对深基坑工程自动化监测技术分析

对深基坑工程自动化监测技术分析

凌阳春

中交三航（湖南）工程有限公司

[摘 要] 随着社会经济不断发展，我国建筑行业迎来了良好的发展机遇，现阶段，复杂的深、大基坑工程项目增多，复杂的地质条件对深基坑工程施工带来了巨大挑战。作为建筑工程中最基础与最重要的环节，深基坑工程监测效果的好坏将直接影响到整个工程安全与质量。因此，本文基于深基坑自动化监测研究成果，对自动化监测系统进行了分析，探讨了深基坑工程自动化监测技术，希望为深基坑工程提供更准确与有效的监测信息。

[关键词] 深基坑工程 自动化监测 技术应用

1. 前言

当前，对于深基坑工程的检测，建筑行业主要采取人工检测的手段，这一手段比较落后，存在监测时间长、所需人力多、信息反馈慢、对基坑形变和力变等的连续监测难以实现等诸多问题，进而导致不能对深基坑的施工现场进行全面科学的管理和预测。随着科学技术的进步和对光纤传感技术的运用，监测手段逐渐可以实现自动化和全天候监测，监测手段更加科学和智能化。

2. 深基坑自动化监测的现状

通过布置分布式或集点式的光纤传感系统可以实现对深基坑的监测。工作人员根据传感系统收集到的数据进行分析，探究其可靠性和准确性的程度，同时也对光线传感材料的适用性展开观察和研究。借助对深基坑全方面的监测，了解更多深基坑的建筑信息，更好地保障深基坑工程在施工过程中的安全性，并为深基坑的施工提供指导方向和优化实际方案。

近些年来，深基坑自动监测中越来越多的使用到光纤传感技术，监测的结果也越来越准确和越来越高效，在代替人工检测这条路上取得了一些进展。不过，由于光纤材料的稳定性、性能和可靠性仍然还存在一些不稳定因素，需要继续研究和改善。在深基坑的施工过程中，一方面采取传统的方式，如：全站仪、水准仪等，对光纤系统采集到的数据进行复核和验证；另一方面利用光纤传感技术去监测全站仪和水准仪传统检测方式不能监测到的工程部位。通过此两种手段，为深基坑工程搭建一个比较完整的光纤自动化监测系统。

3. 自动化监测系统分析

   1. 自动化监测原则

自动化监测系统可以精准地把深基坑施工现场所发生的问题和时间及时反馈到施工人员和工程项目管理人员处，让他们可以根据设计的情况采取直接有效的解决方案。因此，自动化监测系统在布点的时候就要把测点布置在工程中的不同断面之中，这样可以帮助增加监测数据采集分析的准确性。如果出现意外情况，测点不能布置在同一个断面之中，那也需要布置在相近的断面。另外，传统的人工监测基坑手段反馈信息不及时，很难提前预警，因此对支护结构的监测也需要自动化全面运转的监测系统。除此之外，在监测点的选择上，还要注意一个问题：不能对环境产生不好的影响。

1. 2. 自动化监测原理

自动化监测的原理其实比较简单，首先收集数据，在处理过程中根据参数设置不同的层级，然后再分级对收集到的数据进行整理和分析。而且，数据采集系统还可以提前对数据做出分析，再将数据直接转换成数字信号，最后传输到数据中心进行处理。在此过程中，控制系统和数据采集器共同完成对数据的处理工作，数据处理系统在接受完数据后还要对数据库即时进行更新和管理工作。

4. 深基坑工程自动化监测技术应用

   1. 自动化数据监测

自动化数据监测技术在深基坑工程中的应用，不仅帮助数据监测实现了自动化、流程化和细节化，还能帮助基坑支护的稳定提供判断的数据依据和安全保障。当下，对自动化技术的主要运用是监测基坑的安全性和稳定性，帮助实现基坑监测工作的持续稳定，通过整理和分析所得的数据，实时反馈给基坑建筑施工方，帮助及时调整施工方案和施工进度。

1. 2. 自动化监测技术流程

深基坑的自动化监测流程主要包括外业和内业的相关数据监测和整理分析。外业监测数据的采集方式主要是利用传感器自动采集数据，通过对工程项目全天不间断的监测，借助竖向位移和水平位移两种监测手段，利用有线和无线的方式，在计算机中完成对相关数据的采集。内业的数据采集则主要依据相关的模型预测系统对数据的要求，通过专业的软件来运行，输入自动化成功，实现数据的自动化处理。关于内业的成果反馈，就需要把成果快报及其相关的配套图鉴等内容仪器发送到大平台上。借助互联网监测数据的支持，在内业数据的基础上，达到对监测数据的预分析和浏览判断，直接而客观地反映出监测结果。

在监测流程方面，首先是对操作目标对象对监测，通过数值水平位移监测等其他方式实现自动化操作，使用数据库数据管理的方法，充分运用内业和外业监测数据采集技术软件的作用，自动生成成果预测模式，经过数据处理方法，最终输出成果。配备上对应的配套图鉴后，将所有成果快报在互联网上进行发布。

5. 基坑监测中BIM技术应用的优势

可以把对建筑物的各种监测点都记录在BIM模型中，并根据监测项目、监测重点的不同对监测点进行编号，设置相应的预警值和报警值，这样一旦出现任何情况，都可以在模型中一目了然，找到问题的出处，迅速出具解决方案。

第三方监测单位的监测数据也可以录入到BIM模型中，借助Re-vit二次开发插件可以形成记录表格，并且随着所记载的数据的更新，还可以在模型中及时查看到数据的变化。相比于传统的监测方式，这样可以把施工监测的各类数据都图表化、可视化，方便工程施工人员对此进行管理和控制。在图表的使用中，折线图是经过试验证明最好的数据表示方式，不仅可以直观看到数据的变化趋势，还能依据设定好的不同的预警值显示出不同颜色的折现段，这种数据处理方式，有助于工程管理人员尽快地分析出建筑物变形过大的原因，从而快速地采取措施。

6. 远程监测

图6-1监测点布设和监测点示意图

7. 极坐标监测

基坑顶部水平位移监测控制网一般采用导线网, 平面基准以施工平面坐标系统为基准建立，采用附合或闭合导线形式，将场地附近用于观测监测点的设站点纳入其中，测点监测采用极坐标法，距离需加气象条件改正，测得监测点盘左、盘右的坐标，最后计算监测点盘左、盘右的平均坐标，作为变形监测点当次的坐标测量值。测量原理如图7-1所示，即用水平度盘的盘左、盘右测量出监测点的水平角β，求出监测点方向的方位角α，再用竖直度盘的盘左、盘右测量出监测点的竖直角τ，斜距S需加气象条件改正，计算出水平距离 ，最后计算出监测点的坐标 ， ，为变形监测点的坐标值，用同样的方法计算得到与基坑侧壁方向垂直和水平两个方面的位量。

图7-1 极坐标法监测点图

8. 结语：

随着社会的进步和科学技术的发展，深基坑工程所涉及到的开挖技术和支护技术正在逐渐走向成熟，突破了很多以往工程施工中的难点，取得了不小的进步。不过，仍然有很多技术问题等待着我们在实践中去解决。将自动化监测技术融入到深基坑的整个施工过程中，这不仅可以对整个工程进行全程检测和管控，保证建筑工程项目的安全性，同时还能够提升整个建筑工程的质量和工作效率，对施工具有重大的意义。

参考文献：

[1]杨灵月．深基坑工程自动化检测技术［J］．建筑工程技术与设计，2019，（31）:215．

[2]殷志建．深基坑工程自动化检测关键技术探讨［J］．建材与装饰，2019（28）:16-17．