黄俊，张鹏，陈之，严国金，刘长山

（中国建筑第二工程局有限公司华南分公司，广东 珠海519000）

1 工程概况

横琴口岸及综合交通枢纽开发工程位于珠海市横琴新区，属于滨海软土地区，建设总用地34.5 hm2，总建筑面积1.31×106m2，该项目充分开发利用地下空间，地下3 层，局部地下2 层。该工程基坑面积1.2×105m2，是由9 个大小深浅不一的基坑组成（见图1）。基坑支护外围支护桩周长约为1 546 m，基坑外围周长为2 527 m，基坑平均深度16.5 m。B 区大基坑下部嵌套着南北向贯通的综合管廊。综合管廊位于地下室底板以下，与底板结构连成一体，管廊长度约720 m，宽度26 m，共2 层，管廊处基坑深度达22 m。

图1 横琴口岸及综合交通枢纽开发工程B、C、D 基坑图

该工程基坑在同一开发时序，使用分坑桩隔开，土方量达2.80×106m3，基坑及地下室施工工期为1.5 a，日均出土量约2.1×104m3，工程开发时序快，工期紧，各工序穿插施工，导致工况复杂，属同时期国内在施范围最大、地质条件最差、形状最不规则、工期最紧的滨海软土基坑群项目。在此条件下，保证基坑群的安全是第一要务，因此基坑监测显得尤为重要。

2 监测点位的布置

该项目基坑安全等级为一级，B、C、D 基坑共设置530 个监测点位，其中，地表沉降及水平位移监测点36 个，支撑轴力监测点，每道支撑均需布置46 个，桩身应力监测点22 个，周边水位监测点、兼做回灌井41 个，立柱桩沉降监测点123 个，围护桩顶沉降及水平位移监测点110 个，深层水平位移监测点79 个，周边建（构）筑物变形监测点73 个。如图2 所示。

图2 B、C、D 基坑监测点位布置图

基坑开挖深度小于5 m 时，各监测点监测频率为2 d/次；基坑开挖深度为5～10 m 时，各监测点监测频率提高至1 次/d；基坑开挖深度大于10 m 时，各监测点监测频率提升至2 次/d。基坑开挖完成之后，底板施工阶段，底板浇筑完成小于7 d，监测频率为2 次/d，底板浇筑7～14 d 之内，监测频率为1 次/d，底板浇筑14～28 d 之内，监测频率为1 次/d，底板浇筑时间大于28 d，监测频率降低至3 d/次。

3 自动化监测系统介绍

该项目采用的基坑自动化监测系统是项目部与科研团队联合开发的一套基于云技术、大数据理念的自动化基坑监测软件。该系统可对支撑梁的支撑轴力、地下水位、围护结构水平位移三大类基坑监测点进行全自动化监测，对其余的周边建筑物沉降、立柱桩沉降等采用人工读取数据，将数据导入云端数据库，进行电脑自动分析。自动化、信息化基坑监测技术可以解决常规的利用人工手段监测效率低下，以及对数据分析的速度慢、精度低等问题，可以对基坑的风险以及安全起到保障作用。

该项目采用的基坑自动化监测技术的主要原理是在基坑支护施工阶段，将各个监测点位的监测传感器在施工阶段提前埋下去，然后再利用数据采集仪将预埋的各个点位传感器数据进行采集，将采集到的数据按照特定的通信协议发送到云服务器，再通过云服务器对采集仪传上来的数据信息保存，将采集仪上传数据进行解算，处理客户端查询请求，数据存档，自动预警。使用者可以实时通过PC 端或者手机端查看数据（见图3、图4）。软件系统主要的特点有：将整个项目情况进行全景展示，其中包含项目概况、施工进度等信息，可以让人们全面地、详细地了解项目情况；数据查询多样化。本系统的数据展现形式多样，不局限于常规的数据罗列，可以通过表格、图表、折线图等更加直观的方式进行呈现，而且还可以在指定界面查到历史数据，更加便捷；可以在系统中建立监测预警值，一旦施工现场基坑某一点数据超过预警值，系统即可自动发送报警信息，通知紧急联系人，并且可以精准定位，在第一时间找到问题所在点；使用者可以使用移动端或者电脑端对监测报告进行查看，还可以手动输入监测数据，保证数据的准确性和时效性，更加灵活；可以通过手机端或者电脑端对监测报告进行页面分享，可以让管理更加便捷[1]。

图3 PC 端软件界面

图4 手机端软件界面

4 自动化监测技术

4.1 深层水平位移自动化监测技术

深层水平位移自动化监测是将固定式测斜探头放入测斜管底，为了避免损坏监测探头，安装过程不可大幅度摆动，要缓慢小心放至既定位置，到达位置后使用夹具固定到端头。然后在监测系统内设置好固定的监测数据读取时间以及预警值，让监测探头的芯片按照系统指令定时发送数据至平台，系统将根据设定对数据自行分析处理，若超过所设置的数据预警值，即可立即向紧急联系人报警。

4.2 支撑轴力自动化监测

本工程基坑围护结构采用灌注桩，冠梁及围檩、支撑采用钢筋混凝土结构，立柱采用钢结构。开挖过程中采用钢筋计监测相应结构的内力与支撑轴力进行监测，以确保围护结构的安全稳定及变形要求。安装前，在钢筋或钢结构待测部位并联或串联焊接钢筋计，在焊接过程中注意对钢筋计淋水降温，用透明胶布将写在纸上的编号紧密粘贴在导线上。注意将导线集结成束保护好，进行一次调试，保证钢筋计可正常工作，然后将其连接至控制箱内。主要原理是：根据钢筋计的频率-轴力标定曲线可将量测数据来直接换算出相应的轴力值，然后，根据钢筋混凝土结构有关计算方法可算出钢筋计所在位置的弯矩、轴力，将各点连接形成支护结构轴力及弯矩分布图。

4.3 地下水位自动化监测

基坑内外水位测量可利用基坑本身的降水井、回灌井，也可预埋水位测管于基坑内、外的土体内，用总线型水位计测量，了解水位变化，进行水位数据自动化采集。安装时，先安装准备好的限位钢丝，再安装总线型水位计的上端固定环，将固定环与限位钢丝连接，然后再把总线型水位计下放至既定位置，安装完成后，对水位计进行调试，保证数据显示正常之后，将数据记录下来。系统数据采集是可根据当前变化量进行分析计算，以此判断基坑水位是否正常，基坑是否安全。

5 自动化监测系统安装

5.1 深层水平位位移监测点安装（测斜）

桩内深层水平位移测斜与钢筋笼绑扎接在一起，端头密封，接管处应连接牢固；与钢筋笼一起下放时，管内应注满清水，尽量保证预埋垂直；浇筑桩身混凝土水，应注意保护测斜管（或PVC 管），保证混凝土不进入管内，当破桩头后，注意保护PVC 管或测斜管，浇筑冠梁前，及时安装或接长测斜管。预埋PVC 管时，先清孔，在放测斜管时，同时在管内注满清水；埋设完测斜管后，应在测斜管与预埋管缝隙灌满细砂，并注水充实。若预埋测斜管遭到破坏采取钻孔修补方法补救[2]。

5.2 支撑轴力监测点埋设

根据支撑杆件所采用的材料不同，所采用的监测传感器和方法也有所不同。对于目前钢筋混凝土支撑杆件，主要采用钢筋计监测钢筋的应力，然后，通过钢筋与混凝土共同工作、变形协调条件，反算支撑梁的轴力。埋设时，在钢筋笼绑扎完毕后，将钢筋计连杆与围护体系的钢筋喷焊对接，然后旋上钢筋计，并将钢筋计的导线编上编号导出地表。在混凝土浇筑完毕后，应立即测试钢筋计的频率，核对编号，并将同一立面的钢筋计导线接在同一块接线板不同编号的连接柱上，以便日后监测。对于钢结构支撑杆件，目前较普遍的是采用轴力计（亦称反力计）直接监测支撑轴力。

5.3 地下水位监测点

一般采用钻孔监测，钻孔深度约为25 m。水位监测管一般使用φ50 mm 的PVC 管或者钢管，水位管管底需要进行封闭处理，避免孔底的污水泥沙进入管内，而且预留水位管底部1 m 左右位置不打孔，作为沉淀滤水过程中地下水带来的部分泥沙，水位管中间段钻出8 列左右的5 mm 的滤水孔，孔距60～90 mm，滤水孔交错梅花状布置。滤水管外侧可以使用透水性好的纱布或者网布作为过滤层，水位管靠近地面2 m左右长度不开孔，一次保证水位管质量。

水位孔使用小型钻机打孔，孔径一般大于管径10 mm，若孔径太小则水位管无法下放，孔径过大则会让观测结果不准确。钻孔打到既定标高后，下放包裹好过滤层的水位管，过滤头位置管壁与孔壁之间使用净沙回填，使用黏性土封堵，防止地面污水污染。

6 结语

横琴口岸超大深基坑群项目由9 个大小、深浅不一、形状不规则的基坑组成，要求在有限的工期内高效、快速地完成施工，项目所面临的不光是机械人员的配备，更重要的是在基坑施工的过程中保证基坑的安全。超大基坑群的监测点复杂、密集，监测工作量远超一般基坑项目。项目运用了基坑自动化监测技术，大大减少了人工监测的作业量，提高了监测效率。