自动化监测技术在基坑监测中的应用分析

自动化监测技术在基坑监测中的应用分析

黄学超,凌源

西安市勘察测绘院 陕西西安 710054

摘要：自动化监测技术在基坑监测中的应用旨在提高监测效率、数据准确性以及施工安全。传统监测方法存在数据获取困难、频率低、人力成本高等问题，而自动化监测技术通过传感器、数据采集系统、数据分析算法等实现实时监测和远程控制，极大地改善了监测流程。本文对自动化监测技术在基坑监测中的应用进行了分析。通过本文的研究，我们有望深入理解自动化监测技术在基坑监测中的价值，为基坑工程的安全施工与管理提供有力支持。

关键词：自动化；监测；基坑

1.引言

随着城市化进程的不断加速，基础设施建设成为现代社会的重要组成部分。而在基础设施建设中，基坑工程作为各类建筑项目的重要前期工程，其施工安全与效率直接关系到后续建筑工程的顺利进行。然而，由于基坑工程涉及地下开挖、支护等复杂环境，监测工作显得尤为关键。传统的基坑监测方法存在着人力成本高、监测频率低、数据获取不及时等问题，因此，引入自动化监测技术成为解决这些问题的有效途径。

自动化监测技术作为近年来快速发展的领域，在基坑监测中展现出巨大的潜力和应用前景。其通过传感器、数据采集系统、数据分析算法等手段，可以实现对基坑工程施工过程中的变形、沉降、支护结构稳定性等关键参数的实时监测与分析，为工程管理者提供及时的决策依据，从而确保基坑工程的安全施工和优化管理。

2．自动化监测技术的基本原理和特点

自动化监测技术在基坑监测中的应用基于一系列传感器、数据采集系统、数据分析算法以及远程通信技术，旨在实现实时、准确地监测基坑工程的各种参数变化，从而提供及时的信息供工程管理者做出决策。

自动化监测的关键在于传感器，它们能够实时感知不同参数的变化，如位移、倾斜、应力、压力等。这些传感器可以是激光测距仪、倾角传感器、应变计等，能够精确地测量基坑环境中的物理量。

传感器所获得的数据需要被捕获、记录和存储。数据采集系统负责将传感器生成的模拟或数字信号转换为数字数据，并将其传输到后续处理环节。收集的数据需要进行处理和分析，以便提取有用的信息，数据分析算法可以识别出异常情况、变化趋势，甚至进行预测性分析。这些算法可以基于机器学习、统计学等方法。

自动化监测技术能够实时地获取数据并传送到中央系统，使工程管理者能够迅速了解基坑状态，做出快速反应。使用先进的传感器和精密的测量方法，自动化监测技术能够提供高精度的数据，以便精确分析基坑的变化情况。并且，同时监测多个参数，如位移、倾斜、应力等，从而全面了解基坑工程的状态。自动化监测技术不需要人工干预，从数据采集到分析都可以自动完成，减少了人力成本和操作风险。远程通信实时监控工程状态，一旦出现异常情况，系统可以自动发出警报或预警，提醒管理者采取措施。最后，将数据以图形、图表等形式进行展示，使得数据更易于理解和分析，同时能够生成报告以备后续参考。

3.基坑工程中的常见自动化监测技术

3.1全站仪监测技术

全站仪监测技术在基坑工程中是一种常见的自动化监测技术，它通过使用全站仪设备，可以实时、精确地测量和监测基坑工程中的各种参数和变化。

全站仪可以测量各种物体的位移，包括地面、支护结构、建筑物等。通过定期测量，可以了解基坑周围环境的变化以及是否存在下沉、移动等问题。全站仪能够测量物体的倾斜角度，如建筑物的倾斜情况，以及支护结构是否发生倾斜。这对于保持基坑支护结构的稳定性至关重要。在基坑附近的建筑物也可能受到基坑施工的影响而发生变形。全站仪可以监测建筑物的变形情况，及时发现并采取措施。全站仪可以准确地测量地面标高，从而掌握基坑的深度和变化情况。

通过全站仪，可以对基坑支护结构进行精确测量，了解其稳定性和变形情况，从而采取适当的补强措施。全站仪具有高度的测量精度，能够以毫米级甚至更高的精度测量位移、倾斜等参数，保证了监测数据的准确性。全站仪不仅可以测量位置的变化，还可以测量角度、高度等多种参数，提供全面的监测信息。而且，全站仪操作相对简单，测量过程大多数是自动化的，减少了人工干预和操作误差。

3.2三维激光扫描监测技术

三维激光扫描监测技术是基坑工程中的另一种常见自动化监测技术，它通过使用激光扫描仪对基坑及其周围环境进行高精度的三维扫描，以获取详细的地形和结构信息。

三维激光扫描可以快速、准确地获取基坑地面的三维地形信息，包括地面高度和轮廓，这对于了解基坑深度以及地面变化情况非常有用。通过多次扫描，可以捕捉支护结构的变形情况，如土体的沉降和支护结构的形变，帮助及早发现问题。基于三维激光扫描生成的点云数据，可以进行土方计算和体积计算，以便掌握基坑内土方的变化量。如果基坑附近有建筑物，三维激光扫描技术可以监测建筑物的变形情况，保证其稳定性。通过比较不同时间点的扫描数据，可以进行变形分析，了解基坑支护结构的变化趋势。

三维激光扫描技术具有高度的测量精度，能够捕捉到毫米级甚至更小尺度的变化。扫描结果生成点云数据，包含了基坑和周围环境的完整信息，可以用于详细分析和建模。与传统测量方法相比，三维激光扫描可以更快速地获取大量的数据，提高了监测的效率。激光扫描是一种非接触性测量技术，不需要物理接触目标，减少了操作风险和干扰。三维激光扫描技术可以在白天、夜晚甚至恶劣天气下工作，不受环境限制。通过软件处理，点云数据可以生成真实感的三维模型，便于可视化分析和展示。在不同时间点进行多次扫描，从而实现多时刻监测，对比数据以分析变化。

4.自动化监测技术在基坑监测中的应用

比如在城市地铁站基坑监测中，自动化位移监测和基坑变形预警系统的应用是非常重要的，以确保地铁站基坑工程的施工安全和稳定性。

在地铁站基坑施工过程中，可以使用全站仪、激光测距仪等传感器设备，将这些设备放置在关键位置，并通过自动化监测系统对其进行监控。这些传感器会实时测量地表、支护结构等关键点的位移变化，然后将数据传输到中央控制中心或云平台。在基坑周围设置传感器设备，如全站仪，以固定的时间间隔自动进行测量。这些传感器可以放置在地表、支护结构、建筑物等关键位置。传感器获取位移数据后，数据会被采集并通过无线通信或有线网络传输到中央控制中心。中央控制中心的监测系统会对传感器数据进行分析和处理，生成位移变化的趋势图、图表等可视化信息，供工程管理者分析和决策。

基坑变形预警系统旨在通过自动化监测技术提前发现并预警潜在的基坑变形问题，以便及早采取措施避免安全风险。预警系统会利用传感器测得的位移数据进行分析，运用数据模型和算法检测位移变化是否超出安全范围，以确定是否存在潜在的基坑变形风险。系统会根据工程的具体情况设置位移变化的安全阈值，超过该阈值就会触发预警。如果位移变化超过安全阈值，预警系统会自动发出警报通知工程管理者。通知方式可以是短信、邮件、手机应用等，以确保工程人员及时知晓。工程管理者收到预警后，可以根据预警信息采取相应的措施，如增加支护措施、加强监测频率等，以降低变形风险。

通过自动化位移监测和基坑变形预警系统的实现，地铁站基坑工程的施工过程能够更加安全、可控，及时发现问题并采取措施，避免潜在的风险。

5.总结

自动化监测技术在基坑监测中的应用涵盖了多个方面。例如，在基坑变形监测中，自动化技术能够实时监测支护结构的变形、土压力的分布，为工程管理者提供及时的变形趋势和稳定性信息。此外，自动化监测技术还可以进行基坑内部的位移监测，以及支护结构的倾斜监测。这些应用案例为基坑工程的安全施工和管理提供了有力支持。

自动化监测技术的优势在于实时性、高精度、多参数监测、远程监控和预警等方面。然而，也存在技术成本、数据隐私和安全等方面的挑战。未来，随着技术的不断发展，自动化监测技术在基坑工程中将进一步完善和普及，为工程管理者提供更多有效的手段来确保基坑工程的安全、稳定和高效施工。

参考文献：

[1]高开强.自动化监测系统在深基坑工程中的应用及可靠性分析[J].经纬天地,2021(01):75-78+86.

[2]刘佳.自动化监测系统在深基坑监测中的运用[J].黑龙江水利科技,2021,49(07):173-175.