简述一种全智能多线沉降监测装置及方法

简述一种全智能多线沉降监测装置及方法

黎绍邦

广州市城市建设工程监理有限公司   510600

摘要：随着现代建筑行业的发展，各种复杂而大型的建筑工程相继出现。因大型建筑工程的建设规模庞大、建筑面积广、开挖深度深等特点，有的工程在建设过程中会导致工程主体或工程主体周边出现局部沉降现象。为防止沉降现象导致安全事故发生，沉降监测就成为了工程建设不可或缺的一项重要工作。沉降监测可以直观的看出工程主体以及周边沉降的形变情况，但现阶段人工测量存在人力投入较大、不专业人员测量导致数据出现偏差、恶劣天气无法进行测量等风险。本文分析现有沉降监测措施，结合新型多线激光雷达技术，提出一种全智能多线沉降监测装置及方法，更准确、更及时、更效率的进行沉降监测，并对突发异常情况进行预警。

关键词：沉降监测  全智能  多线激光  装置及方法

0. 引言

随着建筑业的蓬勃发展，社会上各种复杂而大型的建筑工程日益增多，尤其以地下复杂大型建筑工程最为突出。地下复杂大型建筑工程的兴建，改变了地面原有的状态，并且对于建筑工程的地基施加了一定的压力，这就必然会引起地基及周围地层的变形。为了保证建筑物的正常使用寿命和安全性，并为施工过程中提供可靠的资料及相应的沉降参数，建筑工程沉降监测的必要性和重要性愈加明显。

在地下工程施工过程中，由于明、暗挖等方式的降水施工会对工程基坑结构以及周边的原有建筑物产生沉降影响，导致地面坍塌、地陷等次生事故发生。为减低事故发生的风险概率，作为监理单位，需要每天专门安排专职人员使用测量工具来进行人工复测工程基坑结构及原有周边建筑物的沉降变化情况，从而确认施工单位及第三方的数据监测结果并判断各阶段工程及周边环境是否处于安全可控的状态。但是，现阶段的沉降监测利用人工测量需要投入的人力、设备、时间较多，采用人工测量时，不专业的人员操作有可能导致结果偏差，而且遇到雷雨天等恶劣天气也会影响监测工作的开展，无法第一时间掌握最新的沉降变化情况。所以为了改善这一情况，本文提出了一种全智能多线沉降监测装置及方法。

1. 地面沉降

1.1地面沉降介绍

地面沉降是指由于自然因素或人类工程活动引发的地下松散岩层固结压缩并导致一定区域范围内地面高程降低的地质现象，是一种缓变性地质灾害。

1.2地面沉降的危害

我国长江三角洲、珠江三角洲、华北平原、汾渭盆地等地区地面沉降灾害日趋严重，并伴生了其它灾害。目前，全国遭受地面沉降灾害的城市超过50个。地面沉降造成建筑物地基下沉、地面塌陷、房屋开裂、地下管道破损、井管抬升、洪涝及风暴潮灾害加剧等一系列问题，给国民经济造成巨大的损失。地面沉降灾害具有形成时间长、影响范围广、防治难度大、难以恢复等特点，已成为影响我国区域经济社会可持续发展的重要因素之一。

2. 沉降监测

2.1沉降监测简介

沉降监测是一种测量和记录土地表面随时间变化的过程，通常使用高精度仪器和设备。通过比较测量结果，我们可以确定土地的沉降或抬升情况，以及其速率和空间分布。

2.2沉降监测方法

常见的沉降监测的方法可以分为直接测量和间接测量两种：

1）直接测量方法

直接测量法是指使用测量仪器直接在土地表面上进行沉降测量的方法。常见的直接测量仪器包括水准仪、全站仪、测量棒等。通过在不同时刻进行测量，我们可以得出土地表面的沉降或抬升情况。

2）间接测量方法

间接测量法是通过监测建筑物、管线或其他固定物体的沉降情况来间接评估土地的沉降或抬升情况。这种方法常用于城市建设项目或沉降监测网络中，利用测量仪器或传感器定期监测固定物体的位置变化来判断土地的沉降情况。

2.3传统沉降监测的优缺点

直接测量方法是施工现场沉降监测使用最多的，也是最传统的方法。这种方法可以最直观的以数据直接体现出地面沉降的变化。依据每次测量出现的数据与上一次测量的数据计算出数据差，即可得到两次测量期间的位移。但这种方法存在一定弊端：1.直接测量法需要一人操作水准仪或其他专业仪器，一人带着塔尺到每一个测量点进行测量，投入的人力、设备、时间较多；2.采用人工测量时，不专业的人员操作有可能导致结果出现偏差；3.如果遇到雷雨大风等恶劣天气也会影响监测工作的开展，无法第一时间掌握最新的沉降变化情况。

3. 全智能多线沉降监测装置及方法

3.1提出目的

现阶段，地下复杂大型建筑工程行业正蓬勃发展，为严格杜绝一切地面塌陷事故的发生，必须严密掌握工程基坑结构稳定情况以及原有周边的建筑物沉降变化情况，因此更准确、更及时、更效率的监测方法则显得尤其重要。本装置及方法融入智能化监测手段进行数据收集、记录、反馈和预警体验，从而实现24小时不间断监控、预警沉降变化是否在安全可控范围内。

3.2监测装置的运行原理及方法

本监测装置跳出单一平面的布点监测传统思维，在可监测范围内的多个不同平面分别布点进行沉降监测。利用监测主装置的多线激光雷达功能，对各监测点有序进行24小时的沉降监测，形成监测范围内的激光监测网。

实施监测前，在监测原点上安装监测装置，并设置现场监测点及周边建筑物、地面等监测点。监测装置由主杆体、多线激光雷达、数据收集箱和信号发射器组成，监测点为反射片。监测装置安装完成后，利用电脑设备根据国家规范、标准及具体设计要求等对工程沉降监测预警值进行设置，信息存储在数据收集箱内。

监测方法：1.设置好监测点并进行编号，利用多线激光雷达与监测点的激光对射确定监测点的位置，并通过电脑记录和设定对应编号；2.监测装置通过多线激光雷达与监测点的激光对射，形成最初的监测值，数据记录在数据收集箱，同时传送到用户设备；3.监测装置24小时对已设置的监测点进行实时监测，每进行一轮记录一次数据，数据记录在数据收集箱，同时传送到用户设备；4.当某监测点沉降值达到设定的预警值时（与初始监测值对比）或出现异常时，记录预警或异常数据并通过信号发射器自动发出报警提示到用户设备端，实现实时监控，提前预警。

监测过程中，监测装置实时对监测点位沉降情况进行监测，记录数据，数据统一存储在数据收集箱。当监测到某监测点沉降值达到预警值范围或异常时，监测装置通过信号发射器自动发出报警提示到用户设备端，做到提前监控、提前预警、提前防范，杜绝一切地面塌陷事故的发生，掌握工程基坑结构稳定情况及原有周边的建筑物、地面沉降变化情况。从而在增加沉降监测频次的同时，减轻监测人员劳动强度，起到24小时远程精准监控，实时无线传输第一时间获取沉降隐患提示报送的作用，实施准确掌握施工地点及周边建筑物、地面的沉降形变信息，有效防范重特大安全事故的发生。

3.3监测装置的优点

本监测装置拟采用目前先进的多线激光雷达作为发射和收集信息的枢纽，做到多点同时监测，24小时不间断监测，数据实时更新、自动记录、及时上传。同时，监测装置可设置警戒值，数据达到警戒值智能警示，为防控提前作出预警。

与现有传统监测技术相比,本监测装置及方法主要体现出以下优点：1.多点同时监测，24小时不间断监测，数据实时更新、预警；2.智能操作，数据一目了然，自动化记录、上传数据，判断更准确，效率更高；3.监测稳定性较强，杜绝工作人员因技术不专业或作弊操作出现的数据偏差；4.消除因恶劣天气等自然气候影响而无法进行环境沉降变化的监测；5.全智能操作简单、便捷、准确；一次性投入，节省人员、设备等高额费用。

3.4监测装置原理示意图

1.主架 2.激光装置 3.反射装置 4.数据存储模块

4. 结语

安全生产是人类生存发展过程中永恒的主题，做好安全生产工作，保证人民群众的生命财产安全，是实现国民经济可持续发展的前提和保障，更是提高人民群众生活质量，促进社会进步的基础。本全智能多线沉降监测装置及方法，可以在增加沉降监测频率的同时，减少人工的劳动，起到24小时远程精准监控建筑物以及周边沉降情况的作用，有效预警并减少重大事故的发生几率，为保证施工环境安全增添一分保障。

参考文献

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[3]李国梁,钱雨阳.GM（1,1）预测模型在高层建筑物沉降监测中的应用[J].测绘技术装备,2019(2):15-20.