CN103352483A - 一种深基坑监测预警系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种深基坑监测预警系统，包括对深基坑区域地层地质、水文实时进行数据采集的数据采集单元，控制单元接受数据采集单元采集的信号进行实时分析处理，控制单元根据分析和处理的结果控制预警单元发出预警信号，数据采集单元采集的信号包括深基坑围护桩水平位移信号、围护桩顶部沉降信号、深基坑地下水位信号、深基坑周围地表沉降信号和深基坑地下岩土物性信号。上述技术方案中，数据采集单元对深基坑围护桩水平位移、围护桩顶部沉降、深基坑地下水位、深基坑周围地表沉降、深基坑地下岩土物性等信号进行采集，这样控制单元就可根据这些数据进行分析，从而对深基坑进行实时监控，以及对深基坑可能存在的安全隐患做出预警分析。

Description

一种深基坑监测预警系统
技术领域
本发明涉及土建工程领域，具体涉及一种深基坑监测预警系统。 
背景技术
随着城市建设的快速房展，地铁、超高层建筑和高铁工程车站等深基坑施工项目越来越多。深基坑在开挖过程中，会引起支护结构内力和位移以及深基坑内外土体的变形，这不仅危及深基坑本身，而且还会危及周边建筑物，容易引发重大事故，造成巨大的经济损失和人员伤亡。如2009年3月青海西宁市发生的深基坑坍塌事故，造成8人死亡。因此开发深基坑变形稳定性的监控预警系统具有十分重要的意义。 
发明内容
本发明的目的是提供一种深基坑监测预警系统，其可有效的对深基坑进行实施监测并对深基坑变形稳定性进行预警分析。 
为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种深基坑监测预警系统，其特征在于：包括对深基坑区域地层地质、水文实时进行数据采集的数据采集单元，控制单元接受数据采集单元采集的信号进行实时分析处理，控制单元根据分析和处理的结果控制预警单元发出预警信号，数据采集单元采集的信号包括深基坑围护桩水平位移信号、围护桩顶部沉降信号、深基坑地下水位信号、深基坑周围地表沉降信号和深基坑地下岩土物性信号。 
进一步的方案为：数据采集单元采集的信号还包括围护桩受力信号和深基坑坑底回弹信号。 
围护桩水平位移采用测斜仪进行实时监测采集，深基坑周围地表沉降、围护桩顶部沉降采用静力水准仪进行实时监测采集，深基坑地下水位采用孔隙水 压力计进行实时监测采集，围护桩受力采用压力传感器进行实时监测采集。 
控制单元采用FLAC3D技术对数据采集单元初始采集的初始信号进行分析建立深基坑的三维阀值模型并与数据采集单元实时在线测得的数据进行分析比较，当在数据采集单元实时在线测得的数据超过阀值模型的安全值时、则控制预警单元发出预警信号。 
所述的预警单元包括通过VTK技术与控制单元建立数据交换关系的深基坑工作人员手机以及深基坑现场安置的声光报警器。 
所述的控制单元为一计算机构成。 
所述的压力传感器在围护桩与深基坑地下岩土相贴合接触的侧壁上呈层状设置，压力传感器上、下层之间间距为40～50cm；测斜仪在围护桩的内侧壁上呈层状设置，测斜仪上下层之间间距为70～80cm；静力水准仪沿围护桩的上端面和深基坑口部的周向均匀设置。 
上述系统中，通过设置的控制单元、数据采集单元、以及预警单元对深基坑进行实时监控，通过测斜仪、静力水准仪与孔隙水压力计采集深基坑坡顶和围护桩的沉降、水平位移与围护桩周土孔隙水压力变化的实时数据，并将数据传输到计算机中进行分析处理，深基坑开挖变形稳定性三维数值模型将实测沉降、位移和孔隙水压力数据进行分析，并与模型阈值进行比对，通过深基坑三维可视化安全预警平台予以展现并对超警戒参数进行分级安全预警；所有预警信息发送至相关人员的手机，同时，预警信息回传到安装在施工现场作业面的声光报警器进行声、光报警，从而实现对深基坑的实时监测预警。 
附图说明
图1为本发明示意图。 
具体实施方式
本发明的目的在于提供一种可有效的对深基坑进行实施监测并对深基坑变形稳定性进行预警分析的深基坑监测预警系统，其采取的方案如图1所示，亦即：一种深基坑监测预警系统，包括对深基坑区域地层地质、水文实时进行 数据采集的数据采集单元10，控制单元20接受数据采集单元10采集的信号进行实时分析处理，控制单元20根据分析和处理的结果控制预警单元30发出预警信号，数据采集单元10采集的信号包括深基坑围护桩水平位移信号、围护桩顶部沉降信号、深基坑地下水位信号、深基坑周围地表沉降信号和深基坑地下岩土物性信号。影响深基坑变形的因素主要为：深基坑的地质、水文条件；施工场地周边环境以及温度、降雨降水等因素，深基坑的变形包括深基坑周边地表的沉降、维护结构位移和坑底隆起。因此本发明的技术方案中通过设置的控制单元20、数据采集单元10、以及预警单元30，数据采集单元10对深基坑围护桩水平位移、围护桩顶部沉降、深基坑地下水位、深基坑周围地表沉降、深基坑地下岩土物性等信号进行采集，这样控制单元就可根据这些数据进行分析，从而对深基坑进行实时监控，以及对深基坑可能存在的安全隐患做出预警分析。 
进一步的方案为，数据采集单元10采集的信号还包括围护桩受力信号和深基坑坑底回弹信号。 
具体实施时，围护桩水平位移采用测斜仪12进行实时监测，深基坑周围地表沉降、围护桩顶部沉降采用静力水准仪11进行实时监测，深基坑地下水位采用孔隙水压力计13进行实时监测，围护桩受力采用压力传感器14进行实时监测。控制单元20采用FLAC3D技术对数据采集单元12初始采集的信号进行分析建立深基坑的三维阀值模型并与数据采集单元10实时在线测得的数据进行分析比较，当数据采集单元10实时在线测得的数据超过阀值模型的安全值时、则控制预警单元12发出预警信号。所述的预警单元30包括通过VTK技术与控制单元20建立数据交换关系的深基坑工作人员手机以及深基坑现场安置的声光报警器。所述的控制单元10为一计算机构成。所述的压力传感器14在围护桩与深基坑地下岩土相贴合接触的侧壁上呈层状设置，压力传感器14上、下层之间间距为40～50cm；测斜仪在围护桩的内侧壁上呈层状设置，测斜仪上下层之间间距为70～80cm；静力水准仪11沿围护桩的上端面和深基 坑口部的周向均匀设置。 
通过测斜仪12、静力水准仪11与孔隙水压力计13、压力传感器14采集深基坑坡顶和围护桩的沉降、水平位移、围护桩周土孔隙水压力与围护桩所受压力变化的实时数据，并将数据传输到计算机中进行分析处理，深基坑开挖变形稳定性的三维数值模型将对实测沉降、位移和孔隙水压力等数据进行分析，并与模型阈值进行比对，通过深基坑三维可视化安全预警平台予以展现并对超警戒参数进行分级安全预警；所有预警信息发送至相关人员的手机，同时，预警信息回传到安装在施工现场作业面的声光报警器进行声、光报警，从而实现对深基坑的实时监测预警。 
总之，本发明其可有效的对深基坑进行实施监测并对深基坑变形稳定性进行预警分析。 
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。 

Claims (7)

1.一种深基坑监测预警系统，其特征在于：包括对深基坑区域地层地质、水文实时进行数据采集的数据采集单元(10)，控制单元(20)接受数据采集单元(10)采集的信号进行实时分析处理，控制单元(20)根据分析和处理的结果控制预警单元(30)发出预警信号，数据采集单元(10)采集的信号包括深基坑围护桩水平位移信号、围护桩顶部沉降信号、深基坑地下水位信号、深基坑周围地表沉降信号和深基坑地下岩土物性信号。
2.如权利要求1所述的深基坑监测预警系统，其特征在于：数据采集单元(10)采集的信号还包括围护桩受力信号和深基坑坑底回弹信号。
3.如权利要求2所述的深基坑监测预警系统，其特征在于：围护桩水平位移采用测斜仪(12)进行实时监测采集，深基坑周围地表沉降、围护桩顶部沉降采用静力水准仪(11)进行实时监测采集，深基坑地下水位采用孔隙水压力计(13)进行实时监测采集，围护桩受力采用压力传感器(14)进行实时监测采集。
4.如权利要求1或2所述的深基坑监测预警系统，其特征在于：控制单元(20)采用FLAC3D技术对数据采集单元(12)初始采集的信号进行分析建立深基坑的三维阀值模型并与数据采集单元(10)实时在线测得的数据进行分析比较，当数据采集单元(10)实时在线测得的数据超过阀值模型的安全值时、则控制预警单元(12)发出预警信号。
5.如权利要求1或2所述的深基坑监测预警系统，其特征在于：所述的预警单元(30)包括通过VTK技术与控制单元(20)建立数据交换关系的深基坑工作人员手机以及深基坑现场安置的声光报警器。
6.如权利要求1所述的深基坑监测预警系统，其特征在于：所述的控制单元(10)为一计算机构成。
7.如权利要求2所述的深基坑监测预警系统，其特征在于：所述的压力传感器(14)在围护桩与深基坑地下岩土相贴合接触的侧壁上呈层状设置，压力传感器(14)上、下层之间间距为40～50cm；测斜仪在围护桩的内侧壁上呈层状设置，测斜仪上下层之间间距为70～80cm；静力水准仪(11)沿围护桩的上端面和深基坑口部的周向均匀设置。
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