基坑在线监测系统概述、架构、功能

2020年3月13日，合肥市应急管理局在官方网站发布通报，3月12日15时12分左右，安徽省合肥市庐江县安徽星泽园林工程有限公司在进行庐江县新二中项目施工时发生土方坍塌事故，1人经抢救无效死亡，2人受伤。检查发现，该项目危险性较大分部分项工程未按规定编制施工方案，未按规定履行报批手续，由于工程现场管理混乱、安全体系失控而导致坍塌事故的发生。

近三年建设部备案的重大施工坍塌事故中，基坑坍塌约占坍塌事故总数的50%。塌方事故造成了惨重的人员伤亡和经济损失。对施工坍塌的专项治理是近年来建筑安全工作的重点之一。按《建筑地基基础设计规范》、《建筑边坡工程技术规范》要求对基坑实施监测，掌握基坑边坡土体及已有建筑物的水平和垂直位移、水渗透影响、支护结构的变形和应力等情况。

传统的监测手段存在一定的局限性，主要表现在：监测间隔时间长、人员投入大导致基坑监测数据采集、整理、分析不及时，缺乏科学的智能预警机制，从而使得监测结果不能即时有效地指导施工。

为此，一套集数据自动化采集、远程无线传输、自动分析处理、智能化预警反馈为一体的基坑在线监测系统，将改变传统的基坑监测手段和理念，对提升我国基坑监测技术及基坑施工信息化管理水平起到了积极的推动作用。

1、系统概述

基坑监测系统通过物联网技术实现传感器数据的自动采集、传输。根据基坑监测要求，系统通过传感器监测基坑的围护结构沉降、水平位移、倾斜、钢支撑轴力以及地下水位等实时数据变化,上传至服务器分析处理并储存，及时反应工程的各种施工影响，并做出相应措施，保证工程的安全和避免对周围环境造成过大的影响，确保工程的顺利进行，同时系统结合了现场巡查预警、手机短信预警及3D模型可视化预警技术三位一体的联动预警机制，避免了基坑安全状态有警不知、有警不报、报警不及时等造成的基坑安全事故。 

2、系统架构

3、系统功能

（1）围护结构水平位移监测

采用激光位移计实时监测围护结构水平位移，基坑围护墙（坡）顶、墙后地表与立柱的水平位移监测精度应根据水平位移报警值确定。

（2）围护结构垂直沉降监测

围护结构垂直沉降监测采用激光位移计实时监测。基坑围护墙（坡）顶、墙后地表与立柱的垂直沉降监测精度应根据垂直沉降报警值确定。

（3）立柱沉降监测

立柱沉降采用激光位移计进行检测，测点宜选择支撑交汇荷重较大及开挖较深、扰动较大处的立柱上布置，并确保一定的覆盖面。

（4）围护结构以及立柱倾斜监测

选用滑动式测斜仪监测深层水平位移。在围护桩施工时，预埋测斜管。测斜仪测定监测对象顶部相对于底部的水平位移与高差，分别记录并计算监测对象的倾斜度、倾斜方向和倾斜速率。根据不同现场观测条件和要求设置监测频率和预警值。

（5）钢支撑轴力和围护桩应力

采用钢筋应力计对围护桩及钢支撑进行轴力和应力量测，在主筋上焊接钢筋应力计的预埋方法进行量测。钢筋计是根据张力弦原理制造，在基坑监测中主要用来测量支撑应力和桩内力。测量时将振弦放置在磁场中，用一定方式对振弦加以激振后，振弦将会发生共振，共振的弦线在磁场中作切割磁力线运动，因此，可在拾振线圈中感应出电势，感应电势的频率就是振弦的共振频率，根据公式转换计算可得出钢筋计实际受力大小。

（6）建筑物沉降

采用静力水准仪监测建筑物沉降。观测点的液位传感器及储液罐用牛腿及膨胀螺丝固定在墙面上，储液罐之间由液体连通管相连，通过测量不通储液罐的液面高度，经过计算可以得出各个静力水准仪的相对于基准点的沉降量。

（7）孔隙水压力监测

孔隙水压力通过埋设孔隙水压力计量测。孔隙水压力计满足以下要求：量程应满足被测压力范围的要求，可取静水压力与超孔隙水压力之和的1.2倍；精度不低于0.5%F·S，分辨率不低于0.2%F·S。孔隙水压力计埋设采用钻孔法。

（8）坑内、坑外地下水位监测

地下水位监测采用水位计进行测量。水位计根据压力与水深成正比的静水压力原理制成，当水位计固定在水下某一点时，该测点以上水柱压力作用于水压敏感集成元器件，使元器件电阻发生变化，从而导致电压变化，这样即可间接测出该点的水位。