自动化监测技术在基坑监测中的应用分析

张荣华1 ,王渭清2

1.身份证号码：320922198310094718

2.身份证号码：320922199804284751

摘要：在建筑⼯程施⼯阶段，基坑施⼯是基础施⼯环节，与建筑结构稳定性及安全性联系密切。部分地区地质条件特殊，为降低特殊地质对基坑施⼯环节产生的不利影响，可依托自动化监测技术完成施⼯环节动态监测，掌握基坑支护结构内力信息、基坑支护结构位移信息、地下水位与基坑外土体变化信息，确保基坑施⼯环节更加安全高效，为后续施⼯环节展开提供有利条件。

关键词：自动化监测技术；基坑监测；应用

引言

自动化监测是指借助固定点的空间相对位移，判断监测对象变形状况，并对可能发生的塌方危险实施数字化预测。将其应用在深基坑施工中，不仅可以优化施工方案，还能掌握基坑周边沉降变化，了解基坑施工对周边环境产生的影响。

1监测内容与方法

自动化监测范围为：三口竖井的基坑开挖范围内边坡、围护结构水平向支撑应力、水位的变化监测，以及附近地面的变形监测。监测项目主要涵盖：坡顶、桩顶、地面沉降、位移、支护结构深层水平位移、支撑轴力、地下水位。自动化监测的主要方法为：采用GNSS（全球导航卫星系统）测量技术，结合项目特点，采用边角网布设基准点，利用拓普康全站仪以及地表监测接收机，实现监测点间的通视。同时为了进一步提高监测结果的准确性，还要整体大范围布设GNSS监测网，对于局部小范围则可采用全站仪检测，以此降低检测成本。工程的边坡坡度较高，垂直位移的监测难度较大，为了解决该问题，可采用电磁波三角高程测量完成监测，更好地掌握边坡水平位移以及变化速率；降雨量监测，本次项目采用翻斗雨量计来测量液体降水量、降水时间，该装置的工作原理在于雨水由上方承水口流入盛水器，最终落入到翻斗。当积水量抵达0.2mm高度后，翻斗会失衡翻倒，每次倾倒都会接通电路，向记录器输入脉冲信号。由记录器记录相应信息，如此往复，便可准确测量降雨量；视频监测，即利用高清网络智能球机，完成数据的自动化采集。

2自动化监测技术在基坑监测中的应用

2.1光纤传感监测技术

光纤传感技术目前已经发展成为一种非常成熟的实用技术，在深基坑自动监测中得到大力推广和应用。光纤传感的技术特点是可全天候自动化监测，不仅适用于深基坑自动监测，还由于该技术具有良好的普适性，在其他工程动态监测中也有广阔的应用空间。在深基坑自动化监测过程中，它既能完成深基坑内部外部土体应力、支护结构的应变力及安全稳定性等方面的数据测定，又能对深基坑进行地下水水位、异常位移、形变、隆起和沉降等安全风险的动态监测，还可以自动监测深基坑所处区域地下管网实况和异常沉降或变形风险等。同时，借助光纤传感技术，可构建监测对象三维模型，使监测信息得以直观可视化呈现，有利于准确分析监测数据。光纤传感技术在深基坑自动化监测作业中的应用，使深基坑自动监测水平达到了一个新高度，为数据采集分析提升质量和效率提供了技术支持，有利于保障深基坑作业过程的安全性。

2.2全站仪监测技术

在自动化监测技术应用过程中，全站仪监测技术是重要构成部分。全站仪具有自动化优势，动力来源为马达装置，可完成监测对象的自动跟踪与准确识别。当监测对象设置目标棱镜后，即可应用全站仪完成后续自动瞄准。技术人员需根据监测要求，做好全站仪技术参数调整，由全站仪对监测对象坐标、角度及距离等数据加以收集、归类与存储，再应用无线网络或光纤对数据加以传输。当数据处理中心接收到信息后，可实现自动分析。根据分析结果可发布预警信息，为确保施⼯安全提供有利条件。在全站仪监测技术应用时，应做好基准点设置，将基准点设置在基坑边坡安全位置，随后每隔七天展开⼀次精度检查，判断基准点是否出现位移等现象，使数据采集更加精准高效。还应结合设计图纸及各类参考资料，根据深基坑施⼯现场实际情况，科学调整自动化监测点位，使数据获取更加全面。

2.3锚杆锚索应力监测

锚杆锚索应力监测采用锚索测量仪和钢筋测量仪。将大量螺栓和锚索打入深基坑，并分别使用钢筋计和锚索计监测锚杆和锚索的轴向力、拔出力和张力。锚杆和锚索的应力监测可手动或自动进行。自动监测需要使用多通道数据采集系统。钢筋计和锚索计与多通道数据采集仪相连。数据采集系统将数据访问到采集系统，并将其上传到云平台进行实时在线监测。自动监测的优点是受环境因素影响较小，采集间隔较短（低至每分钟一次），使监测数据更加准确。

2.43D激光扫描监测技术

深基坑监测引入自动化监测技术之后，3D激光扫描成为常用技术形式之一。它是通过高速激光扫描测量监测对象，获取监测对象的三维坐标，在此基础上构建监测对象的三维模型。3D激光扫描监测技术的原理基础是激光测距原理，能快速测定规模较大且密集的监测对象的三维坐标。较之测量作业的传统模式，这种先进技术提升了测量精准度和工作效率。3D激光扫描技术的自动化程度很高，它对数据采集和分析的处理速度极快，工作效率大幅度提高，相关信息的动态调整更加方便快捷，便于深基坑监测作业的顺利实施。而且3D激光扫描技术的测量监测不需要接触监测对象，省去了使用反射棱镜等仪器设备的过程。该技术尤其适用于地质条件复杂恶劣的环境监测，在极端环境下也能采集到客观准确的深基坑数据，为深基坑作业过程和质量控制提供有力数据支持。

2.5支护桩倾斜监测

支护桩倾斜监测（深层水平位移）采用导向轮固定倾角仪或滑动倾角仪。基坑开挖施工过程中造成土体扰动和卸荷效应，导致基坑周边土体应力发生显著变化，并且由于土体卸荷效应和支护结构变形造成基坑周边的地表及建构筑物发生相应位移。基坑自动化深层水平位移监测通过对支护结构竖向分布的水平位移监测、整理和分析，判断基坑支护结构的受力状态、周围是否存在软弱土层，还可以指导设计和施工。在基坑周边区域中间设置一个监测孔，并提前将测斜管埋入监测孔内。

2.6数据采集系统

基坑⼯程监测环节涉及多种不同结构及种类的智能传感设备，这就需要研发与之相匹配的数据采集方法，以满足应用要求。在该系统内，数据可通过信息转换、信息处理、信息发送等流程，将智能传感器输出电压及电流等信号转换为数字信号，通过数字信号分析的方法获取相关信息。此外，在数据采集系统设计过程中，还应综合考量环境因素、天气因素及灾害因素等影响，利用设置保护外壳、电磁屏蔽装置等方式，减少外界因素对数据采集系统运行产生的威胁。还应优化系统智能复位功能，当系统运行存在故障问题时，可利用复位的方式实现修复及重启，强化系统错误应对能力。

结语

随着物联网、大数据、智能化、BIM等时代的到来，基坑支护自动化监测系统将会越来越成熟，物联网技术应用更加广泛，通过结构感知、数据分析、预警预报的思路，让建筑结构有了感觉，通过智能传感器的嵌入，将物联网与互联网相结合，实现人与物的整合，在这个整合的网络当中，通过对人员、机器、设备与基础设施实施实时的管理和控制，相关管理人员和专家可以进行更加精细和动态的方式管理和决策，达到智慧状态，提高结构的健康水平。随着BIM等技术的发展，结构监测可视化将成为现实，通过植入传感器，对整个建筑进行全寿命周期的监测已经逐步实现，让工作更加简单有效，让建筑更加安全。

参考文献

[1]王鹏,王宇,胡文奎,等.自动化监测系统在城市深基坑监测工程中的应用[J].城市勘测,2017(6):122-125.

[2]何衍兴,梅甫定,申志兵.我国尾矿库安全现状及管理措施探讨[J].安全与环境工程,2009,16(3):79-82.