黃俊，張鵬，陳之，嚴(yán)國金，劉長山

（中國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，該項目充分開發(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 個大小深淺不一的基坑組成（見圖1）?；又ёo(hù)外圍支護(hù)樁周長約為1 546 m，基坑外圍周長為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發(fā)工程B、C、D 基坑圖

該工程基坑在同一開發(fā)時序，使用分坑樁隔開，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，工程開發(fā)時序快，工期緊，各工序穿插施工，導(dǎo)致工況復(fù)雜，屬同時期國內(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目。在此條件下，保證基坑群的安全是第一要務(wù)，因此基坑監(jiān)測顯得尤為重要。

2 監(jiān)測點位的布置

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

圖2 B、C、D 基坑監(jiān)測點位布置圖

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

3 自動化監(jiān)測系統(tǒng)介紹

該項目采用的基坑自動化監(jiān)測系統(tǒng)是項目部與科研團(tuán)隊聯(lián)合開發(fā)的一套基于云技術(shù)、大數(shù)據(jù)理念的自動化基坑監(jiān)測軟件。該系統(tǒng)可對支撐梁的支撐軸力、地下水位、圍護(hù)結(jié)構(gòu)水平位移三大類基坑監(jiān)測點進(jìn)行全自動化監(jiān)測，對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，進(jìn)行電腦自動分析。自動化、信息化基坑監(jiān)測技術(shù)可以解決常規(guī)的利用人工手段監(jiān)測效率低下，以及對數(shù)據(jù)分析的速度慢、精度低等問題，可以對基坑的風(fēng)險以及安全起到保障作用。

該項目采用的基坑自動化監(jiān)測技術(shù)的主要原理是在基坑支護(hù)施工階段，將各個監(jiān)測點位的監(jiān)測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)埋的各個點位傳感器數(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，再通過云服務(wù)器對采集儀傳上來的數(shù)據(jù)信息保存，將采集儀上傳數(shù)據(jù)進(jìn)行解算，處理客戶端查詢請求，數(shù)據(jù)存檔，自動預(yù)警。使用者可以實時通過PC 端或者手機端查看數(shù)據(jù)（見圖3、圖4）。軟件系統(tǒng)主要的特點有：將整個項目情況進(jìn)行全景展示，其中包含項目概況、施工進(jìn)度等信息，可以讓人們?nèi)娴?、詳?xì)地了解項目情況；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)測預(yù)警值，一旦施工現(xiàn)場基坑某一點數(shù)據(jù)超過預(yù)警值，系統(tǒng)即可自動發(fā)送報警信息，通知緊急聯(lián)系人，并且可以精準(zhǔn)定位，在第一時間找到問題所在點；使用者可以使用移動端或者電腦端對監(jiān)測報告進(jìn)行查看，還可以手動輸入監(jiān)測數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和時效性，更加靈活；可以通過手機端或者電腦端對監(jiān)測報告進(jìn)行頁面分享，可以讓管理更加便捷[1]。

圖3 PC 端軟件界面

圖4 手機端軟件界面

4 自動化監(jiān)測技術(shù)

4.1 深層水平位移自動化監(jiān)測技術(shù)

深層水平位移自動化監(jiān)測是將固定式測斜探頭放入測斜管底，為了避免損壞監(jiān)測探頭，安裝過程不可大幅度擺動，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)測系統(tǒng)內(nèi)設(shè)置好固定的監(jiān)測數(shù)據(jù)讀取時間以及預(yù)警值，讓監(jiān)測探頭的芯片按照系統(tǒng)指令定時發(fā)送數(shù)據(jù)至平臺，系統(tǒng)將根據(jù)設(shè)定對數(shù)據(jù)自行分析處理，若超過所設(shè)置的數(shù)據(jù)預(yù)警值，即可立即向緊急聯(lián)系人報警。

4.2 支撐軸力自動化監(jiān)測

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)。開挖過程中采用鋼筋計監(jiān)測相應(yīng)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力與支撐軸力進(jìn)行監(jiān)測，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)待測部位并聯(lián)或串聯(lián)焊接鋼筋計，在焊接過程中注意對鋼筋計淋水降溫，用透明膠布將寫在紙上的編號緊密粘貼在導(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)鋼筋計的頻率-軸力標(biāo)定曲線可將量測數(shù)據(jù)來直接換算出相應(yīng)的軸力值，然后，根據(jù)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)有關(guān)計算方法可算出鋼筋計所在位置的彎矩、軸力，將各點連接形成支護(hù)結(jié)構(gòu)軸力及彎矩分布圖。

4.3 地下水位自動化監(jiān)測

基坑內(nèi)外水位測量可利用基坑本身的降水井、回灌井，也可預(yù)埋水位測管于基坑內(nèi)、外的土體內(nèi)，用總線型水位計測量，了解水位變化，進(jìn)行水位數(shù)據(jù)自動化采集。安裝時，先安裝準(zhǔn)備好的限位鋼絲，再安裝總線型水位計的上端固定環(huán)，將固定環(huán)與限位鋼絲連接，然后再把總線型水位計下放至既定位置，安裝完成后，對水位計進(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。系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集是可根據(jù)當(dāng)前變化量進(jìn)行分析計算，以此判斷基坑水位是否正常，基坑是否安全。

5 自動化監(jiān)測系統(tǒng)安裝

5.1 深層水平位位移監(jiān)測點安裝（測斜）

樁內(nèi)深層水平位移測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，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 管或測斜管，澆筑冠梁前，及時安裝或接長測斜管。預(yù)埋PVC 管時，先清孔，在放測斜管時，同時在管內(nèi)注滿清水；埋設(shè)完測斜管后，應(yīng)在測斜管與預(yù)埋管縫隙灌滿細(xì)砂，并注水充實。若預(yù)埋測斜管遭到破壞采取鉆孔修補方法補救[2]。

5.2 支撐軸力監(jiān)測點埋設(shè)

根據(jù)支撐桿件所采用的材料不同，所采用的監(jiān)測傳感器和方法也有所不同。對于目前鋼筋混凝土支撐桿件，主要采用鋼筋計監(jiān)測鋼筋的應(yīng)力，然后，通過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，在鋼筋籠綁扎完畢后，將鋼筋計連桿與圍護(hù)體系的鋼筋噴焊對接，然后旋上鋼筋計，并將鋼筋計的導(dǎo)線編上編號導(dǎo)出地表。在混凝土澆筑完畢后，應(yīng)立即測試鋼筋計的頻率，核對編號，并將同一立面的鋼筋計導(dǎo)線接在同一塊接線板不同編號的連接柱上，以便日后監(jiān)測。對于鋼結(jié)構(gòu)支撐桿件，目前較普遍的是采用軸力計（亦稱反力計）直接監(jiān)測支撐軸力。

5.3 地下水位監(jiān)測點

一般采用鉆孔監(jiān)測，鉆孔深度約為25 m。水位監(jiān)測管一般使用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，作為沉淀濾水過程中地下水帶來的部分泥沙，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)布作為過濾層，水位管靠近地面2 m左右長度不開孔，一次保證水位管質(zhì)量。

水位孔使用小型鉆機打孔，孔徑一般大于管徑10 mm，若孔徑太小則水位管無法下放，孔徑過大則會讓觀測結(jié)果不準(zhǔn)確。鉆孔打到既定標(biāo)高后，下放包裹好過濾層的水位管，過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

橫琴口岸超大深基坑群項目由9 個大小、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，項目所面臨的不光是機械人員的配備，更重要的是在基坑施工的過程中保證基坑的安全。超大基坑群的監(jiān)測點復(fù)雜、密集，監(jiān)測工作量遠(yuǎn)超一般基坑項目。項目運用了基坑自動化監(jiān)測技術(shù)，大大減少了人工監(jiān)測的作業(yè)量，提高了監(jiān)測效率。