港口工程地基處理監測新技術的應用

鐘洲

（天津市北洋水運水利勘察設計研究院有限公司，天津300000）

1 引言

隨著我國進出口貿易的不斷增加，港口建設對我國經濟發展有著非常重要的作用。對于港口工程建設來說，最為重要的一項內容便是地基處理，地基處理一旦出現問題，將會導致整個港口工程存在安全隱患。特別是隨著科技的發展，在地基監測當中應用新技術顯得尤為重要。在港口工程當中應用無線電技術進行地基處理監測，能夠有效提高監測效率，同時可以降低監測難度，而且監測精度也能夠得到保證，對港口工程的建設有著很好的應用價值。

2 地基處理監測主要技術

2.1 沉降監測技術

地基沉降監測主要分為兩種不同的技術，即地表沉降監測技術和地基內部沉降監測技術。對于前一種監測技術來說，其主要的監測方法有監測樁法、沉降板法以及沉降杯法三種；而后一種監測技術主要有水平測斜儀、鋼弦式剖面沉降儀和水壓式剖面沉降儀三種監測工具。上述監測方法或工具均有著或多或少的缺陷，但都有各自的應用優勢。因此，可以根據工程實際進行選擇。

2.2 孔隙水壓力監測技術

孔隙水壓力監測主要是利用孔隙水壓力儀進行監測，目前主要應用的孔隙水壓力儀有測壓管式、鋼弦式、水管式、電阻應變片與差動電阻式等類型[1]。由于鋼弦式具有較高的穩定性與靈敏度，使用效果相對較好。因此，鋼弦式使用最為普遍，鋼弦式孔隙水壓力儀的工作原理如下：通過測頭承壓膜進行壓力承受，進而膜會出現變形，而固定在膜當中的鋼弦也會隨之松弛，最終使鋼弦的自振頻率發生改變，利用相應的接收工具對其自振頻率進行收集。該設備的自振頻率和作用壓力存在如下關系：P=k（f02-f12），其中 P 為孔隙水壓力，單位為 kPa；k是傳感器系數，為一常數值，其數值主要和承壓膜及鋼弦材料、尺寸有關，要在室內進行標定得到；f0是大氣壓時鋼弦具有的指針頻率，單位Hz；f1是在孔隙水壓力P的作用下鋼弦產生的自振頻率。通過測定不同時刻的鋼弦自振頻率，便能夠求出當時對應的孔隙水壓力。

2.3 真空度監測技術

按照每間隔600m2便設置一個真空度計，同時在所有斷面安裝真空度計，將他們分別安裝在中心線周圍的砂井內與砂井間、加固區邊緣及其外側2m處以及坡腳周圍的砂井中與砂井間，其中每處共計安裝7個真空度計。利用真空度監測技術進行測量時，具有如下兩個關系式，即Pg1+h1γω=Ps1和Pg2+h2γω=Ps2，式中 Pg1指抽真空之前壓力表讀數，即大氣壓；Pg2為抽真空一定時間后的壓力表讀數；h1抽真空前地下水頭高度；h2為抽真空后一定時間后地下水頭高度；Ps1指抽真空前土內壓力；Ps2是抽真空后土內壓力。將上述兩個公式相減可得（Pg1-Pg2）+Δh·γω=Ps1-Ps2，即 ΔPg+Δh·γω=ΔPs，其中 ΔPg為抽真空一段時間后的真空表示數；ΔPs為抽真空一定時間后土中實際真空度。

3 無線電智能監測技術具有的優勢

智能監測便是利用人工智能、信號定位以及信息處理等多種技術共同構建智能網絡進行監測，其在信息處理、融合與共享等方面有著非常大的優勢。無線電監測具有如下兩點主要優勢：第一，設備聯網。為了使數據融合與聯合監測具有的優勢得到充分發揮，頻譜管理、臺站以及通信等多種組網監測是當前監測的重要特征。智能監測網能夠實現所有廠家設備的兼容使用，在網絡系統當中具有非常大的優勢，能夠有效地完成復雜的監測任務。不但能夠對監測空間、體制以及頻率等進行良好擴展，而且可以使輻射源具有的交會定位能力得到提升，對數據處理也有著很好的增強效果。第二，監測自主管理。智能監測網能夠依照頻譜管理中心下達的監測指令，自行運行監測系統，無須進行人工監測，同時能夠對監測數據進行智能化分析，將有用信息和異常信號不斷上傳頻譜管理中心，之后安排專人進行處理。

4 無線電監測技術在地基處理監測中面臨的問題

目前，無線電監測技術應用在地基處理監測當中主要存在如下兩個問題。其一，傳播問題。隨著物聯網的快速發展，其具有的而復雜結構特征，使電磁環境愈發復雜，這對無線電監測技術的應用造成了極大限制。尤其在地基監測附近存在大量物聯網據點時，進行無線電傳播過程中，電磁波發射將呈現密集發生，這對有用信息的收集造成阻礙，使用傳統的遠距離基站的進行監測，已經無法滿足地基監測當中的高精度要求。因為信號功率隨著阻礙的增加而逐漸削弱，同時干擾信號不斷影響信號傳導，無線信號傳輸過程中將會不易攔截與跟蹤，這對地基監測效果帶來極大的挑戰。因此，要通過網絡化對無線電加以管理。

其二，管理問題。我國無線電管理模式主要是放任式管理，導致無線電對地基監測所需的監測精度要求無法滿足[2]。同時各監測設備生產廠家生產的標準不同，無法使無線電監測技術形成統一的標準，導致無線電監測無法形成統一的接口，不能實現網絡發展。造成這一現象的主要原因還是政府管理不足，沒有制定相應的生產標準，無法使用無線電監測實現系統化與網絡化。這對無線電監測的應用與發展造成了極大的影響，對地基監測當中新技術的應用造成阻礙。

5 加強無線電監測技術應用的措施

對于傳播問題來說，在地基監測過程中，應該對建站模式加以創新，通過固定監測站和移動監測站間的配合實現良好的監測與數據傳輸，從而使監測精度得到保證。因此，在建設固定監測站時，在人員流動較小的地方，盡可能避開物聯網的集散點，這樣能有效保證數據的傳輸和收集質量。在固定監測站的基礎上利用移動監測站進行精度監測，主要是在地基監測中利用移動監測站對地基監測過程中發射出的信號進行直接接收，不進行遠距離傳輸，將移動監測站與固定監測站測定的結果進行比對，根據比對結果對固定監測站進行完善，保證地基監測過程中的監測精度，保證港口地基始終滿足使用要求。

對于管理問題而言，在地基監測當中應用無線技術，能夠有效降低監測難度和提高監測效率。但是由于無線電監測存在系統性差，不能對我國大量港口地基監測數據進行深入分析，無法對今后港口地基的建設提供良好的技術支撐。因此，無線電管理首先要對監測設備制定統一的生產標準，使設備接口能夠通用，同時建立綜合性的監測中心，實現對港口地基的全面監測。通過完善無線電監測技術相關的技術標準，對我國港口地基監測當中應用無線電監測有著很好的推動作用。

6 結論

港口對一個國家經濟的發展有著至關重要的作用，隨著經濟全球化的不斷深入，進出口貿易已成為國家經濟發展的重要組成部分之一。而港口工程建設過程中，往往需要對地基處理進行監測，保證地基處理滿足建筑標準。目前普遍應用的監測技術均存在或多或少的不足，這對地基處理監測造成了一定的阻礙。對此在港口工程當中應用新技術進行地基處理監測具有非常重要的現實意義。利用無線電實現對地基處理方面的監測，能夠取得較好的監測效果，但其中依舊存在諸多的問題，這就需要廣大工作者不斷進行深入研究，使無線電監測技術能夠取得更好的應用效果。