深基坑工程自动化监测技术研究

薛 浩

(甘肃省建筑设计研究院有限公司，甘肃)

对于深基坑工程来说，深基坑施工监测就像是一双眼睛，时刻对深基坑工程的实施进行着必要的指导。过去，在深基坑施工的过程中，常常采用人工监测的方式，这种方式除了需要耗费较大的人力和时间成本之外，在信息的反馈上也存在着不及时的问题，并且由于受到人的限制，对于基坑支护体系的形变与力变等没有办法保障监测的连续性。在采用自动化的深基坑工程监测手段之后，信息的反馈速度可以实现大幅度的提升，并且监测过程中所受到的通视条件制约以及气象环境制约等限制也有了明显的降低。

1 深基坑相关概述

建设工程在施工的过程中，依照工程勘察设计图纸，在工程准确的基础设计位置垂直往下开挖出新的地下空间，就叫做基坑。而深基坑则是指向下开挖的深度大于5m，地下室的层数要大于三，也有一种情况是向下开挖的深度没有超过5m，但是基坑的四周地质较为复杂的工程也可以被称之为深基坑。深基坑工程是一项综合性较为强烈的工程，除了涉及土方的挖运、边坡支护项目之外，还包含了基坑排水。也正是由于深基坑工程的复杂性，所以深基坑工程需要专业的技术来作为支撑，以降低深基坑工程建设的危险系数。

深基坑工程之所以会普遍存在较大的危险系数，是因为深基坑的支护结构都不是固定的，而是临时性的结构。在对深基坑施工，设计施工方案之前，需要将施工过程中的支护结构稳定状况的监察问题进行充分的考虑，对于支护结构出现不稳定的情况要做好应急预案，保证应急措施的可行性。另外，深基坑工程本身具有极其强烈的综合性，所以工程建设人员需要具备土力学知识、结构力学知识、测量勘探知识和施工技术知识，只有在专业的指导之下，深基坑工程才能够安全地顺利完工。深基坑工程还具有环境效应，在开挖基坑时，地基周围的建筑物、土体和地下水刀会受到影响，所以，在对深基坑的工程方案进行制定时，也不能忽视这一点。

2 自动化监测相关概述

2.1 自动化检测的原则

2.1.1 及时反馈原则

通过自动检测，做到对基坑支护进行24h连续性监测，并将监测到的结果在第一时间反馈给施工人员和深基坑项目的管理人员，以便基坑支护问题的尽早发现与及时解决，使问题应对措施的实效性得到保障。

2.2.2 测点相关性原则

在布置自动监测点的时候，要避免将监测点布置在不同的断面内，最好是将监测点全部布置在相同的断面之中。如果实际施工情况只能够将监测点进行分面布置，那么就需要尽可能将监测点布置在较为接近的断面之中，这样通过监测点采集到的数据分析结果的准确性会更高。

2.2.3 技术性与经济性原则

自动监测需要以满足日常监测的正常运行为基础，当基本的要求能够被满足之后，自动化监测设备的造价和后期的维护投入应该尽可能被控制，避免成本过高。所选取的自动监测的监测点不可以对附近的环境产生消极的影响，与此同时要做到对水文地质和施工要求的满足。

2.2.4 自动化原则

传统的人工监测方式经常会在基坑支护的监测中暴露出问题，基坑支护的形变情况如果只是依靠肉眼或者是一般的仪器去进行监控，那么所得到的监控结果将是不准确的。所以，采用一套完整并且能够进行高速自动化运转的检测设备来对深基坑的支护结构情况进行实时监控是非常有必要的。

2.2 自动监测的原理

2.2.1 数据收集层级

数据的采集工作由数据传感器来负责完成，并且在收集与处理数据的过程中，将层级建立起来。数据传感器除了需要采集数据之外，还需要将数据利用无线电信号传送到数据收集器，当数据到达数据收集器之后，再使用计算机技术对所有的数据集中进行分析处理。

2.2.2 数据预处理和传输层级

对于所采集到的数据首先需要经过预处理，而预处理的步骤一般是在数据采集系统中就已经完成的。传感器将数据采集到之后，数据采集系统会将其转变为数字信号的形式，然后再利用数据传输网络，把处理过的数字信号传输到数据处理中心进一步处理。

2.2.3 数据处理层级

整个数据处理工作的工作量是庞大的，除了数据处理系统之外，控制系统也会参与数据的处理工作。数据处理系统在对各级传感器所采集到的数据进行接收与分析之后，会对整个系统的运行采取控制，并依据传感器所反映出来的数据，有目的的对整个数据库的数据做到更新和管理[2]。

2.2.4 结构安全评定层级

关于整个结构的安全评定，全部是由安全评定系统来完成的。系统会根据数据处理系统的最终分析结果自动生成。在对监测的结构与数据进行全面分析、对现下收集到的数据与历史监测过程中收集到的数据进行对比之后，综合性地对建筑结构的稳定性和安全性做到客观分析，最终生成与建筑实情相吻合的结构安全报告。

2.3 自动化监测的目的

利用自动化监测系统去取代传统的人工监测方式，是为了能够连续不间断的自动对深基坑的支护结构以及建筑物的基础情况进行有效的监控。传统的人工监测方式依靠的是肉眼和一般的监测仪器，得到的监测结果的精确度难以保证，并且因为主观的人为因素造成监测纰漏出现的概率也相对较大[1]。而自动化监测系统，除了自动化之外，另一大优势就是能够保证数据信息反馈的及时性，数据在可靠度方面也较为有保障，故而能够最大限度地满足对应用计算技术的高效率施工所提出的要求。自动化监测系统可以对监测所得到的数据进行实时比对，一旦发现监测数据达不到安全标准，就会在第一时间发出警报，引起管理人员和施工人员的注意，提醒管理和施工人员尽快采取有效的措施对问题进行解决。

3 基准点、监测点和设备布设

3.1 基准点布设

在对基准点进行布设时，要做到在深基坑的四周最少要布设两个基准点，并且是全站仪后视基准点。此外还需要注意，布设的区域不能在深基坑边坡变形影响的范围之内，否则基坑支护很可能会受到护坡变形或者是位移的影响。布设基准点的四周还需要保证视野的开阔性和土地的牢靠性，要保证基点不会被随意移动。为了保证采集数据的准确度与数据分析结果的科学合理性，基准点应该做到将位置和稳定性每个月固定测定一次。

3.2 监测点的布设

关于地面监测点的布设应该在地面进行开孔，并且在开孔处打入大于22mm的螺纹钢筋，钢筋需要一直被打到混凝土地面之下，才能起到防止监测点因为路面下沉而受到干扰的作用。在对周围的建筑物进行监测点的布设时，需要保证视野的开阔性，如大转角、高低建筑物、角点等地。

3.3 观测仪的布设

布设全站仪时，必须要有稳定的基础，在对全站仪的基础进行浇筑前，首先需要将带螺杆的钢筋笔制作出来，一般使用的是长度在一米的八个螺杆和钢筋笼焊接成为一个整体，立杆的底部和基础进行刚接[3]。全站仪架放置在立杆的顶部位置，并且还需要在全站仪的外部建造一个保护箱，保护全站仪避免遭受水渍或者是灰尘的影响。

4 结 语

综上所述，在科学技术所能够提供的支持越来越多之后，不论是深基坑的开挖工作还是支护措施都实施得更为顺利，一些传统的技术难题也基本得到了解决，但是对于这些技术难题，仍然保有较大的优化空间。将自动化监测技术运用于深基坑工程的开挖和支护施工之中，能够对整个施工工程起到良好的控制效果，保障施工的安全与效率。所以，相关的工作人员需要对深基坑工程自动化监测技术的研究与运用加以重视，切实保障建设工程的社会价值与经济效益。