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

韩于静

深圳市深水水务咨询有限公司 518000

摘要：深基坑工程是一个具有安全隐患的工程。为了更好地控制深基坑施工，有必要对基坑进行监测。深基坑监测在指导和监测基坑工程中也起着关键作用。

关键词：深基坑；自动化监测；施工

引 言

自动监测技术为深基坑工程提供了一种实时、全天候的监测手段，可以使施工管理人员对深基坑施工有全面、实时的了解，能够根据问题区域进行有针对性的技术调整，提高深基坑工程施工质量，推动我国城市化建设进程。

1 深基坑概述

在建设项目施工过程中，根据工程勘察设计图纸，在项目准确的基础设计位置垂直向下开挖一个新的地下空间，称为基坑。深基坑深度大于5m，地下室层数大于3层。也有向下开挖深度不超过5m的情况，但基坑周围地质复杂的工程也可称为深基坑。基坑周围地质复杂的工程。深基坑工程包括土方开挖运输、边坡支护、基坑排水等，是一个专业覆盖面广、风险系数高、综合性强的工程。深基坑工程存在较大风险因素的原因是深基坑支护结构不是固定的，而是临时性的。在设计深基坑施工方案前，应充分考虑施工过程中支护结构稳定性的监测，制定支护结构失稳应急预案，确保应急措施的可行性。基坑工程是一项综合性很强的工程，所需的专业人员不仅要懂结构力学、土力学、勘察和勘探，还要具备一定的计算机技术和施工技术知识。基坑工程具有环境效应，在深基坑开挖过程中不可避免地会对周围建筑物、地下水位和土体产生影响。因此，在制定施工方案时应充分考虑这一点。

2 自动化监测概述

基坑支护监测中存在的问题，可以及时准确地反馈给项目管理人员和施工人员，并根据实际情况及时采取有效措施。布置测点时，应尽量将测点布置在同一区段内。如果不能布置在同一断面上，应尽量布置在相似的断面上，使各测点采集的数据的相关分析结果更准确。自动监控需要满足日常监控的正常运行。在满足基本要求的情况下，应尽可能控制自动监测设备的成本和后期维护投资，避免成本过高。自动监测选择的监测点不应对附近环境产生不利影响，同时满足水文地质和施工要求。由于基坑支护的人工监测容易出错，而且肉眼和通用仪器的监测不够准确，需要一种完整、自动化的高速监测设备来监测支护结构的变形。

数据采集由数据传感器完成，在数据采集和处理过程中建立层次结构。除了收集数据外，数据传感器还需要通过无线电信号将数据传输到数据采集器。当数据到达数据采集器时，计算机技术用于分析和处理所有数据集。在数据采集系统中，往往需要进行数据预处理。数据采集系统处理传感器采集的各种数据，将其转换成数字信号，然后通过数据传输网络将数据传输到数据处理中心进行处理。整个数据处理工作的工作量是巨大的。除数据处理系统外，控制系统还将参与数据处理的工作。数据处理系统在接收和分析各级传感器采集的数据后，将控制整个系统的运行，并根据传感器反映的数据有目的地更新和管理整个数据库的数据。监测系统取代了传统的人工监测，对基坑支护和建筑物基础进行全天自动监测。提高数据可靠性，及时提供监测报告，满足高效建设应用计算技术的要求。安全数据的实时监测和实时比对，可以在监测指标不符合标准的第一时间准确报警，并指导管理人员采取相应措施处理问题。

3 深基坑工程自动化监测技术分析

3.1 深基坑工程自动化全站仪监测技术分析

全站仪是深基坑监测中广泛应用的一种自动监测技术。全站仪自动化程度高，能够自动完成由电机驱动的被测目标的跟踪、搜索、识别和对准。工作人员只需在被测目标上设置目标棱镜，全站仪即可自动进行定时和动态瞄准。同时，全站仪还可以根据预设任务和相关控制参数，自动完成被测目标三维坐标、角度、距离等数据的自动测量、采集和数据存储。数据采集完成后，全站仪还可以通过无线网络和光纤传输方式将数据传输到数据处理中心。此外，数据处理中心可利用专业分析软件自动完成监测数据的处理和分析，并根据分析结果发布相应的预警信息，确保深基坑工程的施工安全。

3.2 3D激光扫描监测技术

随着科学技术的不断发展，测绘技术发展迅速。三维激光扫描也是一种广泛应用于深基坑工程监测的自动监测技术。基于激光测距原理，三维激光扫描技术可以完成对大量密集被测目标三维坐标的快速测量。与传统测量技术相比，其测量效率和精度都有了显著提高。三维激光扫描技术自动化程度高，能够自动完成测量数据的采集和快速分析，极大地提高了数据采集的效率，方便地调整了方便的信息，为深基坑监测的发展提供了便利。由于三维激光扫描技术是一种非接触式的测量和监测方法，不需要使用反射棱角，可以更好地适应复杂环境下的监测要求，保证深基坑监测数据的真实性和可靠性，为深基坑工程的施工管理和质量控制提供了更加准确、客观的参考依据。另外，三维激光扫描技术具有实时性和动态性的特点。它能连续监测深基坑结构的变形和位移，为及时发现深基坑的异常状态提供重要的技术支持。因此，它在深基坑工程自动化监测中的应用越来越广泛。

3.3 自动化马达全站仪技术

自动全站仪（又称测量机器人）是近年来发展起来的一种先进的自动测量设备。在工程地质灾害变形自动监测中具有很强的优势。自动全站仪是一种由电动机代替人工驱动的智能电子全站仪，能够自动搜索、跟踪、识别和精确瞄准目标，获取观测对象的角度、距离、三维坐标等信息。通过相关测量软件，自动全站仪可以通过预先确定的测量任务、时间点控制测量过程、同步测量数据处理和采集后分析软件系统的组合，代替人工完成多项测量任务。自动全站仪实时或定时自动瞄准布置在变形体上的目标棱镜，自动采集监测数据，通过有线光纤或无线通信传输到数据处理中心系统软件进行分析处理。系统软件根据分析结果进行预警处理。图1为自动全站仪在线监测系统工作示意图。

图1 自动监测系统工作示意图

4 基准点、监测点和设备布设

4.1 基准点布设

在布置基准点时，应在深基坑周围布置至少两个基准点，这是全站仪的后视图基准点。此外，应注意的是，布置区域不应在深基坑边坡变形影响范围之内，否则基坑支护可能受边坡变形或位移的影响。还必须确保基准点周围视野的开阔和土地的可靠性，并确保基点不会随意移动。为了保证采集数据的准确性和数据分析结果的科学合理性，参考点的位置和稳定性应相互分离一个月一次。

4.2 监测点的布设

在地面上开孔并打入直径不小于22mm的螺纹钢筋。为防止路面沉降对测量点的影响，螺纹钢筋应在混凝土地面下打入，螺纹钢筋周围填充细砂并压实。微棱镜应安装在打入地面的螺纹钢筋上。为便于全站仪观测，棱镜应至少高出地面5mm，并对监测仪器采取一定的防护措施，防止损坏。在布置周边建筑物的监测点时，监测点应设置在转角、大转角、新旧建筑物、高低建筑物等视野开阔的地方。对于圆形和多边形的建筑，监测点应沿垂直轴和水平轴对称布置。

4.3 观测仪的布设

全站仪的布置应提供稳定的基础。在浇注全站基础之前，应制作带有螺纹的钢筋笼。通常使用8个1m长的螺钉与钢筋笼焊接。立杆底部与基础刚性连接，稳定连接。全站仪安装在垂直杆的顶部，全站仪外设保护箱，防止灰尘和水渍对全站仪的影响。

结束语

深基坑开挖与支护可以采用自动检测技术，在基坑开挖支护中起着非常重要的作用。相关技术部门需重视自动监测技术的研究。施工企业还应不断学习先进的技术理念，切实提高施工效率和质量，提高工程的经济效益和社会价值。

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