王廣

摘要：工程建設(shè)項(xiàng)目增多，基坑規(guī)模和開發(fā)深度增加。深基坑安全問題成為業(yè)界的焦點(diǎn)問題。在開挖深基坑過程中，如何了解和掌握深基坑變形情況，對安全性做出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。采用自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)，采取有效措施應(yīng)對，減少事故的發(fā)生。在深基坑監(jiān)測過程中，自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)相較于其他傳統(tǒng)監(jiān)測方法，有著很強(qiáng)的適應(yīng)性，具有非常高的精度，不受天氣等不良因素的影響，適用于復(fù)雜的深基坑監(jiān)測，因此得到了普遍應(yīng)用。為此，本文結(jié)合實(shí)踐，對當(dāng)前基坑工程施工中，闡述自動(dòng)化檢測系統(tǒng)相關(guān)內(nèi)容，以實(shí)例分析探討靜力水準(zhǔn)自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)在基坑工程的應(yīng)用，希望能為基坑工程監(jiān)測工作提供一些有益參考。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)化監(jiān)測；實(shí)時(shí)性系統(tǒng)；靜力水準(zhǔn)

近年來工程監(jiān)測工作獲得了很大發(fā)展，但是過去人工采集數(shù)據(jù)卻沒有得到根本性的改變。采用人工手段對檢測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，不但監(jiān)測范圍有限，還需要投入大量的人工，工作效率很難保障?；庸こ瘫O(jiān)測，需要采集海量的數(shù)據(jù)，這樣造成基坑監(jiān)測在指導(dǎo)施工上出現(xiàn)明顯的時(shí)間差，難以達(dá)到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測的良好效果，對于工程安全造成嚴(yán)重影響。而自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)作為一種先進(jìn)的測量系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)精準(zhǔn)的進(jìn)行基坑工程測量，不僅精度得到有效保障，且還有非常好的自動(dòng)化性能，打破了傳統(tǒng)測量方法存在的不足，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)監(jiān)測方法存在的漏洞，能夠運(yùn)用于無法長時(shí)間作業(yè)的特殊環(huán)境下人工監(jiān)測，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，通過自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用，及時(shí)了解和掌握基坑工程存在的各種問題，采取有效措施及時(shí)應(yīng)對，消除隱患，保證工程的順利實(shí)施。

1.自動(dòng)化監(jiān)測分析

完整的自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)主要是指沒有人員干預(yù)的條件下進(jìn)行數(shù)據(jù)自動(dòng)化觀測記錄，處理儲(chǔ)存信息，實(shí)現(xiàn)報(bào)表編制和預(yù)警預(yù)報(bào)等功能，通過一系列的軟件、硬件構(gòu)成?；跍y量機(jī)器人自動(dòng)化變形檢測系統(tǒng)主要包括以下幾個(gè)方面，測量機(jī)器人監(jiān)測站、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、CDMA通信網(wǎng)以及英特網(wǎng)、基準(zhǔn)點(diǎn)與變形監(jiān)測點(diǎn)。如圖1所示。

（1）自動(dòng)化全站儀

在監(jiān)測過程中，自動(dòng)地開展整平工作，調(diào)焦和正導(dǎo)向觀測，對數(shù)據(jù)自動(dòng)化記錄，能夠自動(dòng)化識(shí)別以及對準(zhǔn)功能。只要將儀器對目標(biāo)對準(zhǔn)，便能對目標(biāo)棱鏡自動(dòng)尋找，開展自動(dòng)瞄準(zhǔn)并進(jìn)行鎖定，實(shí)時(shí)監(jiān)測，監(jiān)測效率得到了大幅提升。

（2）自動(dòng)化實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)軟件

在變形實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)過程當(dāng)中SMOS自動(dòng)化系統(tǒng)軟件，在有線和無線控制儀器基礎(chǔ)上，通式監(jiān)測點(diǎn)和儀器前，對設(shè)置在自然物體上的監(jiān)測點(diǎn)以及目標(biāo)設(shè)施開展動(dòng)態(tài)化的三維坐標(biāo)監(jiān)測，并通過近距離差分后，使其精度達(dá)到亞毫米級(jí)，不僅自動(dòng)化程度高，而且具有很高的精度，同時(shí)非常便捷與自動(dòng)，還能自動(dòng)化實(shí)時(shí)化的處理數(shù)據(jù)。

（3）結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)

此項(xiàng)工作是通過結(jié)構(gòu)安全評(píng)價(jià)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，主要包括對數(shù)據(jù)的分析監(jiān)測，歷史數(shù)據(jù)的定期監(jiān)測，對標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)定，分析監(jiān)測結(jié)構(gòu)，如分析研究建筑物的穩(wěn)定性以及安全性，對全部的結(jié)果進(jìn)行顯示，存檔以及儲(chǔ)存，在此基礎(chǔ)上生成安全檢測報(bào)告以及評(píng)估報(bào)告。

2.目前基坑監(jiān)測工程當(dāng)中，自動(dòng)化檢測系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀分析

伴隨經(jīng)濟(jì)社會(huì)高速發(fā)展，基坑工程數(shù)量越來越多，增加了開發(fā)的深度，對于基坑工程施工安全性提出了更高的要求，加強(qiáng)基坑自動(dòng)化監(jiān)測顯得越發(fā)重要。

當(dāng)前基坑工程監(jiān)測過程中，運(yùn)用自動(dòng)化檢測系統(tǒng)主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)。

在地鐵工程施工過程中，自動(dòng)化檢測系統(tǒng)得到了普及應(yīng)用，地鐵施工工程相較于其他工程更具特殊性，具有較高的維護(hù)性特點(diǎn)，僅僅依靠人工作業(yè)手段，常常無法達(dá)到相關(guān)安全要求，因此，將自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)置于地鐵隧道施工現(xiàn)場，不但及時(shí)捕捉對地鐵工程建設(shè)的具體情況，也能夠了解和掌握地鐵隧道工程產(chǎn)生的各種病害問題。在地鐵工程監(jiān)測和維護(hù)項(xiàng)目當(dāng)中，最為重要的工作內(nèi)容是沉降和位移，所以自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)主要通過一體化控制器于傳說數(shù)據(jù)系統(tǒng)有效配合來對地鐵工程展開全面的安全監(jiān)測，采集和監(jiān)控傳感數(shù)據(jù)，通過較強(qiáng)的運(yùn)算邏輯能力與采集功能，對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)獲取，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)傳輸，達(dá)到自動(dòng)化監(jiān)測的效果。

其次，在監(jiān)測基坑整體結(jié)構(gòu)過程中，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)和數(shù)據(jù)庫技術(shù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)化的獲取，并進(jìn)行傳輸保存，更加安全的開展查詢工作，平臺(tái)主要有數(shù)據(jù)自動(dòng)采集系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)以及查詢系統(tǒng)組成?？梢匀轿坏谋O(jiān)測各個(gè)項(xiàng)目，控制和減少人工作業(yè)量的投入，確保獲取高精度的數(shù)據(jù)，動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)獲取，并及時(shí)分析基坑監(jiān)測過程當(dāng)中的大量信息數(shù)據(jù)，對安全施工工作提供指導(dǎo)。

再者，同時(shí)在一些人工無法有效動(dòng)態(tài)監(jiān)控的場合，自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)發(fā)揮著非常重要的作用，特別是一些管溝隧道，通過人工手段很難實(shí)現(xiàn)監(jiān)測。而借助自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)沉降位移監(jiān)測，這種自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)非常簡單，使用過程當(dāng)中應(yīng)用頻率非常高，自動(dòng)化監(jiān)測這種沉降變化，主要通過靜力水準(zhǔn)自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)當(dāng)中通過通液管，有效連接一系列傳感器容器，并將液體注入其中，通過連通器原理，確保液面在儲(chǔ)液罐中始終處于相同水平，保證高度相同性，但是液體在容器中的深度各不相同，這就提示各個(gè)參考點(diǎn)具體的高度，傳感器可以感應(yīng)變化的容器液面，借助對各儲(chǔ)液罐液面不同頁面高度測量，在相應(yīng)的計(jì)算下，便可以對靜力水準(zhǔn)儀存在的沉降差異進(jìn)行獲取。在系統(tǒng)當(dāng)中垂直位移的基準(zhǔn)點(diǎn)具有相對穩(wěn)定的特征，通過人工觀測有效獲取，其他傳感器出現(xiàn)的垂直位移便能將基準(zhǔn)點(diǎn)的變化提供出來，有效修正基準(zhǔn)點(diǎn)高程，對靜水準(zhǔn)系統(tǒng)各測點(diǎn)變化充分顯示出來，通過傳輸系統(tǒng)這些數(shù)據(jù)信息，確保接收平臺(tái)能夠及時(shí)獲取，有效監(jiān)測一些特殊環(huán)境下的相關(guān)工作。下面基于靜力水準(zhǔn)自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用案例對基坑監(jiān)測中自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)的使用優(yōu)勢分析探討，以供參考。

3.目的內(nèi)容

進(jìn)行基坑監(jiān)測的主要目的是為了獲取有關(guān)信息數(shù)據(jù)，向設(shè)計(jì)單位和甲方提供有關(guān)監(jiān)測結(jié)果，確保施工單位依照現(xiàn)場具體實(shí)際，科學(xué)合理的對開發(fā)方案實(shí)施調(diào)整，有維護(hù)結(jié)構(gòu)，保證周邊建筑安全性和穩(wěn)定性的作用。為了確保基坑安全，保護(hù)周邊建筑物以及道路和相關(guān)管線免受損壞，對于基坑開挖以及地下室施工中可能出現(xiàn)的各種問題展開實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)測，更好地指導(dǎo)設(shè)計(jì)，建設(shè)以及施工，對基坑挖方以及施工進(jìn)度合理調(diào)整，更好的保證基坑安全性，避免損壞周圍的建筑道路和地下管線。

4.自動(dòng)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例分析

某地下工程項(xiàng)目約有3萬m2的基坑總面積，基坑周圍有著相對復(fù)雜的環(huán)境，有一條管線溝分布于基坑的北側(cè)，鋼筋混凝土箱涵試管線鉤的主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，沿著地下室的邊線是其基本走向，相較于維護(hù)結(jié)構(gòu)外邊線，管線溝相距約3.0m～5.0m，所以在開挖基坑過程中，有非常高的保護(hù)難度。需要達(dá)到≦±20.0mm沉降報(bào)警值要求以及≦±5.0mm差異沉降值要求。

為了保證基坑安全施工，避免影響管溝，對基坑開挖過程當(dāng)中可能出現(xiàn)的管溝變形展開動(dòng)態(tài)監(jiān)測，從而使工程安全系數(shù)得到大幅提高，確保工程順利地進(jìn)行施工，提高進(jìn)度。在相關(guān)要求下，對管溝垂直位移展開監(jiān)測，和人工二等水準(zhǔn)觀測相結(jié)合，實(shí)時(shí)監(jiān)測過程當(dāng)中通過靜力水準(zhǔn)自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，根據(jù)15m設(shè)置測點(diǎn)間距，測點(diǎn)共設(shè)置六個(gè)：C1～C6，6次/天進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，基準(zhǔn)點(diǎn)為C2，當(dāng)做參照，通過光學(xué)水準(zhǔn)修正高程。

依照工程進(jìn)度相關(guān)要求，工程現(xiàn)場開挖北側(cè)基坑首層土?xí)r間為2018年3月6日，在監(jiān)測方案基礎(chǔ)上，并根據(jù)現(xiàn)場有關(guān)單位相關(guān)要求，對于人工監(jiān)測頻率進(jìn)行加密，有過去的每日一次，提升為每日兩次，每日進(jìn)行六次自動(dòng)化數(shù)據(jù)監(jiān)測。

將2018年3月6日2018年3月7日48h觀測的數(shù)據(jù)展開分析研究，依照靜力水準(zhǔn)自動(dòng)化監(jiān)測點(diǎn)累計(jì)垂直位移表，發(fā)現(xiàn)和維護(hù)結(jié)構(gòu)較近的管溝，所以開挖基坑首層土?xí)黠@影響管溝，相鄰點(diǎn)有明顯沉降，相較于基坑邊線終點(diǎn)C3、C4分別大于-18.7mm、-17.9mm垂直位移下降，之后中斷開發(fā)之后，監(jiān)測點(diǎn)出現(xiàn)的位移情況逐漸平緩，并有回彈情況出現(xiàn)，所監(jiān)測的數(shù)據(jù)主要參見表1。

為人工監(jiān)測點(diǎn)位出現(xiàn)變化的數(shù)值進(jìn)行對比，由于特殊的施工現(xiàn)場所限制，還有各相關(guān)單位相互制約因素影響，每日進(jìn)行兩次人工觀測頻率初步飽和，并分析自動(dòng)檢測數(shù)據(jù)，最大的變化值在3月6日20∶00～24∶00出現(xiàn)，這一階段正式人工監(jiān)測空白階段，3月7日重新進(jìn)行人工監(jiān)測，數(shù)據(jù)回彈明顯，通過這些不能看出，管溝在這一時(shí)段出現(xiàn)的變化，難以通過人工觀測手段實(shí)現(xiàn)，對于監(jiān)測點(diǎn)出現(xiàn)的最大沉降值，和出現(xiàn)這一值的時(shí)間難以準(zhǔn)確把握，此時(shí)也難以準(zhǔn)確地將監(jiān)測指導(dǎo)提供出來，造成安全隱患無法得到控制。通過以上實(shí)例分析，在基坑變形監(jiān)測過程中，人工監(jiān)測手段存在很大弊端，顯示出在基坑動(dòng)態(tài)監(jiān)測過程中，通過靜力水準(zhǔn)自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)地進(jìn)行監(jiān)測，其優(yōu)越性主要體現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：

在基坑變形監(jiān)測過程當(dāng)中，運(yùn)用自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)，能夠使人工監(jiān)測的不足得到有效改善，可以更加全面，動(dòng)態(tài)的獲取相關(guān)信息數(shù)據(jù)。而且具有很高的監(jiān)測精度以及較高的自動(dòng)化程度。但是對于普通基坑工程監(jiān)測，資金投入較高，對經(jīng)濟(jì)效益造成一定影響。

5.結(jié)語

基坑開挖的安全性問題受到社會(huì)各界的廣泛關(guān)注，加強(qiáng)基坑變形監(jiān)測，對于基坑安全性做出準(zhǔn)確評(píng)價(jià)具有非常重要的意義。傳統(tǒng)的監(jiān)測手段非常的復(fù)雜，對儀器有著很高的要求，對工作人員也有著很高的要求。獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)需要通過人工手段上報(bào)，這就影響突發(fā)情況的及時(shí)應(yīng)對。自動(dòng)化監(jiān)測設(shè)備在很多基坑工程項(xiàng)目中發(fā)揮著越來越重要的作用。文中通過自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)，對某個(gè)地下工程進(jìn)行監(jiān)測，使其成本大幅降低，也為相關(guān)基坑工程開挖過程中變形自動(dòng)化監(jiān)測提供了有效參考。通過相應(yīng)研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)監(jiān)測方法相比，自動(dòng)化檢測技術(shù)優(yōu)勢非常的明顯，具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，而且天氣因素不會(huì)對此項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用造成影響，具有很高的精確度。為了進(jìn)一步推動(dòng)自動(dòng)化檢測系統(tǒng)在基坑監(jiān)測當(dāng)中的應(yīng)用，今后還應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步加強(qiáng)此方面的研究工作，不斷提高基坑監(jiān)測中自動(dòng)化檢測系統(tǒng)應(yīng)用水平，為基坑工程安全高效開展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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