自动化监测技术在深基坑监测中的应用

自动化监测技术在深基坑监测中的应用

庞皓

广东省珠海工程勘察院 珠海市 519000

摘要：当前我国现代化建设项目工程规模越来越大，对深基坑监测的要求越来越严格，为了进一步促进深基坑监测质量的提高，相关人员应针对全站仪监测技术、3D激光扫描监测技术、光纤传感监测技术等各种自动化监测技术进行深入研究。积极借鉴和参考相关案例，合理分析和梳理自动化监测技术在深基坑监测中的具体应用，以保证建筑工程深基坑监测作业的高效开展。

关键词：自动化监测技术；深基坑监测；应用分析

引言

随着我国城镇人口的增长，建筑和市政交通等工程的数目和规模越来越大，其中以深基坑为代表的施工也越来越多。但是，深基坑的施工场地往往是一个比较复杂、比较困难的区域，这就要求在其施工过程中，既要保证其安全，又要保证其质量。为此，应结合工程实际，结合工程实际，采用先进的自动监控技术，以达到更好的效果和更好的效果。

1自动化监测技术

自动化监测技术涵盖大数据技术、物联网技术等先进技术，通过在监测对象的各种构造部位设置传感器，实时采集监测对象的动态数据，将所有监测数据汇聚到控制中心，由技术人员利用自动化监测系统分析处理数据信息，对基坑受力状态实况和不利变化趋势做出准确评估。随着自动化监测技术在基坑监测中的作用越来越明显，这种技术的应用价值已经被越来越多的施工人员认可，这种技术的先进性非常突出，能够节省大量人力资源。即便基坑开挖环节给现场监测带来诸多困难，自动化监测仍然能够圆满完成监测作业，有效确保数据采集和信息传输不会中断，技术人员能够通过现场监测数据变化进行动态分析，对风险因素的影响趋势进行提前预判及预防。自动化监测技术在基坑监测作业中具有下列优势：

1.1自动化监测技术具有及时性优势

自动化监测技术对基坑作业进行实时监测，一旦察觉到作业过程存在异常迹象，就会第一时间向现场施工和管理人员做出反馈，从而及时采取针对性的补救措施。

1.2自动化监测技术具有准确性优势

自动化监测仪器设备监测精准度高，运行安全稳定，同时能实现表格的自动生成和数据信息传输，还能对岩土结构的动态趋势进行直观反映，确保数据准确可靠。

1.3自动化监测技术具有连续性优势

在基坑监测的传统模式中，作业人员需要进行交接班，也有可能因为其他原因导致监测中断；而引入自动化监测技术之后，基坑监测可达到全天候、无死角地进行实况监测，即使天气条件恶劣或极端天气也能正常监测。

1.4自动化监测技术具有延展性优势

自动化监测技术不但能准确监测基坑变形动态，还支持压力计和雨量计的接入监测，这种良好的延伸性确保基坑监测形成立体监测体系。

2深基坑工程中自动化监测技术

2.1深基坑工程中全站仪监测技术

采用自动化监测技术对基坑作业进行监测，全站仪是监测仪器设备的重要组成部分。全站仪的自动化程度很高，它是由马达给予驱动力，实现对监测对象的自动检索和跟踪，以及准确识别。监测对象只要设置了目标棱镜，全站仪就可完成接下来的自动瞄准和定时。技术人员结合预定任务在全站仪上设置相关技术参数，由全站仪完成对监测对象的距离、角度，以及三维坐标的自动数据采集、测量及储存，同步利用光纤和无线网络完成数据信息传输。数据处理中心接收到数据信息后完成数据的自动分析处理，结合分析结论及时发布预警信号，为深基坑施工提供安全保障。

2.2深基坑工程中3D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。

2.3深基坑工程中光纤传感监测技术

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。

3自动化监测技术在深基坑工程中应用研究

3.1设置后视基准点

鉴于此次深基坑自动化监测的主要仪器是全站仪，须首先布设后视基准点。在深基坑边坡选择变形风险威胁不到的位置为基准点点位，通常情况下应布设3个基准点，基准点布设完成后，须对其进行点位精准度的定期复检，一般是一周一次，测试基准点有无出现位移变形等状况，为数据采集的准确性提供保障。

3.2设置自动化监测点

在设计图纸和其他参考资料的基础上，结合深基坑作业现场的具体情况对自动化监测点位进行合理布设，以使数据全面准确为宜。布设不同类型的监测点时，需注意相应的布设要点，具体如下：

土体位移监测点布设。对于这种监测点位的布设，首先须选择适用的测斜管，管材材质须为高强度PVC管材。测斜管向土体内部楔入，保证其长度稍微长于测斜孔；严密封堵测斜管端口防止进入杂物。传感设备应用钢管连接，且其一端采用刚性连接方式，另一端设置万向节。完成侧斜管布设后，用黄沙等将其覆盖，以免被移动。

支撑轴力监测点布设。轴力监测点位的布设须结合实际需要，对布设方式进行合理选型。如果轴力监测点位的布设位置位于钢筋混凝土的支撑结构上，则要把钢筋应力计布设在结构四角的主筋上，与支撑方向保持平行状态，以焊接作业方式进行安装。焊接作业时要以湿毛巾保护应力计不受伤害。具体到钢管支撑轴力监测点位的布设，监测点位宜选择在钢支撑结构中，表面应变计等种类测量仪器宜安装在钢支撑结构的两边，以焊接作业方式完成安装与固定作业，与支撑方向保持平行状态，钢支撑结构要与应变计紧密结合。

位移监测点布设。深基坑施工过程中还要对区域周边建筑物和地表进行位移变形等安全风险监测。这些监测点位的布设第一钻孔作业，成孔后楔入螺纹钢，以120mm的钻孔直径为宜，螺纹钢筋的直径是22mm。钢筋楔入后以细沙填满并夯实，以将监测点位固定，确保监测点位采集数据的准确性。螺纹钢筋上面套装微型棱镜，保证高于地面5mm的中心位置，用保护罩对棱镜进行套装保护。对于地表位置监测点位的布设，其位置须位于距离深基坑外围一侧的1—3m处。

深层水平位移监测点布设。监测点位布设所用的测斜系统和测斜仪均为固定形式的，数据采集器、倾斜传感器及适量测斜管共同构成固定测斜系统。在监测区域实施钻孔作业，成孔后楔入测斜管，对变形风险方向进行预判。测斜管必须保证有一对沟槽向该方向的固定指向，倾斜传感器的头部和尾部连接起来，保持3m的间距。安装位置顺着侧斜管沟槽即可[4]。如果监测作业区域内出现变形风险，埋设倾斜传感器就会被带动，数据采集器就会实时获取倾斜传感器的实时数据，通过远程传输方式向服务器发送，由服务器内部的专业软件分析处理数据信息。

3.3制定深基坑中自动化监测方法

深基坑位移监测。自动化应变计、钢筋计、全站仪及测斜仪是此次深基坑自动监测作业的主要仪器设备，由它们完成对深基坑水平和垂直方向的位移实况监测。监测作业方法可结合实际需要，在坐标法或三角高程法中合理选择。监测作业的基础是后视基准点，测量距离的精准度的修正以温度补偿形式进行，轴系误差的消除利用双盘位法完成，保证达到技术标准设定的数据精准度。

深基坑土体侧斜。深基坑的土体测斜作业，传感器的安装作业原则是由下往上，这样可精准测定监测对象的偏角值。以每个测斜管第一次测量采集到的数据设定成该监测点位的初始值，把该初始值比对深基坑作业过程的监测数据，两个数据之差就是累计得到的水平位移值。

深基坑支撑轴力监测。对深基坑实施支撑受力监测，对传感器在没有受力时的频率数据进行复核，以此数据比对标定频率数据，以此保证测量作业的精准度。监测过程要两次测回测定初始值，最终的初始值数据须取两次测回数据的平均数据。具体到后续深基坑作业过程中动态监测的日常操作，在计算差值时严格遵从初始值基础，根据深基坑支撑轴力的动态变化趋势进行精细掌控，为深基坑结构达到应有的安全稳定性提供有力保障。在此次监测中，要确保测量结果误差符合要求。

近年来，随着城市建设的不断发展，工程建设不再局限于地面建设，城市地下空间的开发愈发频繁，随之而来的就是基坑工程的大量建设。与此同时，基坑工程变得愈发复杂，相应基坑工程的监测变得尤为重要。基坑监测技术也逐步由人工监测向自动化监测领域发展。

相比人工监测，自动化监测可以利用不同的传感器与监测设备相连，即时获取各个监测仪器的数据，实现对基坑全天候动态监测，不但可以节省人力成本，而且可以更加高效准确地对监测点位进行实时监测。

4结束语

综上所述，建设项目基坑施工过程中，开挖卸荷会导致土体应力发生变化，从而使围护结构产生位移，基坑外侧土体和建筑物也会随之出现沉降或是位置移动等现象。只有严密监测基坑的变化情况，才能科学合理地规划后期施工的具体开展。在各种高新技术普遍应用的助力下，我国基坑监测技术不断向智能化、自动化方向发展。

参考文献

[1]孙元帝,孟凡明,孙志铖,孙建.自动化监测系统在深基坑监测中的应用[J].工程技术研究,2020,5(05):59-60.

[2]马涛,赵彦军,张伟.自动化监测系统分析深基坑监测的可靠性[J].北京测绘,2019,33(11):1356-1359.

[3]王鹏,王宇,胡文奎,林祥宏.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,(06):122-125.