徐彥鋒

【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(shí)現(xiàn)等內(nèi)容，并就具體工程展示預(yù)警系統(tǒng)的實(shí)際應(yīng)用效果。

【關(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(hù)結(jié)構(gòu)及周邊建筑物、管線位移等進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控并將監(jiān)測結(jié)果進(jìn)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(jī)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(dá)到防災(zāi)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(shí)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(shí)可控，在地下工程和深基坑工程建設(shè)領(lǐng)域真正實(shí)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(shí)現(xiàn)總目標(biāo)的各項(xiàng)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(jī)構(gòu)管理、監(jiān)測管理、實(shí)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(jī)構(gòu)管理：監(jiān)測機(jī)構(gòu)進(jìn)行各自的機(jī)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(jī)構(gòu)的機(jī)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(shí)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(jī)構(gòu)對監(jiān)測的工程信息進(jìn)行工程項(xiàng)目登記，包括監(jiān)測方案上傳、測點(diǎn)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(shí)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(jìn)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(diǎn)、地理分布、監(jiān)測情況及處理情況。

（4）監(jiān)督管理：實(shí)現(xiàn)報警未處理、報警處理中、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(jìn)行分類統(tǒng)計，點(diǎn)擊可查看相關(guān)工程信息內(nèi)容及監(jiān)測情況。

（5）系統(tǒng)管理：實(shí)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(xiàng)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(shí)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(jī)構(gòu)登記工程，通過監(jiān)測設(shè)備進(jìn)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(shí)時處理，運(yùn)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(jìn)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(jìn)行追蹤處理，落實(shí)建設(shè)各方及監(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(xiàng)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(shí)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(jìn)行分析；

2） 自動生成變化曲線和各種圖表；

實(shí)時監(jiān)控 1） 對在建工程的實(shí)時監(jiān)督和控制；

2） 隨時抽查轄區(qū)內(nèi)工程的實(shí)時狀況；

3） 隨時抽查轄區(qū)內(nèi)巡檢記錄，實(shí)時掌握工程施工進(jìn)度；

報警平臺 1） 超出規(guī)范值的數(shù)據(jù)進(jìn)行報警，確定報警級別；

2） 依據(jù)報警的級別，自動匹配實(shí)時發(fā)送報警手機(jī)短信；

3） 自動彈出報警工程名稱及具體地理位置，實(shí)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(shí)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(jī)構(gòu)的行為管理；

2） 監(jiān)測機(jī)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(jī)構(gòu)管理：監(jiān)督員管理、權(quán)限管理；

2） 監(jiān)測機(jī)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(shí)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)[2013]601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(jī)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(xiàng)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99.60m。建筑基坑周長約270m，占地面積5098.5㎡，開挖深度15.25m，采用地下連續(xù)墻+三道鋼筋混凝土內(nèi)支撐支護(hù)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(xiàng)目

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測項(xiàng)目：基坑頂部水平位移、基坑頂部沉降、支撐軸力、深層水平位移；

基坑周邊環(huán)境監(jiān)測項(xiàng)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)出報警短信，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(diǎn)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(diǎn)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(dá)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)留基坑中部作為出土平臺，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.施工單位為打開出土車進(jìn)出通道， 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軟的粉土，經(jīng)雨水浸泡土體強(qiáng)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(jìn)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(shí)。

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，解決出土通道問題，不能以開辟出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(jìn)，通過開發(fā)數(shù)據(jù)采集客戶端作為輔助程序，實(shí)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(jìn)行數(shù)據(jù)運(yùn)算、分析，保證了采集數(shù)據(jù)的真實(shí)性；通過創(chuàng)新一系列管理方法和手段，實(shí)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。

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