自動化監測技術在深基坑監測的應用

(五邑大學 廣東 江門 529020)

自動化監測技術在深基坑監測的應用

唐海波

(五邑大學廣東江門529020)

本文通過簡略的介紹了自動化監測在基坑中基本原理和應用。運用巖土傳感器連接R485總線和采集模塊，互聯網技術搭建的自動化遠程監控系統。實時采集影響基坑安全的相關數據。

自動化;傳感器;實時監測

引言

隨著城市建設的進一步推進，地下空間的利用越來越重要。而地下空間意味著進行深基坑的開挖及支護。我國的高層建筑規定抗震地區淺基礎埋深不宜小于建筑高度H/15，樁基礎不小于H/18[1]。高層建筑的施工周邊環境往往處于城市的中心地帶，破壞產生的后果往往很嚴重。而傳統的基坑的監測需要人為監測和控制，人和環境的因素占很大的比重。不能滿足基坑監測數據實時采集和遠程控制[2]。

自動化監測就是在監測過程中完全不需要或僅需要很少的人工干預而自動進行并完成的。實現自動化監測可以提高自動化水平和程度，減少人為干擾因素和人為差錯，可以提高監測過程的可靠性及運行效率。同時，自動化監測技術可以實現在任意時間、任意條件下開展監測工作，實行24小時安全生產監控[3]。

一、工程概況

廣州某基坑總用地面積約25102m2，基坑面積約19253 m2，基坑開挖深度約26.5m。其建筑高度為196m，地上41層，地下4層，基坑底絕對標高為-7.20m；正南面為地下空間停車庫，正在施工，基坑底絕對標高為-9.55m。該基坑采用鋼筋混凝土擋土板+斜撐+樁撐+樁錨的支護形式，安全等級為一級。

二、自動化監測及控制系統

(一)自動化監測系統。因為工程開挖的深度及重要性，采用自動化監測和人工監測相結合的監測方法。自動化監測采用傳感器通過RS485總線連接后送入到基坑邊緣處的信息采集模塊，然后通過與智能傳感器連接的數據傳輸模塊床送到網絡出相應的端口上[4]。

(二)遠程監控系統。遠程監控系統是由根據傳感器相應的通信協議編寫的軟件。系統按照實時數據采集、實時分析、實時告警、實時處理的管理原則，構建科學合理的數據采集管理體系。可以達到以下目標：

1． 按用戶的要求及實際的工作需要，設置好相關規則后，系統全自動進行數據的采集、分揀、過濾和存檔； 2． 可以將數據直接保存到數據庫，也可以將數據保存在傳感器內存；3． GPRS模塊具有掉線自動重連功能，C/S模式下可以實時顯示連接的客戶端數量;4． 全自動的第一時間將告警通知到維護人員；5． 可以對各個傳感器采集模塊進行實時監測。

三、監測項目布點及自動化監測方法

基坑設置支撐軸力、坑外土體分層沉降監測、地下水位監測的測點。

(一)基坑支撐軸力監測。鋼筋應力計根據支護結構設計大樣圖選型，并埋設于各支撐段1/3的位置。混凝土澆筑前，應將應力計先與主筋對接焊或綁扎好，對測點編號及應力計標定編號作好記錄，將應力計測量導線引出支撐模板外，用保護管將其接至基坑頂部護欄以內并連接到總線上，導線端頭做好編號標記，以便于監測與導線保護。

(二)坑外土體分層監測。靜力水準儀安裝在基坑周圍的相應位置。標定其中一個水準儀為基準點，其它監測點的位移是相對于該點的位置確定的。

(三)地下水位監測。按照設計給定的位置布設地下水位監測點，即埋設水位管。水位管的埋設與安裝按照以下程序進行。

四、監測數據分析

(一)基坑支撐軸力分析。當基坑中部和西部土方開挖深度到10-12米，東南部開挖深到10米左右時，基坑最大的內撐軸力為8號點位，支撐軸力-4216.9kN，當基坑開挖至中部和西部土方開挖深度至12-15米，東南部開挖深度約12米。8號點位的軸力約為-2673.60KN。與設計的軸力變化相近。

(二)土體分層沉降分析。截止到2016年8月，各個測點的累計沉降量都很小，遠小于設計允許沉降量為±30mm，也小于設定的變化速率3mm/d。與電子水準儀監測的結果相近。

表一 基坑周邊土體沉降

(三)地下水位分析。由一段時間監測點的水位數據并導入Excel分析柱狀圖可知，地下水位在一定范圍內變動，處于正常的變化區間-300～+500mm區間。

五、總結

自動化監測相比傳統人工監測，有其可靠性、實時性、不受天氣和人為因素的干擾等特點。通過這一階段的測試和研究，可以發現遠程監控的數據是可靠的。可以實時反應測點的相關變化量。為施工人員和管理部門的相關決策提供了依據。但是由于傳感器的供配電和傳感器單價影響，導致在工地上的布置大規模使用傳感器、總線線路的連接和保護尤為困難。隨著技術的進步，特別是高鋰電池技術的進步，可以和傳感器一起封裝，減少在工地上的走線布置。相信遠程監控技術會更進一步在基坑監測中的大規模運用。

[1]《建筑地基基礎設計規范》GB50007-2011 :12-13

[2]單永新 新建地下車庫深基坑工程監測控制難點與對策分析[J]中國醫院建筑與裝備 2012(4) :71-73

[3]文軍 張思峰 李濤柱 移動互聯網技術發展現狀及趨勢綜述[J]通信技術2014(9) :977-984

[4]趙 丹 肖繼學 智能傳感器技術綜述[J]傳感器與微系統 2014(9) :4-7

唐海波(1993.01-)，男，漢，四川南充人，在職研究生，五邑大學土木建筑學院，研究方向：智能施工。