自動化監測系統在深基坑監測中的應用

孫元帝，孟凡明，孫志鋮，孫 建

（1.建設綜合勘察研究設計院有限公司，北京 100007；2.北京興電國際工程管理有限公司，北京 100089；3.一汽-大眾汽車有限公司，吉林 長春 130011）

在我國經濟的快速發展下，城市建筑業也蓬勃發展，所以深基坑建設工程也備受關注。由于深基坑工程位置基本都處在城市人口交通較密集的區域，安全問題尤為重要，深基坑的自動檢測系統就要發揮其作用，為安全施工保駕護航。隨著科技的不斷發展，深基坑檢測也從原始的人為檢測轉變成了自動化全程檢測。原始的人為檢測技術不僅效率低下，資本投入大，而且效果不顯著，未能及時有效地對數據進行采集、反饋，并分析后應用于實際深坑基施工中。而自動化監測技術在基坑監測過程中充分發揮其高效準確的作用，在節約資源、提高效率的同時，更加保障了安全施工，也大幅提升了監測數據水平，有效克服了周圍客觀環境的影響。是深坑基施工的一向重要技術支持。

1 自動化監測系統基本內容

1.1 自動化監測系統構成

自動化監測系統構成圖如圖1所示。

數據檢測是一項涵蓋細節多，流程復雜，連續性的多角度、多空間的監測工作，而自動化監測技術的應用，能夠很好地完成持續性自動監測全范圍的數據工作，更好地監測和掌握深基坑施工穩定性判斷以及深基坑變形情況，且能更準確及時地將信息反饋給深基坑施工者，為深基坑安全提供了保障。

圖1 自動化監測系統圖

1.2 深坑基監測

在互聯網技術的支持下，自動化坑基監測技術能夠通過水平移位或者豎向位移的方式進行24h全天候的數據監測，監測包括內業檢測和外業檢測兩個方面。內業監測是指依據專業的軟件驅動，通過模型的預測系統的要求，將自動化成果進行自動導入后形成最終的數據處理工以及結果的實時反饋，并將結果發回到自動監測平臺，平臺處理完成后對檢測所得的結果進行圖文并茂的直觀反映。具體的自動化監測方法：用多種檢測方式來完成自動化監測，包括水平位移以及其他的監測方法，來對檢測對象24h全天候地進行自動化監測，發揮技術軟件的優勢，充分地在內業監測以及外業監測上以成果預測模型進行自動化的統計工作，然后把自動化監測系統處理完成的結果反饋給應用者。此外，還可以通過靜力水準自動檢測技術來進行自動化監測，靜力水準監測的方法也是自動化坑基監測中的重要技術大多是通過通管水準儀監測來實現深基坑的監測它的每臺儀器都要進行沉降的測試對液位的變化，液位計測點可進行垂直變化測定。

1.3 數據的發布、預警功能

在電子信息技術的支持下，使得深坑基檢測數據的反饋更加及時和便利。工作人員可以通過自己安裝有自動監測系統APP的手機移動客戶端，實時地觀測深坑基的監測情況，及時地掌握系統平臺傳輸給客戶端的監測成果。而且，自動檢測系統可以實現預警功能，利用SOA架構設計的基坑在線監測系統對監測成果進行發布與預警，它包括有在線數據查詢和在線數據分析，以及報警設置。輕輕點擊觀測點，既可實時掌握該點的所有檢測數據。使用者可以預先設置報警閾值，當系統采集的數據到達報警值的時候，自動檢測系統便會自動報警，便于工作人員及時進行處理，最大限度地控制風險，保障生產施工、人員以及財產的安全。

2 自動化監測系統的可靠性分析

尺度變形可靠性分析。實驗中，自動化監測與人工測量時間相差比較短，而且基坑周圍未發生大的環境改變，可認為測量中測量點是穩定的，則兩點間絕對距離是相同的。選取4個監測點坐標，兩兩計算測量點絕對距離差值來進行自動化監測的可靠性分析。這兩種觀測均屬于等精度的觀測，邊長中所產生的誤差可以利用以公式（1）來進行計算。

式中：d為這兩種不同測量方法所計算長度的差值；n為同一條邊觀測的次數。

經過詳細的計算，N1—N2邊中測量的誤差m1=±0.5mm，在這組計算中超過中誤差有8期的數據。N3—N4邊測量中的誤差m2=±0.8mm，當中，超過中誤差有9期的數據。計算結果可以看出，自動化監測系統相對于傳統人工監測來說，測量的結果差值較小，而且變化幅度也相對較小，測量數據相對比較穩定，證明自動化監測的數據具有充分的可靠性。

3 案例分析

3.1 案例概況

此工程處在市中心位置，外界的交通復雜，高層建筑物居多，并且各種干擾因素較多，也較為復雜和嚴重。周邊24h均有較多的交通參與者，車輛、行人穿梭不斷，并且在工作日時此地交通擁堵。由于在市中心，周邊的地下電纜、管道、管線都非常密集。

本次主要檢測的內容有，坡頂所產生的豎直位移進行監測，坑基坡定產生的水平位移進行檢測，建筑物產生位移的監測，坑基周邊交通情況監測。檢測的坑基大小為深度21 m、長度96.6 m、寬度62.1 m，坑基開挖的安全等級為一級安全等級標準，充分對本次施工安全和工程質量進行保障。該項目加固方式為預應力錨索和單排樁組合的方式，所運用的為上部放坡支護的方式，本次檢測點受到上不部分觀測點被遮擋的影響，觀測工作局限性較大。所以人工檢測收到影響極大實現不了檢測。鑒于此，該項目最終采用了自動化監測系統來有效文成檢測任務。通常采用斷面模擬法，此模式屬于建筑設計行業中目前比較先進的模式，不僅使得設計質量有效提其，而且使得設計效率也提升許多，具體如下圖2所示。

圖2 被分割成為不同元素類型的建筑

3.2 網絡的設置

根據此項目的實際情況，本次測量受到周邊環境的影響較大，例如，周邊高層建筑物居多，所處位置的地理環境較為復雜，導致本次測量范圍相對小，根據現實情況，在檢測布點時，要更加細致合理。此次的監測觀測站，具體位置設置在需要檢測坑基的南邊，也就是門診的樓頂位置，本次檢測將水平位移點和平面控制的觀測點合并在一起，此外，水平和豎直的位移點也合并在一起使用，其的具體位置位于坑基的邊坡。深坑基的開挖口和自動監測點距離大概為30cm，相鄰點之間的距離本次設置為15m，此次檢測項目監測點一共設置了20個，用L型棱鏡來代表監測點位，在基坑四周布置水平位移斷面監測，間距控制在大約25 m。在檢測斷面中設置測斜傳感器，具體設置在每個斷面的不同深度處，數量為82個，同時，沿著四周布設錨索內里監測斷面，間距也同樣控制在25 m，每個監測斷面均設置有錨索傳感器，傳感器數量為46個，按25 m間距在坑基四周布設地下水位監測點，并在每個檢測點裝置滲壓計，監測點共計9個。在測量機器人的設置中利用Trimble 4D軟件，設置統一時間段對同一測量點的監測，每次測量完成后，為控制變量，立即用同一全站儀調整為手動測量模式對自動測量的監測點進行重復人工監測。

4 結束語

總而言之，在我國經濟不斷發展城市化進程不斷加深的同時，城市建筑也是快速崛起，深坑基支護也隨之得到更大的發展和關注。文章結合實例，充分闡述了深基坑監測技術的重要意義。通過將自動化監測系統與傳統深坑基監測進行對比，將自動化監測系統的應用可靠性做了充分說明，并通過具體的自動化監測系統應用實例，把自動化監測系統的應用方式、應用效果都做了詳細的展示，也讓其他學者能更詳細清楚地了解自動化監測系統。在未來的深基坑工程建設中，也希望深基坑檢測技術能得到更廣泛的應用，能更好地服務于深坑基檢測工程和其他的各行各業。