基坑监测报警系统解决什么样的问题？
一、 监控报警值的确定原则
1） 满足设计计算的要求，不能大于设计值；
2） 满足监测对象的安全要求，达到保护的目的；
3） 对于相同条件的保护对象，应该结合周围环境的要求和具体的施工情况综合确定；
4） 满足现行的有关规范、规程的要求；
5） 在保证安全的前提下，综合考虑工程质量和经济等因素，减少不必要的资金投入。
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二、基坑侧壁的安全等级
因为监控报警值确定的依据是基坑侧壁的安全等级，所以首先要明确建筑基坑侧壁的安全等级。
根据《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）规定，按照破坏后果的严重性，基坑侧壁的安全等级划分为三个等级。
但需要注意的是，一般对于存在流沙、管涌的工程地质条件和在淤泥质软土中的基坑侧壁，安全等级应提高一级；当环境保护有严格要求，包括临近有重要建筑物、地下管线、地铁时，应提高一级或二级。
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根据《广州地区建筑基坑支护技术规定》（GJB02-98）的规定，明确了以下两种情况的基坑侧壁安全等级定为一级：
开挖深度大于或等于14m且在三倍开挖范围内有重要建（构）筑物、重要管线和道路等市政设施，或在一倍开挖深度范围内有非嵌岩桩基础埋深小于坑深的建（构）筑物；基坑位于地铁、隧道等大型地下设施安全保护区范围。
三、支护结构的监控报警值
一般情况下，每个项目的监控报警值由两个部分组成，即累计允许变化量和单位时间内允许变化量。
对水泯土重力式挡土结构及悬臂式板桩结构，应控制墙顶位移；对多锚撑式支护结构主要控制墙体的最大水平位移。
当基坑周围无环境保护问题时，可以按照墙前被动土压力的极限位移值考虑安全系数来分析水泥土重力式支护结构或悬臂式支护结构的报警值。
支护结构位移允许值
当基坑周围有环境保护的问题时，一般按照基坑侧壁的安全等级对板桩墙分为：一级控制（0.1~0.25）H%；二级控制（0.2~0.5）H%；三级控制（0.3~1.0）H%，周围环境复杂时取小值。对于土钉支护，取（0.1~0.3）H%。如果周围的环境有特殊的要求，则支护结构的监控报警值的确定要符合现场的要求。
水平位移速率应严格控制，如达到2.5~5.5mm/d，应进行报警；沉降速率控制值＜3mm/d。支撑轴力以设计轴力为监控值，支撑挠度可按照材料确定监控值，钢材允许挠度取1/400~1/500，混凝土允许挠度取1/250~1/300。
立柱桩差异沉降：基坑开挖所引起的立柱桩隆起或沉降不得超过10mm；发展速率不得超过2mm/d。
弯距及轴力：根据设计计算书确定，一般将警戒值控制在80%的设计允许最大值内。
基坑外水位：坑内降水或基坑开挖引起的坑外地下水位下降不得超过1000mm；下降速率不得超过500mm/d。
另外，对于测斜、支护结构纵深弯距等光滑的变化曲线，如果曲线上出现明显的折点，也要进行报警处理。
四、周围建（构）筑的的监控报警值
由于各类建（构）筑物对差异沉降的承受能力相差较大，因基坑开挖引起的附加变形应与建筑物已经产生的变形一并考虑，其迭加值应满足表2和表3规定的地基变形允许值。监控报警值根据变形允许值进行确定。
单层和多层建筑物的地基变形允许值
注：
1）L为相邻桩基的中心距离（mm）；
2）倾斜指基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离的比值；
3）局部倾斜指砌体承重结构沿纵6~8m内基础两点的沉降差与其距离的比值。
高层建筑和高耸结构基础变形允许值
注：H为自室外地面算起的建筑物高度（m）
对临近的破旧建筑物，其允许变形值应根据危房鉴定标准由相关部门确定。
五、地下管线的监控报警值
城市中地下管线网是城市生活的命脉，与人民生活和社会经济紧密相关，所以对地下管线的监测责任重大。城市市政管理部门和煤气、输变电、自来水和电话公司等对各类地下管线的允许沉降和位移量制定了十分严格的规定，工程建设的单位必须遵循。
一般来讲，地下管线应控制管线的挠度及变形速率，地下管线差异沉降对一级基坑应控制在0.3%，对二级基坑应控制在0.6%。煤气管道的变形、沉降或水平位移不能超过10mm，位移速率不超过2mm/d；自来水管道的变形、沉降或水平位移不能超过30mm，位移速率不超过5mm/d。
采用承插式接头的铸铁水管、钢筋混凝土水管两个接头之间的局部倾斜值应不大于0.008；采用焊接接头的水管两个接头之间的局部倾斜值应不大于0.010；采用焊接接头的煤气管两个接头之间的局部倾斜值应不大于0.004。
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总结
监控报警值不仅是设计计算的重要基础，同时也是确定合理施工流程、保护周围环境安全的主要依据。监测项目的监控报警值应根据基坑自身的特点、监测目的、周围环境的要求，结合本地区工程经验并经过有关部门协商综合确定。
基坑监测项目的监控报警值的确定，是基坑监测工作中相当重要的一个环节。准确有效的监控报警值，有助于及时地发现基坑中出现的问题，便于施工单位采取处理措施，将基坑事故消防在萌芽阶段，确保人民生命财产安全。
随着施工技术的不断进步，基坑工程的数量和规模 不断增大，基坑监测的任务量和难度随之提高，对施工方 和监测方的安全监测也提出了更高的管理要求。传统基坑 监测信息管理绝大部分停留在文件管理模式[1]，处理速度
作者简介：陈荣彬，男，工程师，研究方向为地下工程的监测和检测 研究。
慢，受人为干扰的影响大，且数据的查找和分析比较困 难，已很难满足现代化基坑监测管理和分析的需求[2]。
在此背景下基坑监测数据信息化管理平台或基坑 监测信息管理系统应运而生。目前已有的基坑监测信息 管理平台主要有石杏喜等（ 2002年）[3]介绍的基坑监测 数据管理系统；胡友健等（2001年）[4]、张友良等（2001 年）[5]介绍的基坑监测信息管理系统集成了预警功能；
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谢伟等（ 2005年）介绍了基于 web的基坑监测信息管理 系统的设计方法。这些基坑监测信息管理系统普遍存 在如下问题：
1 ）监测数据未实时上传。基坑监测的时效性很强， 要求监测数据能够及时进行处理和分析。特别是监测数 据超出报警值或控制值时，时效性尤为明显。
2）区域基坑监测信息集成管理问题。均着眼于单 个基坑的监测信息管理，未考虑到区域内多个基坑的监 测信息集成在一个项目中进行管理，也不方便对相似基 坑工程进行类比分析。
3）监测数据共享与协同工作问题。谢伟等（2005 年）开发的系统实现了数据共享，但由于采用B/S结构， 监测数据的安全性难以保证。另外，基坑监测是协同性 很强的工作，需要多人参与[6， 7]。
4）部分系统实现了监测预警功能。但由于监测数据 未能共享，预警功能仅是监测单位使用，局限性明显。
因此，开发一种准确性高、共享性强、实时监控、预 警功能强的监测预警系统才能满足当前基坑监测的需 求。地下工程和深基坑安全监测预警的特点有：数据传 输系统能够对接收的数据进行过滤，防止伪造数据，保 证数据的准确性；数字信号处理模块包括回归分析子模 块和差异分析子模块，实现对数据的精确分析，同时还 连接有GIS系统（地理信息系统）和信息录入模块，从而 实现对工程信息的精确控制，进一步提高预警后的响应 速度；所有监测数据通过数据传输系统将数据上传至 统一的数据库中，从而实现监测数据共享与协同工作问 题；在现场通过数据线连接电脑，把当次测量数据上传 到该系统，实现数据即时上传；通过异常处理模块对获 取的信息进行处理，并将相应级别的预警信息通过短 信发送模块发送至相关人员的手机，从而实现了基坑安 全监测和监管的模式创新。
1 系统结构设计
该系统由数据监测系统、数据传输系统、监控主 机、短信发送模块和数据存储器五个部分组成。系统的 结构框架如图 1所示。
1 ）数据监测系统的输出端依次通过数据传输系统 和数字信号处理模块连接至短信发送模块的输出端， 数字信号处理模块与异常信号处理模块链接；
图1 系统的结构框架
2）数据监测系统包括全站仪、水准仪、测斜仪、振 弦读数仪和水位读数仪等，以上仪器的输出端均连接至 数据传输系统的输入端；
3 ）数据传输系统包括数据采集总线和数据过滤模 块，数据监测系统的输出端依次通过数据采集总线、数 据过滤模块连接至数字信号处理模块的输入端；
4 ）数据监测系统和数据采集总线之间通过3G或 GPRS连接；
5 ）数字信号处理模块包括回归分析子模块和差异 分析子模块；
6 ）数字信号处理模块包括曲线生成子模块；
7 ）监控主机包括GIS系统和信息录入模块， GIS系 统和信息录入模块均连接至数字信号处理模块；
8 ）数字信号处理模块还连接有数据存储器。
2 数据上传系统设计
该系统的现场监测数据需采用数据采集专用客户端 接入。除倾斜监测、裂缝监测等个别项目是手工录入数 据外，其余项目[8]均采用自动采集上传数据（见表1 ）。
基坑监测设备在满足一定技术要求后，方可接入基 坑监测系统，否则无法满足条件而进行数据传输。设备 技术和操作主要要求包含以下几点。
1）设备具有通讯输出功能。监测设备具备串口 输出功能，并有明确的协议，提供同一监测工程五次 规范测试的串口输出数据文件。通讯参数统一设置为
“9600，n， 8， 1”；
2 ）设备支持测点号编辑功能。监测时，设备操作软 件支持测点号手工编辑功能（字符和数字）；
3 ）满足数据不落地原则。监测设备采集的数据， 通过串口或USB口直接接入电脑，经由监测客户端软件 上传原始数据。通过设备厂商提供的软件系统计算或修
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表1 监测项目与对应采集监测设备
正后再导出的监测数据，不能作为原始数据，计算或修 正后的监测数据该系统一律不予接收；
4）满足自动采集原则。除裂缝和倾斜监测项目外， 其余项目均需实现自动采集。水位、应力监测设备应实 现电子化，进行监测操作时，采集到的数据自动记录在 设备内存中，每次监测结束后接入电脑，通过监测客户 端自动上传数据。
则。每次监测完成后，数据上传之前需从平台获取新监 测编号，获取监测编号后24h内必须上传监测数据，否 则作异常数据处理。
3 系统的主要功能
监测单位登录后的系统，包括两部分：机构管理和 监测管理。
3.1 机构管理
机构管理设置信息登记和行为管理两个版块。
3.1.1 信息登记
信息登记下面设置监测机构登记、监测人员登记 和监测设备登记三个版块。信息录入后，便于监督管理 机构对其所有的监测人员和监测设备进行监督。
3.1.2 行为管理
行为管理下面设置实时在线查询、设备超期查询 及设备超期预警三个版块。
1 ）实时在线查询。该版块主要用于查询监测单位 是否正在进行基坑监测工作。
2 ）设备超期查询。根据各单位的设备登记，统计各 监测仪器是否超过检定有效期，并对超期的设备予以 统计。
3 ）设备超期预警。根据各单位的设备登记，若监测 仪器即将超过检定有效期，系统对于该部分仪器予以 统计，提醒监测单位对该仪器及时送检。
3.2 监测管理
监测管理界面如图2所示，主要包含：工程项目登 记、工程项目归档、巡检记录登记、简报信息登记、原 始数据查询、监测情况查询六个版块。
3.2.1 工程项目登记
图2界面显示正在进行监测或拟将进行监测的工
6）满足传输时效性原 图2监测管理界面部分示意图
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示，然后点击“确定标注”，则基坑地理
位置标注完成。该项设置，便于监督管理机构能非常方 便地查找到该项目的具体位置。
2）方案变更。方案编号，方案编号由系统自动生 成；监测方案，每个监测方案控制在20m以内，但允许上 传多个方案（方案变更的情况下）；监测平面图，系统设 置上传图片的长宽比例为4 ∶ 3，建议将平面图设置为4 ∶ 3 比例再上传，避免出现图片变形的情况；其他相关文件， 该栏目主要上传在监测过程中与监测有关的联系单，会 议纪要等，各单位根据需要自行选择上传文件。
3）项目变更。该版块主要是监测项目的选择及参 数设置，版面如图3所示。
点击“选择”，按照报审完成的监测方案选择监测 项目，并依次完整设定各相关参数。其中报警参数设置 尤为重要，如不设置系统将会把监测数据判定为无效。 报警状态分为预警、报警和控制3种形态。正常为绿灯， 超过预警值时橙色灯亮，超过报警值时黄色灯亮，超过 控制值时红色灯亮。只要监测数据超过橙、黄、红三色 灯设置的阀值，系统将自动以短信形式预警或报警通知 各责任主体单位、安全监督机构或住房城乡建设行政主 管部门。报警参数设置界面如图4所示。
图4 报警参数设置界面
3.2.2 工程项目归档
监测项目全部结束后，系统将会定期将监测数据 迁移至归档库中。
3.2.3 巡检记录登记
现场监测应采用仪器监测与巡视检查相结合的方 法。将巡视检查记录和现场照片进行上传。
3.2.4 简报信息登记
点击“新增”按钮，将签字并盖章后的简报以pdf或 者图片格式进行上传。
3.2.5 原始数据查询
现场数据上传后，点击各项目链接，可以直接查询 各项目的计算结果。
3.2.6 监测情况查询
1 ）监测报警信息。“监测报警信息”统计各监测单 位超过“控制”“报警”“预警”的监测工程数量，通过 点击各项后的统计数据可查询工程名称明细。并对已报 警工地的“处理情况”“监测情况”予以记录。
