港口工程地基处理监测新技术的应用

钟洲

（天津市北洋水运水利勘察设计研究院有限公司，天津300000）

1 引言

随着我国进出口贸易的不断增加，港口建设对我国经济发展有着非常重要的作用。对于港口工程建设来说，最为重要的一项内容便是地基处理，地基处理一旦出现问题，将会导致整个港口工程存在安全隐患。特别是随着科技的发展，在地基监测当中应用新技术显得尤为重要。在港口工程当中应用无线电技术进行地基处理监测，能够有效提高监测效率，同时可以降低监测难度，而且监测精度也能够得到保证，对港口工程的建设有着很好的应用价值。

2 地基处理监测主要技术

2.1 沉降监测技术

地基沉降监测主要分为两种不同的技术，即地表沉降监测技术和地基内部沉降监测技术。对于前一种监测技术来说，其主要的监测方法有监测桩法、沉降板法以及沉降杯法三种；而后一种监测技术主要有水平测斜仪、钢弦式剖面沉降仪和水压式剖面沉降仪三种监测工具。上述监测方法或工具均有着或多或少的缺陷，但都有各自的应用优势。因此，可以根据工程实际进行选择。

2.2 孔隙水压力监测技术

孔隙水压力监测主要是利用孔隙水压力仪进行监测，目前主要应用的孔隙水压力仪有测压管式、钢弦式、水管式、电阻应变片与差动电阻式等类型[1]。由于钢弦式具有较高的稳定性与灵敏度，使用效果相对较好。因此，钢弦式使用最为普遍，钢弦式孔隙水压力仪的工作原理如下：通过测头承压膜进行压力承受，进而膜会出现变形，而固定在膜当中的钢弦也会随之松弛，最终使钢弦的自振频率发生改变，利用相应的接收工具对其自振频率进行收集。该设备的自振频率和作用压力存在如下关系：P=k（f02-f12），其中 P 为孔隙水压力，单位为 kPa；k是传感器系数，为一常数值，其数值主要和承压膜及钢弦材料、尺寸有关，要在室内进行标定得到；f0是大气压时钢弦具有的指针频率，单位Hz；f1是在孔隙水压力P的作用下钢弦产生的自振频率。通过测定不同时刻的钢弦自振频率，便能够求出当时对应的孔隙水压力。

2.3 真空度监测技术

按照每间隔600m2便设置一个真空度计，同时在所有断面安装真空度计，将他们分别安装在中心线周围的砂井内与砂井间、加固区边缘及其外侧2m处以及坡脚周围的砂井中与砂井间，其中每处共计安装7个真空度计。利用真空度监测技术进行测量时，具有如下两个关系式，即Pg1+h1γω=Ps1和Pg2+h2γω=Ps2，式中 Pg1指抽真空之前压力表读数，即大气压；Pg2为抽真空一定时间后的压力表读数；h1抽真空前地下水头高度；h2为抽真空后一定时间后地下水头高度；Ps1指抽真空前土内压力；Ps2是抽真空后土内压力。将上述两个公式相减可得（Pg1-Pg2）+Δh·γω=Ps1-Ps2，即 ΔPg+Δh·γω=ΔPs，其中 ΔPg为抽真空一段时间后的真空表示数；ΔPs为抽真空一定时间后土中实际真空度。

3 无线电智能监测技术具有的优势

智能监测便是利用人工智能、信号定位以及信息处理等多种技术共同构建智能网络进行监测，其在信息处理、融合与共享等方面有着非常大的优势。无线电监测具有如下两点主要优势：第一，设备联网。为了使数据融合与联合监测具有的优势得到充分发挥，频谱管理、台站以及通信等多种组网监测是当前监测的重要特征。智能监测网能够实现所有厂家设备的兼容使用，在网络系统当中具有非常大的优势，能够有效地完成复杂的监测任务。不但能够对监测空间、体制以及频率等进行良好扩展，而且可以使辐射源具有的交会定位能力得到提升，对数据处理也有着很好的增强效果。第二，监测自主管理。智能监测网能够依照频谱管理中心下达的监测指令，自行运行监测系统，无须进行人工监测，同时能够对监测数据进行智能化分析，将有用信息和异常信号不断上传频谱管理中心，之后安排专人进行处理。

4 无线电监测技术在地基处理监测中面临的问题

目前，无线电监测技术应用在地基处理监测当中主要存在如下两个问题。其一，传播问题。随着物联网的快速发展，其具有的而复杂结构特征，使电磁环境愈发复杂，这对无线电监测技术的应用造成了极大限制。尤其在地基监测附近存在大量物联网据点时，进行无线电传播过程中，电磁波发射将呈现密集发生，这对有用信息的收集造成阻碍，使用传统的远距离基站的进行监测，已经无法满足地基监测当中的高精度要求。因为信号功率随着阻碍的增加而逐渐削弱，同时干扰信号不断影响信号传导，无线信号传输过程中将会不易拦截与跟踪，这对地基监测效果带来极大的挑战。因此，要通过网络化对无线电加以管理。

其二，管理问题。我国无线电管理模式主要是放任式管理，导致无线电对地基监测所需的监测精度要求无法满足[2]。同时各监测设备生产厂家生产的标准不同，无法使无线电监测技术形成统一的标准，导致无线电监测无法形成统一的接口，不能实现网络发展。造成这一现象的主要原因还是政府管理不足，没有制定相应的生产标准，无法使用无线电监测实现系统化与网络化。这对无线电监测的应用与发展造成了极大的影响，对地基监测当中新技术的应用造成阻碍。

5 加强无线电监测技术应用的措施

对于传播问题来说，在地基监测过程中，应该对建站模式加以创新，通过固定监测站和移动监测站间的配合实现良好的监测与数据传输，从而使监测精度得到保证。因此，在建设固定监测站时，在人员流动较小的地方，尽可能避开物联网的集散点，这样能有效保证数据的传输和收集质量。在固定监测站的基础上利用移动监测站进行精度监测，主要是在地基监测中利用移动监测站对地基监测过程中发射出的信号进行直接接收，不进行远距离传输，将移动监测站与固定监测站测定的结果进行比对，根据比对结果对固定监测站进行完善，保证地基监测过程中的监测精度，保证港口地基始终满足使用要求。

对于管理问题而言，在地基监测当中应用无线技术，能够有效降低监测难度和提高监测效率。但是由于无线电监测存在系统性差，不能对我国大量港口地基监测数据进行深入分析，无法对今后港口地基的建设提供良好的技术支撑。因此，无线电管理首先要对监测设备制定统一的生产标准，使设备接口能够通用，同时建立综合性的监测中心，实现对港口地基的全面监测。通过完善无线电监测技术相关的技术标准，对我国港口地基监测当中应用无线电监测有着很好的推动作用。

6 结论

港口对一个国家经济的发展有着至关重要的作用，随着经济全球化的不断深入，进出口贸易已成为国家经济发展的重要组成部分之一。而港口工程建设过程中，往往需要对地基处理进行监测，保证地基处理满足建筑标准。目前普遍应用的监测技术均存在或多或少的不足，这对地基处理监测造成了一定的阻碍。对此在港口工程当中应用新技术进行地基处理监测具有非常重要的现实意义。利用无线电实现对地基处理方面的监测，能够取得较好的监测效果，但其中依旧存在诸多的问题，这就需要广大工作者不断进行深入研究，使无线电监测技术能够取得更好的应用效果。