[發明專利]深基坑受力穩定性遠程智能監測及三維預警方法與系統

有效

• 申請號: 201210511855.1
• 申請日: 2012-12-04
• 公開（公告）號: CN102979071A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發明（設計）人: 唐述林
• 申請（專利權）人: 中鐵二十一局集團有限公司
• 主分類號: E02D1/00
• 分類號: E02D1/00;E02D17/02
• 代理公司: 甘肅省知識產權事務中心 62100
• 代理人: 劉繼春

技術領域

本發明屬于城市地鐵車站、高層建筑地基開挖等相關深基坑施工工程技術領域，用于深基坑受力穩定性智能監測和安全預警；具體涉及深基坑受力穩定性遠程智能監測及三維預警方法，還涉及深基坑受力穩定性遠程智能監測及三維預警系統。

背景技術

隨著城市地鐵、超高層建筑等建設規模的擴大，伴隨著深基坑施工項目越來越多。深基坑施工過程中，基坑失穩、突水突泥事故頻發，基坑受力穩定性越來越多引起業內人們的關注，行業基坑支護技術規程在遇到特殊水文地質工程地質條件以及密集建筑物群環境時，有著一定的局限性?？紤]安全經濟的原則，開發深基坑受力穩定性遠程智能監測三維預警方法具有十分重要的實際意義。

國內外在深基坑受力穩定性遠程智能監測及三維預警方法研究方面尚少，根據國內文獻記載，我國極少數公路、礦產、海底隧道、鐵路工程中已有構建數據庫、隧道施工多元信息預警與安全管理，但目前為止，尚未見集深基坑開挖受力穩定性三維數值模型與深基坑三維可視化安全預警平臺于一體的深基坑受力穩定性遠程智能監測及三維預警方法的文獻報道。?

發明內容

本發明要解決的技術問題在于提供一種深基坑受力穩定性遠程智能監測及三維預警方法，本發明要解決的另一技術問題在于提供一種深基坑受力穩定性遠程智能監測及三維預警系統。使用該方法與系統，能夠實時連續監測基坑坡頂和圍護樁的水平位移、實時連續監測工字鋼的支撐軸力以及圍護樁周土的孔隙水壓力數據，并將實測數據實時連續傳輸到遠程監測和數據處理主機，根據位移、軸力及孔隙水壓力數據，完成對深基坑受力穩定性分級預警。?

本發明解決上述技術問題所采取的技術方案如下：一種深基坑受力穩定性遠程智能監測及三維預警方法，包括下述步驟：

（1）調查被研究深基坑的區域地層水文地質工程地質條件，收集其巖土體物理力學參數以及圍護樁設計強度和規格尺寸等參數；

（2）遠程監測和數據處理主機基于步驟（1）得到的深基坑區域地層水文地質工程地質條件、該區域巖土體物理力學參數、圍護樁設計強度和規格尺寸，基于連續介質快速拉格朗日分析程序FLAC^3D建立深基坑開挖受力穩定性三維數值模型；

（3）遠程監測和數據處理主機基于VTK(Visualization?Toolkit)商業軟件系統建立深基坑三維可視化安全預警平臺；

（4）圍護樁施工的同時：在基坑坡頂下面至與冠梁深度相當的部位同步設置數個測斜儀與數個孔隙水壓力計；沿圍護樁表面或圍護樁中與樁軸平行同步安裝數個測斜儀；沿圍護樁表面安裝數個孔隙水壓力計，底部的測斜儀深入樁尖以下，頂部的測斜儀與冠梁上部平齊；工字鋼支撐兩端安裝軸力計；現場同步安裝聲光報警器；采集基坑坡頂和圍護樁的水平位移、工字鋼支撐的軸力以及圍護樁周土孔隙水壓力實時監測數據，并傳輸到遠程監測和數據處理主機，生成數據庫文件，深基坑開挖受力穩定性三維數值模型實時調用這些數據；?

（5）深基坑開挖受力穩定性三維數值模型將得到的實測測斜儀位移數據，進行轉換并給出圍護樁彎矩、剪力和土壓力數據，模型利用得到的最初這些力學數據以及最初孔隙水壓力數據完成自我參數修正并給出各參數模型閾值，之后深基坑開挖受力穩定性三維數值模型將采集到的實時力學數據與模型閾值進行比對，通過深基坑三維可視化安全預警平臺予以展現并對超警戒參數進行分級安全預警；預警信息通過與計算機連接的短信模塊，以手機短信方式發送至現場施工與地面管理相關人員的手機，實現深基坑受力穩定性遠程預警；同時，預警信息還通過可視化安全預警平臺回傳到安裝在施工現場作業面的聲光報警器進行聲、光報警，實現現場預警，使施工管理相關人員及施工現場的作業人員根據預警信息及時采取相關預防措施，進一步加強施工風險管理。?

一種深基坑受力穩定性遠程智能監測及三維預警系統，包括若干個測斜儀，若干個孔隙水壓力計與若干個軸力計；其特征在于：還包括依次連接的聲光報警器、自動化數據采集儀、GPRS靜態數據采集儀、通信發射基站、商用衛星、通信接收基站、互聯網及遠程計算機；測斜儀、孔隙水壓力計、軸力計與聲光報警器有線連接，聲光報警器與自動化數據采集儀有線連接，自動化數據采集儀另一端無線連接GPRS靜態數據采集儀，GPRS靜態數據采集儀、通信發射基站、商用衛星、通信接收基站與互聯網之間依次無線信號通訊連接，互聯網與遠程計算機連接，遠程計算機連接有F2003GSMDTU短信模塊，F2003GSMDTU短信模塊與數個手機無線信號通訊連接。