深基坑工程自动化监测技术与实践

深基坑工程自动化监测技术与实践

薛华 

赛昂斯（深圳）智能科技有限公司  广东深圳  518000

摘要：通过监测和预警，基坑工程可以及时发现安全隐患，并采取措施保护基坑及周边建筑物的安全。传统的基坑监测主要依靠手动和定期的现场测量，存在工作量大、易受环境和现场条件影响、可能出现系统错误和人为错误等问题。相比之下，自动化监测技术具有自动实时采集、传输、计算、报警等优势，并能扩展到全方位的立体监测系统，确保施工过程的顺利进行。

关键词：深基坑；自动化；监测；

1.引言

传统的基坑监测方法存在一些问题，包括工作量大、易受环境和现场条件影响以及可能出现系统错误和人为错误等。因此，在现代化建筑施工中，越来越多地采用了自动化和数字化监测技术来改善基坑监测的效率和精确性。

现代化的基坑监测技术利用先进的传感器和数据采集系统，可以实时、准确地监测和记录基坑工程中的关键参数，如土体位移、地下水位、周边结构变形等。这些传感器可以自动获取数据，并通过无线通信技术将数据传输到中央监控系统中进行分析和处理。

使用数字化监测技术可以大大提高基坑监测工作的效率和精确性。与传统手动测量相比，数字化监测技术可以实现实时、连续的数据采集，避免了人为误差和测量间隔带来的不确定性。同时，监测数据可以直接存储和分析，可以更好地发现异常情况并及时采取措施进行调整和修复，从而保证基坑和周边建筑物的安全。

2.基坑施工监测对象

2.1基坑支护结构位移信息

基坑支护结构位移监测是确保基坑工程安全的重要环节，包括竖向位移监测和水平位移监测。为了保证监测结果的准确性，施工单位应根据项目现场具体情况采用现代化监测设备和技术进行监测。在竖向位移监测方面，可以采用测斜仪、测量管或自动水准仪等设备。这些设备能够实时监测支护结构的竖向变形情况，并将监测数据传输到中央数据库进行分析和处理。在水平位移监测方面，可以采用全站仪、GNSS定位系统或激光扫描仪等设备。这些设备能够实时监测支护结构的水平位移情况，并提供精确的数据用于分析和评估。监测数据的整合工作由专业技术人员负责，他们将日变化数据和总变化数据进行整合，并绘制位移变化图纸。通过对位移情况的判断，结合设计要求和安全标准，评估基坑支护结构的稳定性。评估结果应与安全范围进行比较，以确定支护结构是否处于安全状态。如果位移超过安全范围或出现异常变化，应及时采取相应的措施，如调整支护结构、增加支护材料或停工等，以确保基坑施工的安全性和稳定性。

2.2基坑支护结构内力信息

基坑施工过程中的技术难题如果未及时解决，确实可能对基坑结构的稳定性产生不利影响。由于基坑结构承受着土压力等外部荷载，一旦出现形变现象，可能会导致严重的安全事故。在基坑监测中，支护结构内力监测是其中的重点。通过监测支护结构的内力变化情况，可以了解支护结构的受力状态，进而判断结构的稳定性。因此，对于控制结构形变来说，支护结构内力监测至关重要。为了提高监测结果的准确性，在基坑开挖阶段应当设置应力计或应变计等专用监测设备。这些设备可以安装在指定位置，用于收集基坑表面及内部结构的应力变化特征。通过实时监测和记录，可以及时获取支护结构的应力变化信息，有利于发现异常情况并采取相应的处理措施。在实际监测中，还需要注意监测设备的布置合理性和灵敏度的选择。监测设备的布置位置应覆盖基坑支护结构的关键区域，并考虑结构的变形特征。同时，选择合适的灵敏度以及监测频率，确保监测数据的准确性和及时性。

2.3地下水位与基坑外土体变化信息

在部分建筑工程所处地区，地下水储量丰富，这会对施工环节产生一定影响，特别是地下水位和坑外土体的干扰因素。为了更加确切地了解这些因素的影响，需要进行地下水位和坑外土体的监测。在地下水位监测方面，一种有效的方法是将水位计量装置设置在水位管中，这样可以提高水位监测结果的准确性。通过在水位管中安装水位计量装置，可以直接测量地下水位的变化情况，并获取准确的监测数据。这样，便能及时了解地下水位的波动情况，以便采取相应措施来应对可能对建筑基坑结构产生的水位上升或下降的影响。另一方面，在进行坑外土体监测时，可以在施工现场的指定位置设置观测孔，这样就能获得有关坑外土体变化特征的信息。观测孔通常通过钻孔等方式建立，以实时观测观测孔内土体的变化情况。通过监测观测孔，可以了解土体的水分含量、密实度等重要指标的变化情况，从而评估土体的稳定性，并及时采取必要的支护措施。在进行地下水位和坑外土体监测时，需要注意选择合适的监测设备，并合理布置。水位计量装置和观测孔应设置在关键区域，以全面覆盖监测范围，确保获取准确的监测数据。

3.基坑支护监测点布置

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3.1支护桩倾斜监测（深层水平位移）

在支护桩倾斜监测方面，常采用导向轮固定倾角仪或滑动倾角仪。这些仪器能够准确测量支护桩在水平和垂直方向上的倾斜角度，从而判断支护结构的受力状态和周围土层的情况。基坑开挖施工会引起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。这些变化可能对地表和建筑物产生位移等影响。为了及时监测和掌握基坑施工过程中土体的变形情况，可以采用基坑自动化深层水平位移监测技术。基坑自动化深层水平位移监测的核心是通过监测、整理和分析支护结构竖向分布的水平位移，来判断支护结构的受力状态和周围土层的情况，以指导设计和施工。具体操作是在基坑周边区域中间设置监测孔，并将测斜管埋入监测孔内。每隔1~2米设置一个导轮式固定测斜仪。这样可以实时监测支护结构周围土体的水平位移情况，及时发现变形异常，并采取必要的措施来保证支护结构和周边土层的稳定性。

3.2调制解调器及接收设备

对于测斜传感器和锚索传感器的埋设，需要根据设计要求和现场实际情况进行安装。通常情况下，测斜传感器会埋入在测斜孔内，用于监测土体的倾斜变形情况。而锚索传感器则会与锚索一同埋设，用于检测锚索的受力状态。为了实现数据采集，需要将测斜仪传感器和锚索传感器通过数据布线与数据采集箱连接起来。数据采集箱负责接收传感器采集到的数据，并进行存储和整理。采集到的数据需要通过调制解调器传输至接收设备。调制解调器能够将数据以适合传输的格式进行调制和解调，以保证数据传输的稳定和可靠。

3.3锚杆锚索应力监测

锚杆锚索的应力监测可以使用锚索测量仪和钢筋测量仪。其中，锚索测量仪用于监测锚索的轴向力、拔出力和张力，而钢筋测量仪则用于监测锚杆的轴向力。应力监测可以手动进行，也可以采用自动监测方式。对于自动监测，需要采用多通道数据采集系统。这种系统能够同时连接多个锚索测量仪和钢筋测量仪，通过多通道传输将数据采集到一个集中的数据采集仪中。数据采集系统会将采集到的数据传输至云平台进行实时在线监测。通过云平台，可以实现对锚杆锚索应力的即时监测和远程访问。这样，工程人员可以随时查看监测数据，并及时采取相应的措施。

4.监测数据实时检查

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采集的数据会经过采集处理平台进行处理和校正，然后存储在系统监控平台的数据库中。这样可以确保数据的准确性和完整性。基坑在线监测系统通常会实现监测结果的在线发布和预警功能。监测结果会在系统监控平台上进行展示，并根据设定的监测指标和预警阈值，及时生成预警信息。这样可以帮助工程人员及时了解基坑的变形情况并采取相应的措施，确保工程的安全。对于基坑变形自动化监测数据，你可以通过手机或电脑联网后，实时动态地查看监测数据。通过访问系统监控平台或安装相关的监测数据查看软件，你可以随时查看基坑的变形趋势、监测数据曲线、预警信息等。这为工程管理和决策提供了方便和及时的支持。

5.结束语

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随着物联网、大数据、智能化和BIM等技术的进步，地基支撑的自动化监测系统将变得更加成熟。物联网技术的应用范围也将扩大，通过结构感知、数据分析和预警预测，实现对建筑结构的感知。同时，通过智能传感器的嵌入，结合物联网，人与物的融合将得以实现。在这个整合网络中，人员、机器、设备和基础设施可以实时管理和控制，使相关管理人员和专业人员能够进行更精细、更动态的管理和决策，从而实现智能化，并提高建筑结构的健康水平。

参考文献

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