深基坑工程自动化监测技术研究

深基坑工程自动化监测技术研究

王宝林

上海京海工程技术有限公司上海市200000

摘要：随着我国城市化进程的不断推进，城市之中深基坑工程的建设项目也越来越多。而深基坑施工的过程之中，难免会收到水文地质条件以及外界施工因素的干扰，同时当前的计算方法暂时无法将工程之中多种变化情况进行准确反映。自动化监测技术为深基坑工程提供了实时性、全天候的监测方式，能够使施工管理人员对于深基坑施工的情况进行全面而实时的了解，使其能够根据问题发生的区域进行有针对性的技术调整，进而提升深基坑工程的施工质量，推动我国城市化建设的建设进程。

关键词：深基坑工程；自动化检测；技术

一、自动化监测系统的概述

自动化监测系统主要是由数据自动采集系统、数据自动分析系统以及成果发布系统等共同组成的，其中，数据自动采集系统是由全站仪自动采集系统和数控化的采集体系组成的。全站仪祖东采集系统是根据测量机器人来实现对于深基坑坡顶位移量数据的采集以及竖向位移量的自动采集。根据施工现场的实际情况，能够建立出自动化监测的永久观测房，并在观测房内建立TrimbleS8型号的全站仪观测体系。系统采用的是相应的Trimble4D软件控制测量系统，其功能包括测站的有效设立、测量点的初次测量以及对于测量数据的复测等内容。数控采集箱是通过BGKLoggerV4软件来进行锚索内力以及相应水平位移数据的采集，同时还能够对于地下水的流速信息机型有效观测。在数据采集之后，能够将数据信息实时的传输到数据库之中，实现检测数据的同步处理。数据自动化分析系统能够将已经采集的数据进行自动化分类，并进行有效的处理，生成相应的计算结果。Trimble4D软件可以将多种已经采集的数据信息进行有效的分类，并且通过软件的功能来实现数据信息之中粗差的剔除，并能够对于基准观测点的稳定性进行全面的分析。同时，软件也能够对于测量数据进行平差的计算处理，并将测量结果导入到SQLServer数据库之中进行储存[1]。

成果发布系统包括对于已经存储数据的查询功能、统计分析功能、视频管理功能以及预警警报功能等。其中，查询功能能够对已经存储导数据库之中的数据信息进行精准定位与快速调用，实现了对于数据信息的实时性监测和分析，并且在数据变化量超过警报值时，通过相应的数据模块向电脑与手机APP之中发送警报信息。视频管理功能是一种辅助性质的监测功能，能够调取系统管理现场之中所有的摄像头，并且对于施工情况进行实时掌控，在出现施工问题后也能够及时的发出预警并进行问题的有效解决。

二、深基坑工程自动化监测技术的应用

（一）自动化监测技术的监测内容

一般情况下，对于深基坑工程而言，自动化检测技术包括对于土体深层水平位移的检测，深基坑支撑轴力的检测、深基坑周围地表位移情况的监测以及周边建筑物位移情况的监测等内容。这些监测内容与深基坑工程的建设质量有着直接的关系，因此自动化监测技术在应用的过程之中，应该以这些监测内容为实际监测对象建立有效的监测网络。同时，在技术应用时，应该对于监测频率进行有效设置，所谓的监测频率就是指以反映基坑开挖的过程之中的变化规律进行的动态性监测周期的设置，同时应该根据深基坑工程的施工设计方案以及工程的技术要求进行监测警报值的确定[2]。

（二）基准点与监测点的设置

在进行自动化检测技术基准点的布置时，理论上来说其数量不应该少于两个，而在自动化监测技术应用在实际工程案例之中时，检测设置的后视基准点在东侧项目部墙体与其他方位建筑物的连接处。后视基准点应该设置在变形影响范围之外，较为稳定的区域，同时要能够保证基准点的视野较为开阔，监测条件和环境较好，基准点更加牢固。各个基准点之间应该确保每个月能够定期进行一次联测，从而能够确保基准点的稳定性。

对于监测点的布置来说，应该考虑到深基坑土体深层水平的位移数值，并找到能够有效观测数值变化的位置进行检测，从而能够使相关技术人员及时掌握土体的变化方向与深基坑实际的变形量。在进行监测点的设置时，要在土体内部的钻孔处打入高强度的PVC测斜管，整个管体的长度应该超过测斜深度。同时，测斜管外径应该在75毫米，管内的十字滑槽必须要与深基坑的边线相垂直。上下端的管口应该使用专用的密封装置进行密封，接头部位可以采用胶带进行密封处理，在测斜管打入土体之后，应该立刻加盖上黄沙并进行夯实处理，同时要布置相应的保护措施来做好测点的保护工作。

三、深基坑工程自动化检测技术的主要内容

（一）水平位移的监测

对于水平位移的检测，一般可以通过视准线法、小角度法以及投点法等多种方法进行测定，同时也可以通过前方交会法、自由设站法以及极坐标取值法等多种方法对于多个方向的监测点进行数值的测定。如果基准点的位置与基坑较远时，可以通过GPS等技术手段来进行数据信息的采集。这里要注意的是，水平位移的监测基准点应该设置在基坑开挖深度的三倍范围之外，同时不应该受到施工的影响，适合选择在稳定性较高的区域之内。同时也可以采用已经确定的较为稳定的控制点进行监测，防止将基准点布置在低洼处、积水处以及地质环境较为复杂的地区。在监测过程之中，要对于监测的精度以及回测的次数进行有效把控。在监测仪器的操作过程之中，要严格按照仪器设备的使用流程进行操作，减少误差出现的可能性，尽量选择观测条件较好的节点下进行监测[3]。

（二）竖向位移的监测

竖向位移的监测一般都是通过几何水准或者液体静力水准的方式进行监测的。对于坑底回弹区域，应该布置相应的回弹监测标，同时配合几何水准和高程传递的辅助设备进行监测。这里要注意的是，用于传递高程的设备应该进行温度、尺长以及拉力的修正，从而确保测量数据的真实性与准确性。

（三）深层水平位移的监测

用于维护的墙体或者基坑周围土体的深层水平位移应该通过在墙体或者土体之中测斜管的预埋来进行监测，从而能够提升监测的效力和实际范围。采用这种方式进行监测，能够迅速掌握深层水平位移的实际情况，并为深层施工提供具体的土体情况。在进行测斜管的预埋时，要注意其预埋位置和预埋深度的选择，防止因为其他因素的干扰影响到监测结果的准确性[4]。

（四）倾斜的监测

对于倾斜的监测而言，主要目的在于测定建筑物的顶部与底部的实际水平位移的差值，一般会通过分别记录和计算检测的方法来获取监测对象的倾斜程度、倾斜方向与倾斜速度。在这里可以应用自动化全站仪技术进行倾斜的检测，自动化全站仪能够进行自动整平以及调焦处理，从而实现全自动化的数据记录，而全站仪本身具有自动识别功能，在对倾斜的监测之中，只需要进行粗略的对准，全站仪就可以自动进行目标对准并进行自动化瞄准与检测，从而将需求的数据进行采集和分析，完成对倾斜的监测。

（五）裂缝的监测

对于裂缝的监测内容主要包括裂缝数量的监测、裂缝位置的检测、裂缝长度、宽度、深度以及走向的监测等等。对于施工的关键部位，应该对于裂缝进行全面的监测，具体的监测方法也应该根据工程施工的实际情况而定。对于裂缝的自动化检测，可以采用SMOS等自动化的实时监测系统来完成，软件本身的解算功能可以将误差控制在亚毫米级以内，同时软件本身具有高精度的数据传输功能，能够将对于裂缝的监测数据与历史同期的数据进行比较与分析，从而为深基坑施工提供更加有效的数据保障。

四、结束语

对于安全等级较高的深基坑工程进行自动化检测技术的应用，能够全面监控在深基坑施工过程之中施工对于土体以及周围建筑物的扰动情况。目前的技术已经能够全面实现全天候的实时性自动化监测，同时还能够对于出现问题的情况进行自动化对比和预警处理，从而使施工管理人员能够及时了解深基坑施工的实际情况，及时采取有效措施进行调整，从而提升深基坑施工的信息化水平，促进深基坑工程建设行业的深入发展。

参考文献：

[1]李波薇.房建工程深基坑施工技术与管理[J].科技资讯，2014，0（7）：170.

[2]范松松.深基坑工程自动化监测技术研究[J].建设科技，2016，（16）：167-167，168.

[3]李亮.浅谈土木建筑工程中深基坑施工技术[J].智能城市，2016，0（7）.

[4]李清华.岩土监测技术在深基坑开挖工程中的应用[J].福建地质，2009，28（3）：253-256.