)測(cè)墻體水平位移變化。

3

（2）軸力監(jiān)測(cè)點(diǎn)位是主要是安裝在鋼支撐上的軸力計(jì)以及安裝在混凝土支撐鋼筋上的軸力計(jì),

用來監(jiān)測(cè)鋼支撐和混凝土支撐的軸力變化情況。

（3）坑外地下水位監(jiān)則點(diǎn)位是在水位觀測(cè)井內(nèi)安裝了水位計(jì)，用來監(jiān)測(cè)坑外的地下水位變化情

況。

5.2.3施工現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝

（1）監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝實(shí)施總體流程

圖5.2.3-1監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝總體流程圖

（2）墻體水平位移自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝（測(cè)斜儀）

墻體水平位移自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝為測(cè)斜管及測(cè)斜儀的安裝，該套設(shè)備需要在圍護(hù)墻施工時(shí),

同步安裝于圍護(hù)墻體內(nèi)，安裝流程如下圖所示。

圖5.2.3-2墻體水平位移自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝流程圖

1）根據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案詢認(rèn)測(cè)點(diǎn)測(cè)斜孔孔深，根據(jù)孔深確認(rèn)測(cè)斜管的長(zhǎng)度，并進(jìn)行測(cè)斜管的組裝。

4

2）根據(jù)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案確定測(cè)斜儀的安裝位置及間距，通過儀器對(duì)測(cè)斜儀的參數(shù)狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，

參數(shù)滿足要求后開始進(jìn)行測(cè)斜管的安裝；在測(cè)斜管安裝完成后進(jìn)行測(cè)斜儀的安裝，確定好每個(gè)測(cè)斜

儀傳感器之間的安裝間距以及最上部測(cè)斜儀距管I」距離，保證測(cè)斜儀能夠滿足使用要求。

3）在墻體水平位移自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝完成后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，待監(jiān)測(cè)系統(tǒng)服務(wù)器軟件安裝及現(xiàn)

場(chǎng)系統(tǒng)集成完畢后，利用采集軟件對(duì)每個(gè)測(cè)斜儀進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并記錄測(cè)斜儀安裝信息。

圖5.2.3-3測(cè)斜儀安裝圖5.2.3-4測(cè)斜管固定

（3）混凝土支撐軸力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝（鋼筋計(jì)）

混凝土支撐軸力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝為混凝土支撐中鋼筋計(jì)的安裝。該套設(shè)備在混凝土支撐施

工時(shí)，同步安裝于混凝土支撐鋼筋內(nèi)，安裝流程如下圖所示。

圖5.2.3-5混凝土支撐軸力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝流程圖

1）對(duì)儀器進(jìn)行力學(xué)、溫度測(cè)定，并檢驗(yàn)其絕緣電阻；按設(shè)計(jì)電纜走向計(jì)算電纜長(zhǎng)度，檢驗(yàn)電纜

的芯線電阻及絕緣度，確認(rèn)電纜完好后連接電纜，并檢驗(yàn)電纜連接后的密封性和絕緣電阻。

2）在需要監(jiān)測(cè)的支撐斷面處均勻預(yù)埋兩個(gè)鋼筋計(jì)，將鋼筋計(jì)與支撐的縱向主筋綁焊。在混凝土

支撐梁鋼筋綁扎過程中，將鋼筋計(jì)與主筋焊接牢固，使之均勻受力。將電纜沿鋼筋牽引到設(shè)計(jì)位置，

利用鋼絲提前固定牢固。喬注意電纜的保護(hù)。

5

3）在混凝土支撐軸力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝完成后待監(jiān)測(cè)系統(tǒng)服務(wù)器軟件安裝及現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)集成完

畢后，利用采集軟件對(duì)每個(gè)鋼筋計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并記錄好鋼筋計(jì)安裝信息。

圖5.2.3-6混凝土支撐內(nèi)鋼筋計(jì)安裝示意圖

（4）鋼支撐軸力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝（軸力計(jì)）

鋼支撐軸力自動(dòng)化監(jiān)冽設(shè)備安裝為鋼支撐軸力計(jì)的安裝。該套設(shè)備隨著基坑的開挖，在鋼支撐

安裝時(shí)同步進(jìn)行安裝，安裝流程如下圖所示。

圖5.2.3-7鋼支撐軸力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝流程圖

1）將軸力計(jì)與電纜連接，利用便攜式讀數(shù)儀檢驗(yàn)釉力計(jì)讀數(shù)與出廠頻率是否一致。

2）進(jìn)行軸力計(jì)的安裝，將安裝架與支撐固定端頭對(duì)中并牢固焊接，在擬安裝軸力計(jì)位置的樁（墻）

體鋼板上焊接一塊加強(qiáng)墊板，以防止鋼支撐受力后軸力計(jì)受力不均勻。待焊接件冷卻后將軸力計(jì)推

入安裝架并用螺絲固定好。安裝過程要注意軸力計(jì)和鋼支撐軸線在同一直線上，各接觸面平整，確

保鋼支撐受力狀態(tài)通過軸力計(jì)正常傳遞到支護(hù)結(jié)構(gòu)上。將儀器的埋設(shè)參數(shù)進(jìn)行記錄，將電纜沿基坑

側(cè)牽引到設(shè)計(jì)位置，利用鋼絲及K扣提前固定牢固。

3）在鋼支撐軸力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝完成后待監(jiān)測(cè)系統(tǒng)服務(wù)器軟件安裝及現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)集成完畢

后，利用采集軟件對(duì)每個(gè)軸力計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并記錄好軸力計(jì)安裝信息。

6

圖5.2.3-8軸力計(jì)實(shí)物圖圖5.2.3-9軸力計(jì)安裝完成圖

（5）地下水位自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝（水位計(jì)）

地下水位自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝為基坑外降水觀測(cè)井內(nèi)水位計(jì)的安裝。該套設(shè)備在坑外降水觀測(cè)

井施工完成后同步安裝于井內(nèi)。安裝流程如下圖5.2.3TD所示：

圖5.2.3-10坑外地下水位自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝流程圖圖5.2.3-11水位計(jì)安裝完成圖

1）進(jìn)行水位計(jì)的檢測(cè)，水位計(jì)在安裝前必須經(jīng)室內(nèi)檢驗(yàn)合格。

2）進(jìn)行水位計(jì)的投放，將檢測(cè)完畢的水位計(jì)，直接投入水位觀測(cè)井的預(yù)定深度位置即可。將電

纜沿基坑側(cè)牽引到設(shè)計(jì)位置，利用鋼絲及卡扣提前固定牢固。

3）在坑外地下水位自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝完成后待監(jiān)測(cè)系統(tǒng)服務(wù)器軟件安裝及現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)集成完畢

后，利川采集軟件對(duì)每個(gè)水位計(jì)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并記錄好水位計(jì)安裝信息。

（6）自動(dòng)化監(jiān)測(cè)采集設(shè)備安裝

現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝完成后，將設(shè)備全部連入位于施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)中心的數(shù)據(jù)采集設(shè)備中。監(jiān)測(cè)系

統(tǒng)調(diào)試完畢后進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，作為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的初始值。

5.2.4自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)指標(biāo)調(diào)試

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是采用云計(jì)算，通過云端對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析?，整個(gè)系統(tǒng)包含3個(gè)軟件，分別是

7

運(yùn)營(yíng)在云服務(wù)器上的服務(wù)器端軟件、運(yùn)行在個(gè)人電腦上的客戶端軟件及安裝文件、運(yùn)行在安卓手機(jī)

客戶端軟件。系統(tǒng)組成如下圖所示:

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手機(jī)

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II

圖5.2.47系統(tǒng)軟件組成圖

通過對(duì)深基坑監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的分析，將監(jiān)測(cè)指標(biāo)中最主要的3個(gè)指標(biāo),也即地下水位監(jiān)測(cè)、墻體水

平位移監(jiān)測(cè)、支撐軸力監(jiān)測(cè)作為自動(dòng)化監(jiān)測(cè)項(xiàng)FI。并對(duì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)試。

(1)墻體深層水平位移監(jiān)測(cè)指標(biāo)

每個(gè)墻體深層水平位移監(jiān)測(cè)斷面設(shè)置1孔深部水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，每孔安裝5支傳感器，通過四

芯線纜連接到多通道數(shù)據(jù)采集儀，應(yīng)用自主研發(fā)的數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，并將處理結(jié)

果實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇蛻舳?。監(jiān)測(cè)儀器采用FS3GC01導(dǎo)輪式固定測(cè)斜儀，對(duì)儀器分辨率進(jìn)行調(diào)試，分辨率

只有在垂直偏移+/-3°的范闈內(nèi)才有效率，超過這個(gè)范圍，由于正弦作用積累分辨率卜降。對(duì)系統(tǒng)

精度進(jìn)行調(diào)試，系統(tǒng)的精度主要由測(cè)斜儀能從一次次觀測(cè)中，在測(cè)斜管里正確放置在同一深度的精

確度決定。導(dǎo)輪式固定測(cè)斜儀輸出值為角度值，需把角度值轉(zhuǎn)換為位移值，并傳輸至數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

圖5.2.4-2導(dǎo)輪式固定樣測(cè)斜儀與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接

(2)支撐軸力監(jiān)測(cè)指標(biāo)

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1）混凝土支撐軸力監(jiān)測(cè)

每道混凝土支撐布設(shè)兩個(gè)鋼筋計(jì)，鋼筋計(jì)安裝過程前要進(jìn)行各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)及標(biāo)定系數(shù)的檢驗(yàn)并

將導(dǎo)線編號(hào)導(dǎo)出保護(hù)好，連接到多通道數(shù)據(jù)采集儀，應(yīng)用自主研發(fā)的數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與

分析，并將處理結(jié)果實(shí)時(shí)傳輸?shù)娇蛻舳恕Ｔ诨炷林卫锩姘惭b應(yīng)力計(jì)，支撐受到外力作用后產(chǎn)生

形變。其應(yīng)變量通過振弦式頻率計(jì)來測(cè)定，根據(jù)應(yīng)力計(jì)頻率推算出支撐軸力，并傳輸至數(shù)據(jù)采集系

統(tǒng)。

2）鋼支撐軸力監(jiān)測(cè)指標(biāo)

每道支撐布設(shè)兩組支撐軸力測(cè)點(diǎn)，支撐安裝過程前要進(jìn)行各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)及標(biāo)定系數(shù)的檢驗(yàn)。軸

力計(jì)安裝后，在施加鋼支撐預(yù)應(yīng)力前進(jìn)行軸力計(jì)的初始頻率的測(cè)量，在施加鋼支撐預(yù)應(yīng)力時(shí)，應(yīng)該

測(cè)量其頻率，計(jì)算出其受力，同時(shí)要根據(jù)T-斤頂?shù)淖x數(shù)對(duì)軸力計(jì)的結(jié)果進(jìn)行校核，進(jìn)一步修正計(jì)算

公式。當(dāng)軸力計(jì)受到軸向力時(shí)，引起彈性鋼弦的張力變化，改變鋼弦的振動(dòng)頻率，通過頻率儀測(cè)得

鋼弦的頻率變化即可測(cè)出軸力計(jì)所受作用力的大小，再由公式換算后得到支撐梁所受軸向力。

圖5.2.4-3鋼筋計(jì)與數(shù)據(jù)哭集系統(tǒng)連接

（3）坑外地下水位監(jiān)測(cè)指標(biāo)

坑外地下水位自動(dòng)化匿測(cè)采用FS-KY02型孔隙水壓根據(jù)每次測(cè)試的地下水位高程本次和累

計(jì)變化量的成果表，繪制地下水位變化量曲線圖，同時(shí)對(duì)挖土過程中及地下結(jié)構(gòu)施工期間的各個(gè)觀

測(cè)井的水位變化，綜合判斷降水對(duì)被保護(hù)建筑的影響及地下連續(xù)墻的止水狀況。

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圖5.2.4-4水位計(jì)與數(shù)據(jù)夾集系統(tǒng)連接

5.2.5自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)試運(yùn)行及運(yùn)行操作要點(diǎn)

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)電腦客戶端系統(tǒng)為一個(gè)運(yùn)行在Windows操作系統(tǒng)上的客戶端軟件，在該客戶端

軟件上共計(jì)分為項(xiàng)目展示、項(xiàng)目信息、測(cè)點(diǎn)概覽、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、預(yù)警信息、監(jiān)測(cè)報(bào)表、醫(yī)紙查看、人

工數(shù)據(jù)提交、綜合管理9個(gè)模塊，該系統(tǒng)兼容了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)和人工監(jiān)測(cè)兩種模式，包含了圍護(hù)墻變

形、支撐軸力、坑外水位變化量等多個(gè)監(jiān)測(cè)指標(biāo)。在系統(tǒng)安裝完成后進(jìn)行系統(tǒng)的試運(yùn)行，試運(yùn)行期

間從監(jiān)測(cè)設(shè)備到采集設(shè)備之間的線纜，現(xiàn)場(chǎng)全部采用U型線槽對(duì)線纜進(jìn)行保護(hù)，避免因施工現(xiàn)場(chǎng)大

型機(jī)械較多，造成的線纜被碾壓斷開，造成數(shù)據(jù)不能連續(xù)采集的情況。現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝完成后，

將設(shè)備全部連入位于監(jiān)控中心內(nèi)的采集設(shè)備中，在設(shè)備正式開始監(jiān)測(cè)前，對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)

試和試運(yùn)行。同時(shí)，調(diào)試完畢后，進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，作為監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的初始值，系統(tǒng)開始正式運(yùn)行。系

統(tǒng)運(yùn)行操作要點(diǎn)如下：

（1）項(xiàng)目展示：在項(xiàng)目展示界面，將展示基坑的整體概況，包括基坑的平面圖、剖面圖、測(cè)點(diǎn)

布設(shè)斷面圖等信息，界面如下圖所示。

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圖5.2.5-1項(xiàng)目展示界面

（2）項(xiàng)目信息：項(xiàng)目信息模塊主要介紹監(jiān)測(cè)基坑項(xiàng)目概況、監(jiān)測(cè)等級(jí)、監(jiān)測(cè)單位情況、監(jiān)測(cè)項(xiàng)

目及頻次、控制指標(biāo)等內(nèi)容，界面如下圖所示。

（3）測(cè)點(diǎn)概覽：該模塊對(duì)基坑布設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位進(jìn)行整體展示，同時(shí)展示每個(gè)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的信息，監(jiān)

測(cè)點(diǎn)展示支持CAD圖紙上傳功能，界面如下圖所示。

11

圖5.2.5-3測(cè)點(diǎn)概覽界面

（4）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)：在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)界面可以進(jìn)行監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的整體展示，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理」

形成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)曲線圖，通過該界面可以查詢每一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，及時(shí)了解監(jiān)測(cè)情況，界面如

下圖所示。

圖5.2.5-4監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)界面

（5）預(yù)警信息：在預(yù)警信息界面可以查看監(jiān)測(cè)預(yù)警狀態(tài)，由于該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)預(yù)警功能，可

以及時(shí)查看預(yù)警級(jí)別、預(yù)警模式、預(yù)警點(diǎn)位、超限時(shí)間、當(dāng)前狀態(tài)、預(yù)警曲線等信息，界面如下圖

所示。

12

圖5.2.5-5預(yù)警信息界面

圖5.2.5-6預(yù)警曲線界面

(6)監(jiān)測(cè)報(bào)表：該模塊可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)報(bào)表的輸出及打印，還具備監(jiān)測(cè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的上傳功能,

界面如下圖所示。

13

二_________[jiil—________

AUHB”133

111，1X18

MHO

M>J?6S1￡CT^BJJW

MU-Hn

M>we?皿W1SUPlSMt

4K

天津地鐵10號(hào)線?期工程

土建施工笫11合同段

龍圖道站（原金貿(mào)產(chǎn)業(yè)園站）

圖5.2.5-7監(jiān)測(cè)報(bào)表界面

（7）圖紙查看：該模塊可以實(shí)現(xiàn)CAD圖紙監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的查看，通過將工程CAD設(shè)計(jì)圖紙進(jìn)行上傳,

方便及時(shí)查看，界面如下圖所示。

圖5.2.5-8CAD圖紙查看界面

（8）人工數(shù)據(jù)提交：通過該模塊對(duì)每一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位的人工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理及提交，并顯示監(jiān)

測(cè)時(shí)間、提交人、測(cè)點(diǎn)個(gè)數(shù)、測(cè)點(diǎn)號(hào)、測(cè)量值等信息，便于更好的進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)界面如下圖

5.2.4-13數(shù)據(jù)提交界面所示。

14

圖5.2.5-9數(shù)據(jù)提交界面

6材料與設(shè)備

本基坑施工監(jiān)測(cè)所采用的主要機(jī)具設(shè)備如下表，材料必須符合國(guó)家相關(guān)規(guī)定的要求。所采用得

設(shè)備即經(jīng)過檢驗(yàn)合格方能在工程中使用，不合格設(shè)備材料禁止使用。

表6.0.0主要監(jiān)控儀器設(shè)備表（數(shù)量以3個(gè)斷面為例）

序號(hào)儀器設(shè)備及材料規(guī)格型號(hào)用途、功能簡(jiǎn)述單位數(shù)量

1測(cè)斜儀傳感器FSGGC01支15

2頂部裝置CX-DBZZ個(gè)3

3底部裝置CX-DBZZ墻（土）體水平個(gè)3

位移（測(cè)斜）

4連接管CX-LJJm105

5自動(dòng)化數(shù)據(jù)采集單元（32通道）FS-D32臺(tái)1

6四芯屏蔽電纜HZXM-4m1770

7軸力計(jì)FS-ZL30個(gè)18

8多通道振弦采集儀FS-F16鋼支撐軸力臺(tái)2

9四芯屏蔽電纜HZXM-4m3600

10應(yīng)變計(jì)FS-GJ28個(gè)8

鋼筋混凝土支

11多通道振弦采集儀FS-F16臺(tái)1

撐軸力

12四芯屏蔽電纜HZXM-4m1600

13孔隙水壓計(jì)FS-KY02個(gè)9

14多通道振弦采集儀FS-F16水位觀測(cè)臺(tái)1

15四芯屏蔽電纜HZXM-4m1800

15

序號(hào)儀器設(shè)備及材料規(guī)格型號(hào)用途、功能簡(jiǎn)述單位數(shù)量

16工業(yè)計(jì)算機(jī)（工控機(jī)）MOXA套4

17無線模塊及路由器FS-DTU-CM4G-Z其他設(shè)備及材套5

18手機(jī)卡4G-CARD料個(gè)/年1

19供電電纜RW2*2.5m300

7質(zhì)量控制

7.1質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行《城市軌道交通工程監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》GB50911-2013要求，根

據(jù)該規(guī)范擬定監(jiān)測(cè)頻率和監(jiān)測(cè)控制限值。監(jiān)測(cè)頻率和監(jiān)測(cè)控制限值如下表7.1.0所示施工控制標(biāo)準(zhǔn)。

表7.1.0施工控制標(biāo)準(zhǔn)

序

項(xiàng)目監(jiān)測(cè)頻率監(jiān)控量測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)備注

號(hào)

頂部最大豎向位移

1墻頂豎向位移

<25mm.@.<3.5mm/d

頂部最大水平位移

2墻頂水平位移

<25mmK<3.5mm/d

國(guó)折結(jié)構(gòu)最大水平位移：

3圍護(hù)墻變形（測(cè)斜）

W50mm且54mm/d

基坑開挖期間：H<5m,最大值：（70%?80%）f

4支撐軸力

1次/3d：5m<H<10m.最小值：（80%?100%）Jy

1次/2d：10m<H<

5坑底隆起（回彈）15m,1次/Id；15m<H<<20mmH.<3mm/d

20m,（1次?2次）/Id；

6工具柱豎向位移<15mmfl.<2.5mni/d

底板澆筑后可根據(jù)監(jiān)測(cè)

地面沉降

7數(shù)據(jù)變化情況調(diào)整監(jiān)測(cè)<40mm且變形速率￡4mm/d

頻率；支撐結(jié)構(gòu)拆除過程

豎向位移W20mm且W3mm/d

中及拆除完成后3d內(nèi)監(jiān)

測(cè)頻率應(yīng)適當(dāng)增加

建水平位移W50mm且W3mm/d

8筑

連續(xù)3d大于

物傾斜2/1000

0.0001H/d應(yīng)報(bào)警

裂縫根據(jù)現(xiàn)狀評(píng)估結(jié)果確定

9管線變形根據(jù)現(xiàn)狀評(píng)估結(jié)果確定

16

序

項(xiàng)目監(jiān)測(cè)頻率監(jiān)控量測(cè)控制標(biāo)準(zhǔn)備注

號(hào)

1()基坑外地下水位坑外水位降深WIm

7.2易出現(xiàn)的質(zhì)量問題

7.2.1監(jiān)測(cè)傳感器安裝不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

7.2.2監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無法有效收集。

7.3質(zhì)量保證措施

7.3.1測(cè)斜儀安裝質(zhì)量保證措施

（1）測(cè)斜管底宜與鋼筋籠底部持平或略低于鋼筋籠底部，測(cè)斜管頂部達(dá)到地面（或?qū)敚?/p>

（2）測(cè)斜管應(yīng)與圍護(hù)結(jié)構(gòu)的鋼筋籠綁扎埋設(shè)，綁扎,可距不宜大于1.0m。

（3）測(cè)斜管接縫處應(yīng)對(duì)接良好，無縫隙，接頭處牢固、密封。

（4）測(cè)斜管綁孔時(shí)，應(yīng)調(diào)正方向，使管內(nèi)的一對(duì)測(cè)槽垂直于測(cè)量面（即平行于位移方向）。

（5）待安裝完畢后，應(yīng)將測(cè)斜管底部和頂部密封，保持測(cè)斜管的干凈、通暢和平直。

（6）做好清晰的標(biāo)示和可靠的保護(hù)措施。

（7）導(dǎo)輪式固定測(cè)斜儀安裝完成后，利用綜合采集軟件連續(xù)讀取測(cè)斜儀5組數(shù)據(jù)，其X,丫方向

上數(shù)據(jù)值須處在-5°?+5°之間（測(cè)斜孔垂直度偏差一般控制在5°以內(nèi)），且數(shù)值穩(wěn)定，5組數(shù)據(jù)

之間波動(dòng)不超過30〃。

（8）測(cè)斜儀安裝布置前，應(yīng)先統(tǒng)一規(guī)劃好導(dǎo)輪式固定測(cè)斜儀X、丫方向與被測(cè)對(duì)象的指向關(guān)系，

以便明確各測(cè)斜儀X、丫數(shù)據(jù)代表被測(cè)物偏移角度方位。導(dǎo)輪式固定測(cè)斜儀安裝完成后，應(yīng)復(fù)核測(cè)斜

儀X、丫指向是否同安裝前規(guī)劃一致。

7.3.2鋼筋計(jì)安裝質(zhì)量保證措施

（1）選用鋼筋計(jì)需滿足使用及精度要求，并與鋼筋直徑匹配。

（2）鋼筋計(jì)焊接長(zhǎng)度應(yīng)滿足單面焊接長(zhǎng)度大于10d,雙面焊接長(zhǎng)度大于5d。

（3）鋼筋計(jì)與被測(cè)構(gòu)件連接牢固，兩端必須同時(shí)緊固，否則很容易造成傳感器受力不均，損毀

傳感器。

（4）焊接過程中應(yīng)采取了必要的過熱保護(hù)措施。

（5）鋼筋計(jì)安裝完成后，采集單元可以正常讀數(shù)儀器數(shù)據(jù)。

7.3.3軸力計(jì)安裝質(zhì)量保證措施

17

（1）選用軸力計(jì)應(yīng)滿足使用及精度要求，設(shè)備量程應(yīng)大于鋼支撐設(shè)計(jì)軸力允許值。

（2）軸力計(jì)安裝應(yīng)平整穩(wěn)定，冠梁上應(yīng)安裝加強(qiáng)墊板，加強(qiáng)墊板應(yīng)保持平整。

（3）軸力計(jì)與鋼支撐應(yīng)連接牢固，否則易造成傳感器受力不均，損毀傳感器。

（4）焊接時(shí)必須保證鋼支撐中心軸線與軸力計(jì)安裝中心點(diǎn)對(duì)齊（軸向受力）。

（5）所有工序完成后，采集單元應(yīng)可以正常讀取鋼筋計(jì)讀數(shù)。

7.3.4孔隙水壓計(jì)安裝質(zhì)量保證措施

（1）選用孔隙水壓計(jì)應(yīng)滿足使用及精度要求，設(shè)備量程應(yīng)大于被測(cè)量水位變化量最大值的1.5

倍。

（2）所有工序完成后，采集單元應(yīng)可以正常讀取孔隙水壓計(jì)讀數(shù)。

7.3.5自動(dòng)化采集單元安裝質(zhì)量保證措施

（1）鋪設(shè)范圍內(nèi)線纜無應(yīng)用線槽進(jìn)行保護(hù)。

（2）自動(dòng)化采集單元通電運(yùn)行正常。

（3）自動(dòng)化采集單元能夠正常讀取每個(gè)通道內(nèi)傳輸過來的數(shù)據(jù)。

（4）編號(hào)標(biāo)簽粘貼牢靠，標(biāo)簽字跡清晰，耐久性強(qiáng)。

8安全措施

8.1主要安全風(fēng)險(xiǎn)分析

8.1.1施工現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)傳感器安裝安全風(fēng)險(xiǎn)。

8.1.2設(shè)備觸電風(fēng)險(xiǎn)。

8.2保證措施

8.2.1安裝人員自覺遵守施工現(xiàn)場(chǎng)安全方面的管理要求，配戴安全帽及其它安全設(shè)備。安裝監(jiān)測(cè)元

器件作業(yè)地點(diǎn)盡量選擇在與基坑施工不相互影響的位置，作業(yè)時(shí)隨時(shí)注意施工安全，注意高空墜物、

車輛、土體垮落、堆放物垮落、鋼筋、火花、電線等危險(xiǎn)因素.

8.2.2施工現(xiàn)場(chǎng)內(nèi)臨時(shí)用電的安裝和維修必須由專業(yè)電工負(fù)責(zé)完成，非電工不準(zhǔn)拆裝電氣設(shè)備。檢

查、維修配電設(shè)施時(shí)，必須將其前一級(jí)相應(yīng)的電源開關(guān)閘斷電，并懸掛“有人工作、禁止合閘”等

標(biāo)志牌。

9環(huán)保措施

18

深基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)施工工法是將監(jiān)測(cè)感應(yīng)元件預(yù)埋于測(cè)點(diǎn)內(nèi)部，監(jiān)測(cè)運(yùn)行不受施工場(chǎng)地環(huán)境影

響，最大限度的避免對(duì)基坑土體的擾動(dòng)，有效節(jié)約施工占地。整個(gè)基坑監(jiān)測(cè)過程不需要人工參與，

無噪聲、無揚(yáng)塵，對(duì)周邊自然生態(tài)環(huán)境及附居民生活無任何影響，能夠滿足環(huán)保要求。

10效益分析

101經(jīng)濟(jì)效益

天津地鐵10號(hào)線一期工程金貿(mào)產(chǎn)業(yè)園站，為地下二層島式站臺(tái)車站，車站全長(zhǎng)240nb正線線

間距15m,站臺(tái)寬12m,局部寬度為22.8m,基坑深約16.574m?16.824m；盾構(gòu)井基坑寬24.9m,

小里程端盾構(gòu)井基坑深約18.237m；大里程端盾構(gòu)井基坑深約18.807m。車站主體采用明挖法施工。

該工法在天津地鐵10號(hào)線一期工程金貿(mào)產(chǎn)業(yè)園站深基坑工程中成功應(yīng)用，并取得良好的經(jīng)濟(jì)和社

會(huì)效益。

本項(xiàng)目采用深基坑自匆化監(jiān)測(cè)施工工藝工法，其自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)節(jié)約了大量的人力成本，有著

較好的經(jīng)濟(jì)效益。特別是對(duì)于大型深基坑工程，基坑施工周期往往長(zhǎng)達(dá)12至15個(gè)月甚至更長(zhǎng)時(shí)間。

使用傳統(tǒng)的人工監(jiān)測(cè)就會(huì)不斷投入大量監(jiān)測(cè)費(fèi)用。而應(yīng)用本工法，僅需在前期一次性投入軟硬件費(fèi)

用。后期運(yùn)行期間僅需要少量的維護(hù)費(fèi)用，在保證基坑安全的同時(shí)節(jié)省了大量成本，經(jīng)濟(jì)效益顯著。

以地鐵標(biāo)準(zhǔn)車站深大基坑工程為例，運(yùn)用深大基坑E動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以2年為計(jì)算周期，前期

一次性投入費(fèi)用軟件部分為25萬元、硬件部分為83萬元，運(yùn)營(yíng)期間每年維護(hù)管理費(fèi)用為10萬元/

年，合計(jì)128萬元。而應(yīng)用人工監(jiān)測(cè)對(duì)地鐵標(biāo)準(zhǔn)站深基坑進(jìn)行基坑監(jiān)測(cè)，每年投入的監(jiān)測(cè)費(fèi)用約為

95萬元，2年投入費(fèi)用190萬元。具體費(fèi)用明細(xì)及對(duì)比如下表所示：

表10.1.0-1應(yīng)用深大基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)費(fèi)用投入統(tǒng)計(jì)表（2年周期）

序號(hào)費(fèi)用種類費(fèi)用項(xiàng)目金額（萬元）

1.1基坑位移監(jiān)測(cè)設(shè)備費(fèi)48

設(shè)備材料

1.2基坑水位監(jiān)測(cè)設(shè)備費(fèi)6

費(fèi)

1.3硬件部分基坑支撐軸力監(jiān)測(cè)設(shè)備費(fèi)12

費(fèi)用

1.4基坑位移監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝費(fèi)10

設(shè)備安裝

1.5基坑水位監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝費(fèi)2

費(fèi)

1.6基坑支撐軸力監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝費(fèi)5

硬件部分費(fèi)用合計(jì)83

2.1軟件研發(fā)及調(diào)試費(fèi)12

軟件部分費(fèi)用

2.2云服務(wù)器租賃贄5

19

序號(hào)費(fèi)用種類費(fèi)用項(xiàng)目金額（萬元）

2.3監(jiān)測(cè)項(xiàng)目配置費(fèi)8

軟件部分費(fèi)用合計(jì)25

3.1監(jiān)測(cè)系統(tǒng)維護(hù)費(fèi)用系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)管理及維護(hù)費(fèi)（2年）20

總體合計(jì)128

表10.1.0-2應(yīng)用人工監(jiān)測(cè)費(fèi)用投入統(tǒng)計(jì)表（2年周期）

序號(hào)每年投入監(jiān)測(cè)費(fèi)用（萬元）監(jiān)測(cè)周期（年）費(fèi)用合計(jì)（萬元）

1952190

根據(jù)上表數(shù)據(jù)對(duì)比可得出，若以深基坑監(jiān)測(cè)周期為2年計(jì)算，則運(yùn)用深大基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

可以節(jié)約監(jiān)測(cè)成本62萬元。因此對(duì)大型、復(fù)雜、多基坑且施工周期較長(zhǎng)（2年及以上）的深大基

坑工程項(xiàng)目，使用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)效果較為顯著。

在天津地鐵10號(hào)線金貿(mào)產(chǎn)業(yè)園站應(yīng)用期間，降低了地鐵車站深基坑預(yù)警頻率。針對(duì)出現(xiàn)的自動(dòng)

預(yù)警信息及時(shí)進(jìn)行了處理，杜絕了基坑風(fēng)險(xiǎn)，減少了施丁損失，保障基坑施丁順利完成，縮短丁期

35d,節(jié)約施工成本及管理成本共計(jì)約565萬元。

該項(xiàng)施工工法尤其適用于風(fēng)險(xiǎn)性較高、周邊環(huán)境復(fù)雜的深大基坑工程，能夠