自动化监测技术在基坑工程监测中的应用

自动化监测技术在基坑工程监测中的应用

段礼明

中核勘察设计研究有限公司，河南郑州，450000

摘要：基坑施工作为工程基础施工的关键性环节，其施工效果与建筑结构的安全性、稳定性有着直接的关系，基坑的自动化监测将逐渐取代传统的基坑监测技术，大大提高基坑安全的可靠性，基坑工程的发展也可取得重大的突破。基于此，本文对自动化监测优势、主要内容以及自动化监测技术在基坑工程监测中的应用进行了分析。

关键词：自动化监测技术；基坑监测；应用

1自动化监测优势

（1）及时性。采用深基坑自动化监测技术，当基坑监测过程中出现任何异常时，可以及时有效地反馈到一线施工人员和管理人员，以便能够及时采取有效的措施进行补救。（2）连续性。相对于传统的人工监测需要换班交接，甚至可能出现监测中断等问题，自动化监测可以保证24h不间断的系统性全方位的监测，不受降雨降雪天气影响，在极端的天气情况下也可以进行监测。（3）准确性。采用的监测仪器精度高并且性能可靠，自动传输监测数据，并且生成表格，以曲线报表的形式展示监测结果，可以大大减少人工，提升工作效率。另外，传感器可以直接感知岩石、土体和结构的变形动态，数据更为精准。（4）延展性。自动化监测体系中主要针对基坑的变形等，还可以延伸接入雨量计和压力计等其他方面的监测任务，对深基坑工程进行全方位无死角的立体监测。

2 基坑监测的主要内容

2.1 基坑支护结构内力方面的监测

八十年代以来，施工期间监测贯穿了绝大多数的深基坑工程，通过对监测项目控制值的设定，来监测和保障基坑自身以及周边环境的安全和稳定。随着科学技术的发展，我国的自动化监测技术有了很大进展。近年来的各类工程项目实施中，基坑施工中所面临的技术难题越来越多，在开展施工作业的过程中，这些技术难题如果得不到及时有效的解决，势必会导致基坑结构的稳定性不够，设置在开挖等环节出现严重的基坑变形，引起安全事故。因此，基坑监测的项目非常多，作为监测中的重点部分，支护结构内力监测对结构变形抑制有着重要的作用，为提高监测精度，在进入基坑开挖环节时，施工人员要将应力计或者应变计等专业监测设备安装于相应的位置，实时监测施工作业中基坑表面或者内部结构的应力变化特点。在对钢筋混凝土支撑结构的内力测量时，一般可通过混凝土应变计或者钢筋应力计来完成。

2.2 基坑支护结构位移方面的监测

基坑是指工程施工过程中，按照勘察设计图纸在基础设计位置向下开挖的地下空间，深基坑是指开挖深度超过5m，地下室超过3层，或深度虽未超过5m，但基坑周边地质复杂的工程。将自动化监测技术应用在基坑工程监测中，开发基坑自动化变形监测系统，综合应用测量机器人与多类型传感器，实现对多个监测项目的数据实时采集、传输、处理及发布。现阶段的基坑监测中，支护结构位移监测也同样重要，具体的监测工作开展中，包含了支护结构竖向或者水平位移监测。整个的监测工作进行中，为提高监测结果的准确度，各个工程企业要结合现场条件，选择现代化监测技术和设备来开展监测工作，并由专业人员所监测到的日变化量和总变化量信息加以全面整合，绘制出对应的变化曲线图，确定位移量是否处于安全范围内。

3 自动化监测技术在基坑工程监测中的应用

3.1 监测部位与监测元器件

3.1.1围护体顶部水平位移监测

在开展基坑开挖作业中，为了对围护体顶部的位移信息加以全面掌握，在工程现场应进行水平位移监测点的科学布设。根据此工程现场的具体情况分析，选用拉线式位移计来进行监测，具体的安装流程如下：在所测位置处砌筑两个水泥墩，这两个水泥墩要与支护结构顶部表面保持平行，且一端与位移计本体相固定，而另一端与钢丝端相固定。具体的监测工作进行中，在钢丝长度调节的过程中实时观测读数仪的读数，将仪器大致拉伸到满量程的1/2左右。

3.1.2深层水平位移监测

伴随着基坑开挖作业的进行，开挖工作的进行导致围护体两侧的受力无法保持均匀性，存在着巨大的压力差，正是这种压差的存在，加剧了围护体结构的变形。针对该工程中的深层水平位移监测，在具体的监测工作进行时，采用的是滑轮式固定测斜仪，将该测斜仪探头深入到围护体的内部，经由对预先埋设到围护体内的测斜管变化测量，也就可以得出关于维护体各个深度上的水平位移值。

3.1.3支撑轴力监测

在支撑轴力的监测方面，为获得可靠的监测结果，在此工程现场的测量作业进行中，需将支撑轴力测点布设于基坑围护结构受力较大的位置，并在起控制作用较大的断面位置处进行钢筋计的焊接，但需保障钢筋计监测轴力的正确性。

3.1.4周围建筑物沉降、倾斜监测

基坑开挖环节，伴随着土体开挖作业的进行，势必会对工程周边建筑物造成或大或小的干扰，比如，过大的开挖势必会导致建筑物巨大的变形，增大建筑物的使用安全风险，因此，基坑施工中，为提高施工安全性，在开挖过程中同样要进行建筑物沉降与倾斜监测，在具体的监测数据获取要通过在现场静力水准仪和倾角仪的安装来完成自动监测。

3.2 监测频率

自动化监测理论上可以进行实时监测，但由于自动化监测系统是一个多原理、多技术、多学科的复杂系统，系统的每一个技术细节关系到监测数据的准确性，所以人工监测作为自动化监测的参考数据必不可少，它将为自动化监测系统的调校提供参照手段。由于标准化的定期校验和随时校正相结合将贯穿整个自动监测流程，因此自动监测频率暂定为每小时采集一次各自动化监测项目的数据，前期自动监测的信息发布按每一小时一次实施。在平台监测布点图中增设自动化监测点位，将监测数据进行关联，实现自动化数据实时、全过程的数据采集、反馈、预警、评估和动态展示，在第一时间对数据进行多种处理、综合分析，并提供有价值的实时信息给决策部门。监测报警指标一般以总变化量和变化速率两个量控制，累计变化量的报警指标一般不宜超过设计限值。工程报警指标须由围护设计单位提供。当监测项目的预警和报警值确定后，监测系统能根据计算结果分析，超限时会自动以手机短信等方式进行远程报警。遇到紧急情况，通过电话联络的方式第一时间迅速向相关方反馈相关信息。

3.3 基于三维激光扫描仪的自动化监测技术

在一些建筑工程的基坑施工过程中，关于基坑的自动化监测，选用的是三维激光扫描仪，在将该设备应用到监测时，因为在仪器中采用了多种的自动化技术，也就可在监测中发挥其优势，满足基坑自动化监测的要求。为通过三维激光扫描仪来获得关于基坑工程的有关数据，达到自动化、实时化的监测效果，需配备高性能的三维激光扫描仪，该扫描仪可进行激光信号的发送与接收，经由对该信号的分析，也就可得到对应的监测信息。监测工作的进行中，只要获得了每个基坑扫描点的三维坐标信息，也就掌握了基坑的斜距、方向角等各个参数。与其他的自动化监测技术相比，三维激光扫描技术的应用流程相对复杂，为得到可靠的监测结果，在操作中需注意各个要点，因此，因为其较高的操作技术要求，在一些基坑监测中的应用受到了很大的限制，未来还需要加大对这一自动化监测技术的研发。

4 结束语

综上所述，基坑自动化变形监测系统可实现对基坑工程多项重点监测项目的数据自动化采集、传输、处理以及发布，综合运用高精度的测量机器人及监测用传感器，有效减少人工成本且可实时获得准确的监测成果，为基坑工程安全施工提供了可靠保障。

参考文献：

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