自动化测斜技术在深基坑工程风险管控中的应用

 自动化测斜技术在深基坑工程风险管控中的应用

张涛

深圳市房屋安全和工程质量检测鉴定中心 广东省深圳市 518000

摘要：当前，随着深基坑工程逐渐增多，与以往不同的是，深基坑工程的施工环境变得十分复杂自动化监测技术可进行基坑动态化监测，利用不同的传感器结合监测云平台，即时获取各类监测数据的变化情况。本文主要对自动化测斜技术在深基坑工程风险管控中的应用进行论述，详情如下。

关键词：自动化测斜技术；深基坑工程；风险管控

引言

自动化监测根据测量数据采集手段的不同，一般可分为光学仪器自动化监测和力学传感器自动化监测两种类型。光学仪器类主要有全站仪、激光测距仪等，自动化测量监测点的空间一维～三维坐标变化量；力学传感器类主要有倾斜计、水位计、土压力计、轴力计等，通过应力和变形测量，实现自动化监测。光学仪器自动化监测和力学传感器自动化监测的技术体系相同，都是由现场的传感层、数据采集传输层及服务器云平台层组成，

1自动化测斜技术

（1）监测方式灵活性。该装置地面控制端体积较小，可灵活布置在圈梁内部，不受路面交通等环境影响。（2）变形监测实时性。全自动测斜监测装置通过传感器将围护结构变形数据及时传输至云平台，监测频率可达1次/h，大大提高了施工监测的实时性，使数据采集不受天气影响，可实现全天候24h自动监测。

2深基坑智能监测目的

在基坑施工过程中，为了全面了解地层、地下水、围护结构和支撑体系的变形状态，以及由于施工对周边既有建筑物和管线产生的影响，需进行精确的监控量测，从而达到以下目的:(1)通过实际监测数据与预测数据的比较，综合判断施工工法与施工步序是否满足变形控制需求，为信息化施工提供数据支持。(2)通过监测围护体系的变形和受力情况，了解其变化规律，使整个基坑在开挖期间始终处于安全运营状态。(3)通过监测基坑内外水位变化，控制基坑工程施工降水对周围地下水位下降的影响范围和程度。(4)通过跟踪监测，确保基坑始终处于安全、平稳状态。为提高实时监控效率与预警精确性，设计采用水位计、振弦式轴力计、振弦式钢筋计三种监测仪器与智能监控终端相结合，从而实现智能监测的目的。

3自动化测斜技术在深基坑工程风险管控中的应用

3.1自动化采集数据及无线传输系统

自动化测斜技术在深基坑工程风险管控中的应用之一是自动化采集数据及无线传输系统。自动化监测系统由传感器单元、数据采集传输单元、监测信息管理云平台三部分组成，其中，数据采集传输单元是连接传感器单元和云平台的枢纽中心，应设置于通信畅通、干扰较小的区域。现场传感器数据通过采集传输单元自动化采集，再通过无线GPRS发送至监控中心，云平台通过施工区域内覆盖的4G网络，控制设备的采集过程，并进行远程控制。

3.1.1无线数传模块

DTU系列通信模块内置工业级无线模块，支持AT指令集，采用通用标准串口对模块进行设置和调试，提供标准的RS485接口。通过软件多级检测、硬件多重保护机制以保障设备稳定性。支持三大运营商4G/3G/2G网络，接口灵活支持标准RS232、RS485。

3.1.2无线远程数传采集系统满足条件

（1）支持全网通4G/3G/2G网络无线网络。（2）易于安装、维护；使用方便、灵活、可靠，即插即用。（3）可嵌入互联网控制器，具备完整的TCP/IP协议栈及功能强大的透明传输保障机制。（4）可实现点对点、点对多点多种方式的实时数据传输。（5）不依赖运营商交换中心的数据接口设备，可以直接通过Internet随时随地构建覆盖全国范围内的移动数据通信网络。

3.2智能化监测系统

自动化测斜技术在深基坑工程风险管控中的应用之二是智能化监测系统。智能信息采集终端将不间断采集的数据上传至监测系统，可通过系统查看各工程任意时间段的监测数据，并自动生成该时间段曲线图，采集频率可通过监测系统任意设定，可自动生成监测日报，以标准的报告模板导出数据。监测系统可进行联合预警机制动态分析已有数据，通过大数据的挖掘和融合利用算法预测未来数据变化趋势及变化量。通过关联多个监测项，设置预警阀值，设置触发关系，从而实现联动预警，预警方式主要为短信预警、电话语音预警及系统预警。

3.3支撑轴力和水位监测

自动化测斜技术在深基坑工程风险管控中的应用之三是支撑轴力和水位监测。支撑轴力自动化监测和人工监测相比，数据采集和计算方法相同，仅数据采集设备不同。因此，在每一个传感器安装前后，均进行人工监测频率读数值和自动化监测频率读数值的采集对比，根据二者的频率读数差值计算支撑轴力监测传感器观测值的中误差。水位自动化监测采用振弦式渗压计进行观测，根据水深与压力成正比关系的静水压力原理，通过传感器振弦频率的变化间接反算出水位的变化，人工监测采用钢尺水位计进行观测。

3.4固定式测斜仪

自动化测斜技术在深基坑工程风险管控中的应用之四是固定式测斜仪。固定式测斜仪由固定式测斜仪本体、承重定位钢索、数据连接电缆、防水连接插头/插座、管口承重装置、测斜系统数据采集模块、无线数据实时发送模块、系统电源、系统集线箱、平台数据等组成。采用高精度MEMS传感器，最高分辨率可达0.01mm，长期稳定性＜±0.01%。定位钢索单位深度设置卡口，用于定位测斜仪的深度；材料为不锈钢，用以承受测斜系统重量。使用固定式测斜仪，对选取的测斜孔进行自动化测斜数据的采集。现场在测斜管中布设固定式测斜仪，最短5min采集一次数据，固定式测斜仪通过连接无线数据发射模块，可以最短5min一次向监测平台发送实时测斜数据。

3.5压敏式水位测量系统

自动化测斜技术在深基坑工程风险管控中的应用之五是压敏式水位测量系统。1）压敏式水位测量探头。压敏式水位探头，量程位0～50m。2）无线数据发送模块。通过无线数据模块，将采集的数据以无线方式实时发送至数据平台。3）采用可替换的锂电池组。每组电池可用2个月。监测元件使用压敏式水压力计，在现场打好的水位孔中放置压敏式水位监测元件，在水位孔的上部，放置采集模块，采集数据通过轴内置的物联网发射模块，直接将水位原始数据实时发送至监测云平台。平台中将液面高度实时转换和存储为水位高程。不需要人为测量和干预。上述水位测量方法优势：水位数据可以做到最短1min一次测量，并且数据实时上传，不需要人工干预。需要现场监测单位购置压敏式水位测量系统。压敏式水位测量系统精度为1mm，精度高于人工测量手段。同时设备不受天气因素干扰，设备可以重复使用。

结语

总之，深基坑支护自动化倾斜技术是非常重要的建筑工程施工技术之一。建筑工程的建设规模相对较大，深基坑支护相关施工技术的应用可以从根本上强化建设工程的安全性和稳定性，有效减少意外事故的发生，为施工人员的生命安全提供更有效的保障。

参考文献

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