自动化监测技术在深基坑监测的应用

(五邑大学 广东 江门 529020)

自动化监测技术在深基坑监测的应用

唐海波

(五邑大学广东江门529020)

本文通过简略的介绍了自动化监测在基坑中基本原理和应用。运用岩土传感器连接R485总线和采集模块，互联网技术搭建的自动化远程监控系统。实时采集影响基坑安全的相关数据。

自动化;传感器;实时监测

引言

随着城市建设的进一步推进，地下空间的利用越来越重要。而地下空间意味着进行深基坑的开挖及支护。我国的高层建筑规定抗震地区浅基础埋深不宜小于建筑高度H/15，桩基础不小于H/18[1]。高层建筑的施工周边环境往往处于城市的中心地带，破坏产生的后果往往很严重。而传统的基坑的监测需要人为监测和控制，人和环境的因素占很大的比重。不能满足基坑监测数据实时采集和远程控制[2]。

自动化监测就是在监测过程中完全不需要或仅需要很少的人工干预而自动进行并完成的。实现自动化监测可以提高自动化水平和程度，减少人为干扰因素和人为差错，可以提高监测过程的可靠性及运行效率。同时，自动化监测技术可以实现在任意时间、任意条件下开展监测工作，实行24小时安全生产监控[3]。

一、工程概况

广州某基坑总用地面积约25102m2，基坑面积约19253 m2，基坑开挖深度约26.5m。其建筑高度为196m，地上41层，地下4层，基坑底绝对标高为-7.20m；正南面为地下空间停车库，正在施工，基坑底绝对标高为-9.55m。该基坑采用钢筋混凝土挡土板+斜撑+桩撑+桩锚的支护形式，安全等级为一级。

二、自动化监测及控制系统

(一)自动化监测系统。因为工程开挖的深度及重要性，采用自动化监测和人工监测相结合的监测方法。自动化监测采用传感器通过RS485总线连接后送入到基坑边缘处的信息采集模块，然后通过与智能传感器连接的数据传输模块床送到网络出相应的端口上[4]。

(二)远程监控系统。远程监控系统是由根据传感器相应的通信协议编写的软件。系统按照实时数据采集、实时分析、实时告警、实时处理的管理原则，构建科学合理的数据采集管理体系。可以达到以下目标：

1． 按用户的要求及实际的工作需要，设置好相关规则后，系统全自动进行数据的采集、分拣、过滤和存档； 2． 可以将数据直接保存到数据库，也可以将数据保存在传感器内存；3． GPRS模块具有掉线自动重连功能，C/S模式下可以实时显示连接的客户端数量;4． 全自动的第一时间将告警通知到维护人员；5． 可以对各个传感器采集模块进行实时监测。

三、监测项目布点及自动化监测方法

基坑设置支撑轴力、坑外土体分层沉降监测、地下水位监测的测点。

(一)基坑支撑轴力监测。钢筋应力计根据支护结构设计大样图选型，并埋设于各支撑段1/3的位置。混凝土浇筑前，应将应力计先与主筋对接焊或绑扎好，对测点编号及应力计标定编号作好记录，将应力计测量导线引出支撑模板外，用保护管将其接至基坑顶部护栏以内并连接到总线上，导线端头做好编号标记，以便于监测与导线保护。

(二)坑外土体分层监测。静力水准仪安装在基坑周围的相应位置。标定其中一个水准仪为基准点，其它监测点的位移是相对于该点的位置确定的。

(三)地下水位监测。按照设计给定的位置布设地下水位监测点，即埋设水位管。水位管的埋设与安装按照以下程序进行。

四、监测数据分析

(一)基坑支撑轴力分析。当基坑中部和西部土方开挖深度到10-12米，东南部开挖深到10米左右时，基坑最大的内撑轴力为8号点位，支撑轴力-4216.9kN，当基坑开挖至中部和西部土方开挖深度至12-15米，东南部开挖深度约12米。8号点位的轴力约为-2673.60KN。与设计的轴力变化相近。

(二)土体分层沉降分析。截止到2016年8月，各个测点的累计沉降量都很小，远小于设计允许沉降量为±30mm，也小于设定的变化速率3mm/d。与电子水准仪监测的结果相近。

表一 基坑周边土体沉降

(三)地下水位分析。由一段时间监测点的水位数据并导入Excel分析柱状图可知，地下水位在一定范围内变动，处于正常的变化区间-300～+500mm区间。

五、总结

自动化监测相比传统人工监测，有其可靠性、实时性、不受天气和人为因素的干扰等特点。通过这一阶段的测试和研究，可以发现远程监控的数据是可靠的。可以实时反应测点的相关变化量。为施工人员和管理部门的相关决策提供了依据。但是由于传感器的供配电和传感器单价影响，导致在工地上的布置大规模使用传感器、总线线路的连接和保护尤为困难。随着技术的进步，特别是高锂电池技术的进步，可以和传感器一起封装，减少在工地上的走线布置。相信远程监控技术会更进一步在基坑监测中的大规模运用。

[1]《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011 :12-13

[2]单永新 新建地下车库深基坑工程监测控制难点与对策分析[J]中国医院建筑与装备 2012(4) :71-73

[3]文军 张思峰 李涛柱 移动互联网技术发展现状及趋势综述[J]通信技术2014(9) :977-984

[4]赵 丹 肖继学 智能传感器技术综述[J]传感器与微系统 2014(9) :4-7

唐海波(1993.01-)，男，汉，四川南充人，在职研究生，五邑大学土木建筑学院，研究方向：智能施工。