自动化监测系统在深基坑监测中的应用

| 工程技术与应用 | Engineering Technology and Application2020年第5期

自动化监测系统在深基坑监测中的应用

孙元帝1，孟凡明2，孙志铖3，孙 建1

（1.建设综合勘察研究设计院有限公司，北京󰀃100007；2.北京兴电国际工程管理有限公司，北京󰀃100089；

3.一汽-大众汽车有限公司，吉林󰀃长春󰀃130011）

摘 要：深基坑工程是存在极大安全隐患的工程，为了有效控制深基坑的安全施工，需要加强对基坑的监测工作。深基坑监测对基坑工程的安全进行具有关键的指导作用。电子信息时代下新兴的自动化监测技术已经可以渐渐替代人工监测。文章通过数据分析和案例分析对自动化监测系统在深基坑监测中的应用进行了研究。关键词：深基坑；自动化监测；技术中图分类号：TU753󰀃󰀃󰀃󰀃󰀃文献标志码：A󰀃󰀃󰀃文章编号：2096-2789（2020）05-0059-02

在我国经济的快速发展下，城市建筑业也蓬勃发展，所以深基坑建设工程也备受关注。由于深基坑工程位置基本都处在城市人口交通较密集的区域，安全问题尤为重要，深基坑的自动检测系统就要发挥其作用，为安全施工保驾护航。随着科技的不断发展，深基坑检测也从原始的人为检测转变成了自动化全程检测。原始的人为检测技术不仅效率低下，资本投入大，而且效果不显著，未能及时有效地对数据进行采集、反馈，并分析后应用于实际深坑基施工中。而自动化监测技术在基坑监测过程中充分发挥其高效准确的作用，在节约资源、提高效率的同时，更加保障了安全施工，也大幅提升了监测数据水平，有效克服了周围客观环境的影响。是深坑基施工的一向重要技术支持。

1 自动化监测系统基本内容

1.1 自动化监测系统构成

自动化监测系统构成图如图1所示。

数据检测是一项涵盖细节多，流程复杂，连续性的多角度、多空间的监测工作，而自动化监测技术的应用，能够很好地完成持续性自动监测全范围的数据工作，更好地监测和掌握深基坑施工稳定性判断以及深基坑变形情况，且能更准确及时地将信息反馈给深基坑施工者，为深基坑安全提供了保障。1.2 深坑基监测

在互联网技术的支持下，自动化坑基监测技术能够

通过水平移位或者竖向位移的方式进行24h全天候的数据监测，监测包括内业检测和外业检测两个方面。内业监测是指依据专业的软件驱动，通过模型的预测系统的要求，将自动化成果进行自动导入后形成最终的数据处理工以及结果的实时反馈，并将结果发回到自动监测平台，平台处理完成后对检测所得的结果进行图文并茂的直观反映。具体的自动化监测方法：用多种检测方式来完成自动化监测，包括水平位移以及其他的监测方法，来对检测对象24h全天候地进行自动化监测，发挥技术软件的优势，充分地在内业监测以及外业监测上以成果预测模型进行自动化的统计工作，然后把自动化监测系统处理完成的结果反馈给应用者。此外，还可以通过静力水准自动检测技术来进行自动化监测，静力水准监测的方法也是自动化坑基监测中的重要技术大多是通过通管水准仪监测来实现深基坑的监测它的每台仪器都要进行沉降的测试对液位的变化，液位计测点可进行垂直变化测定。

1.3 数据的发布、预警功能

在电子信息技术的支持下，使得深坑基检测数据的反馈更加及时和便利。工作人员可以通过自己安装有自动监测系统APP的手机移动客户端，实时地观测深坑基的监测情况，及时地掌握系统平台传输给客户端的监测成果。而且，自动检测系统可以实现预警功能，利用SOA架构设计的基坑在线监测系统对监测成果进行发布与预警，它包括有在线数据查询和在线数据分析，以及

图1 自动化监测系统图

作者简介：孙元帝（1975—），男，硕士，高级工程师，研究方向：岩土工程，地质灾害防治工程，地震工程等。

报警设置。轻轻点击观测点，既可实时掌握该点的所有检测数据。使用者可以预先设置报警阈值，当系统采集

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的数据到达报警值的时候，自动检测系统便会自动报警，便于工作人员及时进行处理，最大限度地控制风险，保障生产施工、人员以及财产的安全。2 自动化监测系统的可靠性分析尺度变形可靠性分析。实验中，自动化监测与人工测量时间相差比较短，而且基坑周围未发生大的环境改变，可认为测量中测量点是稳定的，则两点间绝对距离是相同的。选取4个监测点坐标，两两计算测量点绝对距离差值来进行自动化监测的可靠性分析。这两种观测均属于等精度的观测，边长中所产生的误差可以利用以公式（1）来进行计算。m=±[d]2n （1）

式中：d为这两种不同测量方法所计算长度的差值；n为同一条边观测的次数。

经过详细的计算，N1—N2边中测量的误差m1=±0.5mm，在这组计算中超过中误差有8期的数据。N3—N4边测量中的误差m2=±0.8mm，当中，超过中误差有9期的数据。计算结果可以看出，自动化监测系统相对于传统人工监测来说，测量的结果差值较小，而且变化幅度也相对较小，测量数据相对比较稳定，证明自动化监测的数据具有充分的可靠性。

3 案例分析

3.1 案例概况

此工程处在市中心位置，外界的交通复杂，高层建筑物居多，并且各种干扰因素较多，也较为复杂和严重。周边24h均有较多的交通参与者，车辆、行人穿梭不断，并且在工作日时此地交通拥堵。由于在市中心，周边的地下电缆、管道、管线都非常密集。

本次主要检测的内容有，坡顶所产生的竖直位移进行监测，坑基坡定产生的水平位移进行检测，建筑物产生位移的监测，坑基周边交通情况监测。检测的坑基大小为深度21ｍ、长度96.6ｍ、宽度62.1ｍ，坑基开挖的安全等级为一级安全等级标准，充分对本次施工安全和工程质量进行保障。该项目加固方式为预应力锚索和单排桩组合的方式，所运用的为上部放坡支护的方式，本次检测点受到上不部分观测点被遮挡的影响，观测工作局限性较大。所以人工检测收到影响极大实现不了检测。鉴于此，该项目最终采用了自动化监测系统来有效文成检测任务。通常采用断面模拟法，此模式属于建筑设计行业中目前比较先进的模式，不仅使得设计质量有效提其，而且使得设计效率也提升许多，具体如下图2所示。3.2 网络的设置

根据此项目的实际情况，本次测量受到周边环境的影响较大，例如，周边高层建筑物居多，所处位置的地理环境较为复杂，导致本次测量范围相对小，根据现实情况，在检测布点时，要更加细致合理。此次的监测观测站，具体位置设置在需要检测坑基的南边，也就是门诊的楼顶位置，本次检测将水平位移点和平面控制的观测点合并在一起，此外，水平和竖直的位移点也合并在

图2 被分割成为不同元素类型的建筑

一起使用，其的具体位置位于坑基的边坡。深坑基的开挖口和自动监测点距离大概为30cm，相邻点之间的距离本次设置为15m，此次检测项目监测点一共设置了20个，用L型棱镜来代表监测点位，在基坑四周布置水平位移断面监测，间距控制在大约25ｍ。在检测断面中设置测斜传感器，具体设置在每个断面的不同深度处，数量为82个，同时，沿着四周布设锚索内里监测断面，间距也同样控制在25ｍ，每个监测断面均设置有锚索传感器，传感器数量为46个，按25ｍ间距在坑基四周布设地下水位监测点，并在每个检测点装置渗压计，监测点共计9个。在测量机器人的设置中利用Trimble 4D软件，设置统一时间段对同一测量点的监测，每次测量完成后，为控制变量，立即用同一全站仪调整为手动测量模式对自动测量的监测点进行重复人工监测。

4 结束语

总而言之，在我国经济不断发展城市化进程不断加深的同时，城市建筑也是快速崛起，深坑基支护也随之得到更大的发展和关注。文章结合实例，充分阐述了深基坑监测技术的重要意义。通过将自动化监测系统与传统深坑基监测进行对比，将自动化监测系统的应用可靠性做了充分说明，并通过具体的自动化监测系统应用实例，把自动化监测系统的应用方式、应用效果都做了详细的展示，也让其他学者能更详细清楚地了解自动化监测系统。在未来的深基坑工程建设中，也希望深基坑检测技术能得到更广泛的应用，能更好地服务于深坑基检测工程和其他的各行各业。

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