自动化监测技术在基坑工程中的应用

摘  要：基坑开挖工程中基坑监测是一项重要步骤，随着监测技术的层出不穷，自动化监测技术逐渐替代了数据繁多、计算量大的传统人工监测技术，成为大多数基坑监测工程的首选。基于此，本文探讨了自动化监测技术的基本原理，分析了基坑施工过程中的监测技术，提出了自动化监测过程中的注意事项。

关键词：自动化监测技术;基坑工程;应用

中图分类号：TU753    文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）11-0000-00

1 自动化监测技术的基本原理

自动化监测技术是利用现代计算机技术对采集的数据进行处理分析，使用数据收集原理，在数据信息采集和判断过程中设置不同层级，由传感器在施工现场采集计算机处理分析所需要的数据并发送到数据信息库中。数据采集系统可以在采集过程中对数据进行初步处理，然后把已经转换为数字信号的数据信息通过通讯网络发送到数据库处理系统。数据的信息分析处理工作实际上由控制系统和数据采集系统协力完成，数据库根据接收到的信息对数据进行实时更新。通过对比更新数据和历史监测数据，通过安全性能评定系统对当前施工建筑做出评价与分析，最后生成与现场实际情况相吻合的监测报告，判定安全性是否达标。

2 基坑施工过程中的监测分析

2.1 对基坑支护结构位移的监测

目前在支护结构位移的检测过程中，通常利用水平位移或者是竖向位移方式对支护结构进行数据监测，并使用预测模型自动计算判断有效数据。通过对基坑支护结构水平位移的监测能够获取基坑边缘层壁的水平形变量、形变分布和形变速率等信息，从而准确分析基坑边缘的稳定性;通过对竖向位移的监测则能得到土体在不同深度发生倾斜的情况。同时在挖掘基坑的过程中，坑边周围的土层会出现排水固结现象，因为支护结构和测斜管距离较远，所以测斜管被坑外土体向支护桩方向挤压，支护桩却固定不向基坑内部移动，因此为了避免外围土体对支护结构监测的影响，测斜管应该紧贴着基坑支护结构[1]。为了确保测量结果的准确性，有关监测人员还需要将测得数据的每日变化量和总变化量归纳判断出对应的变化趋势，经过多方分析总结后判定基坑的支护结构的安全性是否满足要求。此外，对基坑支护结构位移还可使用静力水准自动检测技术，主要是根据通管水准仪中液位计测点的计测值来监测基坑数据。

2.2 对基坑支护结构内力的监测

当前的基坑施工现场，基坑支护结构内力的监测仍然十分重要。对支护结构内力的监测是进行自动化设计和施工的前提，同样也是基坑施工安全的重要保障。由于多种可能的外在因素都会影响基坑支护结构的内力和变形，所以在对其实施监测时需一同包括周围相邻环境系统。之后通过反演监测结果得出设计支护结构的最佳方案以及能够减少试样在选取或实验中造成误差的最优岩土体物理力学参数。但目前的一些检测程序不能客观、完整反映支护结构的动态形变，无法精确地预测未来发展趋势。现场施工人员进行基坑挖掘工作时，为确保监测结果的准确性不受影响，需要在基坑表面或内部的结构等方面安装应力计测定设备。然而，在进行钢筋混凝土支撑结构内力测量时，需要用到钢筋应力计或混凝土应变计;对于钢支撑结构内力测量，则需使用轴力测量计。

2.3 对基坑外围土体与地下水位的监测

除了对支护结构位移与支护结构内力的监测，外围土体和地下水位的监测在现代深基坑检测过程中依旧起到了非常重要的作用。监测人员在对地下水监测过程中需要将水位计固定至水位管中以能够掌握现场施工地区地下水位的具体情况，通过借助水位计的使用来避免检测结果受到影响。准确有效的地下水位监测数据能够对降水影响的范围和程度进行预测，判断出支护结构存在问题的位置。坑外的水位检测孔布置也应延伸到距离基坑周围较远地方;而为了得到各层地下水位的准确数据，应该要做好多层地下水位监测的防水工作。与此同时，对外围土体观测的有关人员需在土体位移监测工程中设置一定数量的观测孔，从而及时了解外围土体的变形状况。值得注意的是，安置测斜管时测管与土层之间的缝隙需要加入膨润土等物质，避免影响工程基坑质量和整体稳定性[2]。

2.4 基坑监测过程中使用的仪器

测量基坑周围建筑沉降采用的是液压沉降仪，通过监测标记点相对于储液罐或标准点的压力变化来判断标记点位置的升高或降低，获得的监测数据将直接通过GPRS通讯技术上传至数据库，供随时随地调取使用。测量深层土体水平位移值则是用串联杆式固定测斜仪。就是在在测斜管内通过串联的方式安装测斜仪，一旦监测物体发生倾斜，相应的倾斜仪也随之变动，装在倾斜仪器内的测敏元件会把测出物体发生倾斜的有关信息传输到数据处理系统。基坑外地下水位监测采用的则是振弦式水压计，将水位计传感器安装在观测水井内且调整好初始高程，设备运行后各个水位的数据信息就将通过GPRS技术传输至数据库中。对于支撑轴力的监测，采用和人工监测相同的振弦式钢筋计，但与传统人工使用测读仪不同之处在于自动化监测轴力只需要将数据导线与数据采集箱接口对接，传感器采集到的数据便会直接发送到数据处理系统用于分析判断。

3 自动化监测过程中的注意事项

3.1 施工现场周围环境的监测

在目前的现场施工过程中，为了更好地解决基坑监测问题，首先需要加强对基坑施工现场周围环境的监测，从而减少甚至是避免当地地理环境、水文条件等因素影响工程的正常开展。為了确保监测过程始终保持水平平衡，工作人员可以采用在基坑周围施工工程内按一定距离设置一些基准控制点，然后利用这些基点安装的水准仪对基坑周边施工现场的竖向位移做出监测，尽量把因为建筑物沉降问题对基坑工程的施工影响降到最小。如果在监测过程中基坑内部出现坑壁、底部及周围建筑物有裂痕现象，有关监测人员需要详细记录所在位置并尽快安排工作人员进行解决，减少基坑工程质量以及使用年限的损害[3]。

3.2 建立控制网并准确选择基准点

控制网和基准点的建立作为现代自动化监测系统的关键环节，其对基坑监测工作的监测效率有着很大影响。为了在一定程度上减少这些影响，有关工作人员需要在基坑周围部分至少设置3个基准点，并且这些基准点的工作性能和自身质量必须得到保证，由此建立出相对稳定的控制网系统，提高自动化技术在施工过程中的监测水平。

3.3 监测仪器常见问题

采用液压式沉降仪检测是为了减少气泡带来的误差，通常在联通水管内部采用蒸馏水，但蒸馏水极易在冬季温度较低时发生结冰。通过在蒸馏水中加入硅油或防冻液降低凝固点，会有效降低对测量精确度的影响。使用固定式测斜的成本过高，难以在更深的位置全部实现自动化，且考虑到监测元件正常工作对环境的基本要求和安装难度，自动化监测系统也不并能使用在所有的监测项目，还需要人工监测的帮助[4]。

3.4 支护结构监测需要注意的内容

除上述安全措施外，还需要对基坑支护结构监测方面作进一步加强。因为在支护结构监测工程中可能会受到施工地区地质因素的不良影响，致使监测结果不够准确;再加上会发生对工程基坑自身结构质量稳定性产生影响的偶遇位移现象，所以工作人员一方面需要加强施工现场的有关防护措施，避免现场施工影响监测工作，另一方面也需确保施工现场和施工人员的自身安全。

4 结语

自動监测技术在基坑工程中的应用，真正意义上实现全天候的自动数据监测，极大地弥补了传统人工监测的诸多缺点，并能够收集完整、一致的监测数据，使得项目工程的安全性得到保障。在监测过程中应该注意收集自动化监测技术在应用到基坑现场后的反馈信息，及时调整系统的不足与问题。

参考文献

[1] 付平.深基坑监测技术在工程实施中的应用分析[J].居业，2020（3）：44-45.

[2] 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（6）：117-121+126

[3] 梅文胜，刘涛.TS30/TM30测量机器人变形监测系统研究[J].测绘地理信息，2014（2）：45-48

[4] 孙元帝，孟凡明，孙志铖，等.自动化监测系统在深基坑监测中的应用[J].工程技术研究，2020（5）：59-60.

收稿日期：2020-10-09

作者简介：武艳军（1984—），男，河南辉县人，硕士，工程师，研究方向：地铁测量及监测。