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

罗黎云

武汉市政工程设计研究院有限责任公司 武汉市江汉区 430023

摘要：基坑施工作为工程基础施工的关键性环节，其施工效果与建筑结构的安全性、稳定性有着直接的关系，但我国各类工程项目日渐实施的过程中，因为工程所处现场的环境条件有着巨大的差异，为了克服基坑施工中的各种地形地质等限制，工程企业必须在基坑施工的全过程中，利用自动化监测技术来开展动态化监测，通过对基坑变形、沉降等的数据分析与获取，来减少基坑施工中的各种安全风险，保持建筑基础结构的稳定性与安全性。当下信息技术的快速发展中，基坑监测领域的自动化监测技术发展潜力巨大。

关键词：自动化监测技术；基坑监测；应用

基坑工程为高危大项目之一，由于深基坑工程受到地质、水文等外界环境影响较大，技术复杂及事故频发，因此在施工过程中应进行监测，确保施工环境及周边环境安全。基坑监测对象为支护结构、周围岩土体和周边环境，各监测对象具体监测内容根据支护结构形式、岩土工程性状及周边环境情况而定。但是目前国内深基坑工程监测大多采用人工测量，耗费人力，且监测成果质量不高。与传统的人工监测相比，自动化监测技术能事项自动实时采集、传输、计算、报警等优势，并能向外延展，形成全方位的立体监测系统，确保施工过程顺利实施。

1自动化监测优势

（1）及时性。采用深基坑自动化监测技术，当基坑监测过程中出现任何异常时，可以及时有效地反馈到一线施工人员和管理人员，以便能够及时采取有效的措施进行补救。（2）连续性。相对于传统的人工监测需要换班交接，甚至可能出现监测中断等问题，自动化监测可以保证24h不间断的系统性全方位的监测，不受降雨降雪天气影响，在极端的天气情况下也可以进行监测。（3）准确性。采用的监测仪器精度高并且性能可靠，自动传输监测数据，并且生成表格，以曲线报表的形式展示监测结果，可以大大减少人工，提升工作效率。另外，传感器可以直接感知岩石、土体和结构的变形动态，数据更为精准。（4）延展性。自动化监测体系中主要针对基坑的变形等，还可以延伸接入雨量计和压力计等其他方面的监测任务，对深基坑工程进行全方位无死角的立体监测。

2自动化监测技术分析

2.1全站仪监测技术

目前在深基坑工程自动化监测领域，自动全站仪监测技术的应用较为广泛。全站仪可以自行定时以及动态瞄准被测目标的三维坐标、角度和距离。数据采集完成后，全站仪还可以将数据传输到数据处理中心进行处理，保证施工安全。

2.2基于三维激光扫描仪的自动化监测技术

在一些建筑工程的基坑施工过程中，关于基坑的自动化监测，选用的是三维激光扫描仪，在将该设备应用到监测时，因为在仪器中采用了多种的自动化技术，也就可在监测中发挥其优势，满足基坑自动化监测的要求。为通过三维激光扫描仪来获得关于基坑工程的有关数据，达到自动化、实时化的监测效果，需配备高性能的三维激光扫描仪，该扫描仪可进行激光信号的发送与接收，经由对该信号的分析，也就可得到对应的监测信息。监测工作的进行中，只要获得了每个基坑扫描点的三维坐标信息，也就掌握了基坑的斜距、方向角等各个参数。与其他的自动化监测技术相比，三维激光扫描技术的应用流程相对复杂，为得到可靠的监测结果，在操作中需注意各个要点，因此，因为其较高的操作技术要求，在一些基坑监测中的应用受到了很大的限制，未来还需要加大对这一自动化监测技术的研发。

3自动化监测技术在基坑监测中的应用

以某城市的地铁工程项目为例，该项目建设所处区域内包含了A、B两个地块，综合现场的情况，现场采用的是钻孔灌注桩+内支撑体系的围护结构，其中，A地块和B地块的基坑开挖面积分别为3481.89m²、7071.34m²，开挖深度分别为14m、10.9m，都属于深基坑工程项目，综合对现场地质地形等的全面分析，周边环境十分复杂，基坑施工的技术难度较大。

3.1测点布置

自动化监测技术的应用中，最为关键的就是要根据基坑工程现场的具体情况，来进行监测点位置、数量和间距、密度的控制，这些监测点布置方面的问题应严格参考基坑开挖顺序、被保护建筑物位置。当然，监测点布设时同样要考虑基坑监测等级、设计参数等，对于一些重点性的位置，要适当增加监测点的数量。

3.2监测部位与监测元器件

3.2.1围护体顶部水平位移监测

在开展基坑开挖作业中，为了对围护体顶部的位移信息加以全面掌握，在工程现场应进行水平位移监测点的科学布设。根据此工程现场的具体情况分析，选用拉线式位移计来进行监测，具体的安装流程如下：在所测位置处砌筑两个水泥墩，这两个水泥墩要与支护结构顶部表面保持平行，且一端与位移计本体相固定，而另一端与钢丝端相固定。具体的监测工作进行中，在钢丝长度调节的过程中实时观测读数仪的读数，将仪器大致拉伸到满量程的1/2左右。

3.2.2深层水平位移监测

伴随着基坑开挖作业的进行，开挖工作的进行导致围护体两侧的受力无法保持均匀性，存在着巨大的压力差，正是这种压差的存在，加剧了围护体结构的变形。针对该工程中的深层水平位移监测，在具体的监测工作进行时，采用的是滑轮式固定测斜仪，将该测斜仪探头深入到围护体的内部，经由对预先埋设到围护体内的测斜管变化测量，也就可以得出关于维护体各个深度上的水平位移值[5]。

3.2.3支撑轴力监测

在支撑轴力的监测方面，为获得可靠的监测结果，在此工程现场的测量作业进行中，需将支撑轴力测点布设于基坑围护结构受力较大的位置，并在起控制作用较大的断面位置处进行钢筋计的焊接，但需保障钢筋计监测轴力的正确性。

3.2.4周围建筑物沉降、倾斜监测

基坑开挖环节，伴随着土体开挖作业的进行，势必会对工程周边建筑物造成或大或小的干扰，比如，过大的开挖势必会导致建筑物巨大的变形，增大建筑物的使用安全风险，因此，基坑施工中，为提高施工安全性，在开挖过程中同样要进行建筑物沉降与倾斜监测，在具体的监测数据获取要通过在现场静力水准仪和倾角仪的安装来完成自动监测。

3.2.5裂缝监测

正式的基坑开挖作业开始之前，工程企业要安排专人负责进行周边建筑物、道路等裂缝分布位置和数量等的监测，重点获得关于裂缝的走向、长度和宽度等基本参数。裂缝监测应使用裂缝计来完成，在混凝土凝固以后，结构体伸缩缝的位移测量同样可以通过裂缝计来完成。

3.2.6无线网络构成

自动化监测技术在此基坑工程施工监测应用中，在现场构建了完整对基坑监测网络系统，该系统构成以后，将预先埋设或者安装的监测元器件加以全面联通，总共划分为三个等级：一级网络中包含现场工作站中的服务器和收发器；二级网络中包含分布于基坑与工作站中间的多个中继器所形成；三级网络内包含了分布与基坑内部的各个监测点数据采集器。

3.3监测数据对比

在工程现场的监测数据对比中，选取与基坑最近的建筑物沉降人工累计值，将其与自动监测累计值加以对比，随后选取基坑南侧围护体顶部水平位移人工监测位移累计值与自动监测累计值加以全面对比。根据相应的对比结果，可以发现在工程现场使用静力水准仪来开展的自动监测累计沉降值与电子水准仪的人工监测累计沉降值对比、位移计激动监测基坑顶部水平位移累计值与全站仪人工监测数据分析，对比值十分小，处于正常情况下，这也就意味着在开展自动化监测的过程中，其技术优势十分突出。

4结语

现阶段的基坑施工作业开展中，行业对基坑施工提出了越来越高的技术标准，为提高基坑施工的整体质量，工程企业在施工建设的过程中，应采取自动化监测技术来克服传统人工监测的诸多不足，全面提升总体的监测水平。

参考文献

[1]魏长寿.自动化监测技术在基坑监测中的应用[J].矿山测量，2018，046（006）：117-121+126.

[2]赵尘衍，刘全海，谢友鹏，等.自动化监测技术在地铁基坑工程监测中的应用[J].城市勘测，2019，169（01）：198-202.