自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在深基坑監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用

劉 佳

(黑龍江省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，哈爾濱 150080)

0 前 言

由于經(jīng)濟(jì)生活水平和安全要求的提高，國(guó)家強(qiáng)調(diào)整以人為本的安全方針，無(wú)論是施工單位還是業(yè)主單位，以及安全監(jiān)督管理部門(mén)對(duì)安全的重視程度顯著增強(qiáng)，因此，對(duì)建設(shè)工程中的深基坑圍護(hù)工程更加重視和關(guān)注。由于深基坑開(kāi)挖的位置以人口交通密集區(qū)域和城市核心區(qū)域?yàn)橹鳎瑸榱耸蛊浒踩缘玫接行Э刂?和保障，需要對(duì)其進(jìn)行科學(xué)、合理、規(guī)范的監(jiān)測(cè)。隨著科技應(yīng)用水平的不斷提升，勞動(dòng)力的不斷上漲，自動(dòng)化深基坑監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生。在深基坑監(jiān)測(cè)中運(yùn)用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠使監(jiān)測(cè)效率和質(zhì)量明顯的提高，因此，結(jié)合項(xiàng)目案例，本論文從以下三方面對(duì)深基坑監(jiān)測(cè)中運(yùn)用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的闡述。此次研究對(duì)增加深基坑監(jiān)測(cè)方面知識(shí)具有理論性意義，對(duì)指導(dǎo)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用具有現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)性意義。

1 基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本內(nèi)容

1.1 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成

數(shù)據(jù)檢測(cè)是以多角度和多空間的監(jiān)測(cè)工作，其不僅覆蓋吧大量的細(xì)節(jié)，而且還具有復(fù)雜的操作流程[1]。由于自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)的有效運(yùn)用，其能夠使持續(xù)性自動(dòng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)工作得以實(shí)現(xiàn)，從而能夠?qū)ι罨拥姆€(wěn)定性以及變形情況進(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)和掌握。在此同時(shí)，其能夠?qū)⑾嚓P(guān)信息及時(shí)有效的反饋給深基坑施工者，進(jìn)而為深基坑的安全性得到顯著提升。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的構(gòu)成如圖1所示。

圖1 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)圖

1.2 深基坑自動(dòng)監(jiān)測(cè)

在互聯(lián)網(wǎng)逐步應(yīng)用的背景下，自動(dòng)化基坑監(jiān)測(cè)技術(shù)可以對(duì)水平位移和沉降位移等方式進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這樣能夠使全天數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)及時(shí)有效生成。監(jiān)測(cè)主要從兩個(gè)方面入手，即內(nèi)業(yè)監(jiān)測(cè)和外業(yè)監(jiān)測(cè)。內(nèi)業(yè)監(jiān)測(cè)指的是在專業(yè)監(jiān)測(cè)收集軟件的基礎(chǔ)上，通過(guò)模型數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)置，使自動(dòng)化成果能夠及時(shí)有效全部自動(dòng)導(dǎo)入，從而不僅使最后數(shù)據(jù)得以形成，而且能夠及時(shí)反饋有效實(shí)現(xiàn)。當(dāng)反饋結(jié)果傳送到網(wǎng)上自動(dòng)監(jiān)測(cè)平臺(tái)之中時(shí)，平臺(tái)會(huì)對(duì)其進(jìn)行合理化的處理，之后，生成數(shù)據(jù)圖表，利用圖文并茂的形式來(lái)對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行展示，這樣可以使其具有較強(qiáng)的直觀性。具體的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)方法為：用多種監(jiān)測(cè)方式進(jìn)行結(jié)合，使自動(dòng)化監(jiān)測(cè)得以完成，這樣不僅能夠使技術(shù)軟件的優(yōu)勢(shì)得到充分的體現(xiàn)，還能夠以成果預(yù)測(cè)模型的形式來(lái)開(kāi)展自動(dòng)化統(tǒng)計(jì)工作。統(tǒng)計(jì)之后，將自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中的處理結(jié)果進(jìn)行反饋。另外，在開(kāi)展自動(dòng)化監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，可以將靜力水準(zhǔn)自動(dòng)感應(yīng)監(jiān)測(cè)技術(shù)引入其中，該方法是自動(dòng)化基坑監(jiān)測(cè)中的重要技術(shù)之一，其需要對(duì)通管水準(zhǔn)儀進(jìn)行有效使用，這樣能夠?qū)ι罨舆M(jìn)行全面的監(jiān)測(cè)[2]。

1.3 數(shù)據(jù)發(fā)布以及預(yù)警功能

在網(wǎng)絡(luò)電子信息技術(shù)的背景下，使深基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反饋的及時(shí)性以和便捷性顯著的提升。相關(guān)工作人員可以對(duì)具有自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的手機(jī)移動(dòng)客戶端進(jìn)行安裝，這樣能夠在手機(jī)終端上對(duì)深基坑的監(jiān)測(cè)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測(cè)，并且能夠?qū)ζ脚_(tái)傳送給手機(jī)客戶端的監(jiān)測(cè)成果進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)。除此之外，自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)︻A(yù)警功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，對(duì)深基坑在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行合理化利用，使監(jiān)測(cè)結(jié)果能夠得到有效的發(fā)布和預(yù)警。其主要是由在線數(shù)據(jù)查詢、在線數(shù)據(jù)分析、報(bào)警設(shè)置、系統(tǒng)維護(hù)等構(gòu)成。對(duì)觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行點(diǎn)擊，就能夠?qū)υ擖c(diǎn)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行有效掌握。使用者需要對(duì)報(bào)警閾值進(jìn)行提前設(shè)定，當(dāng)數(shù)據(jù)達(dá)到報(bào)警值后，自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)就會(huì)發(fā)出自動(dòng)報(bào)警的指令提示，這樣工作人員能夠?qū)ζ溥M(jìn)行及時(shí)的處理，從而使風(fēng)險(xiǎn)得到有效的控制，進(jìn)而為生產(chǎn)施工安全以及人身安全提供有效的保障[3]。

2 案例分析

2.1 案例簡(jiǎn)述

文章以哈市商業(yè)中心為例，由于該工程處于市中心，并且交通相對(duì)復(fù)雜，高層建筑物數(shù)量也較多，干擾因素不僅數(shù)量相對(duì)較多，而且也更加的復(fù)雜。由于周邊全天都有車輛以及行人，當(dāng)工在作日的時(shí)候，交通會(huì)有相對(duì)擁堵的現(xiàn)象。另外，由于處于市中心位置，其周邊的地下電纜、管道以及管線等都相對(duì)比較密集。此次監(jiān)測(cè)的內(nèi)容主要為：坡頂所產(chǎn)生的豎直位移、深基坑坡頂所產(chǎn)生的水平位移、建筑物產(chǎn)生的位移、建筑物的測(cè)斜等建筑物周邊交通狀況等。監(jiān)測(cè)的深基坑的深度大約為16.5m，長(zhǎng)度大約為105m，寬度大約為70m，地下三層，深基坑開(kāi)挖設(shè)計(jì)安全等級(jí)為一級(jí)安全等級(jí)，從而使此次施工安全和工程質(zhì)量提供有效的保障。另外，此次工程中的加固方式以預(yù)應(yīng)力錨索和單排樁組合方式為主，對(duì)上部放坡支護(hù)的方式進(jìn)行合理的運(yùn)用，由于監(jiān)測(cè)點(diǎn)被部分建筑物和構(gòu)筑物所遮擋，從而使其產(chǎn)生一定的影響。由于直接觀測(cè)工作具有明顯的局限性，所以采用人工監(jiān)測(cè)的方式無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果。在這樣的情況下，此次工程對(duì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行合理利用，使得監(jiān)測(cè)任務(wù)得到有效的完成。通常情況下，以斷面模擬法為主，該模式是建筑設(shè)計(jì)行業(yè)中先進(jìn)模式的一種，其不僅能夠使設(shè)計(jì)質(zhì)量得到明顯的提升，而且使設(shè)計(jì)效率顯著的提高。

2.2 網(wǎng)絡(luò)的設(shè)置情況

在項(xiàng)目實(shí)際情況的基礎(chǔ)上進(jìn)行分析可知，周邊環(huán)境會(huì)對(duì)此次測(cè)量產(chǎn)生一定的影響。例如：周邊高層建筑物和構(gòu)筑物的數(shù)量相對(duì)較多，且地理環(huán)境的復(fù)雜性相對(duì)較大，這樣就使得測(cè)量范圍相對(duì)比較小。因此，在監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置的過(guò)程中，需要對(duì)其進(jìn)行科學(xué)的安排，從而使其細(xì)致性和合理性得到了保障。此次在深基坑的南側(cè)位置設(shè)置監(jiān)測(cè)觀測(cè)站，即西裙樓的南側(cè)位置，對(duì)水平位移點(diǎn)和平面控制觀測(cè)點(diǎn)進(jìn)行合并。同時(shí)，將水平位移點(diǎn)和豎直位移點(diǎn)進(jìn)行合并，將其設(shè)置在深基坑的邊坡位置。深基坑的開(kāi)挖口和自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的距離保持在25m，相鄰點(diǎn)之間的距離保持在12.5m，此次項(xiàng)目設(shè)置大約22個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，監(jiān)測(cè)點(diǎn)位利用L型棱鏡來(lái)代表，并且，將水平位移斷面監(jiān)測(cè)設(shè)置在深基坑的周圍，將其間距控制在25m左右。另外，需要將測(cè)斜傳感器設(shè)置在監(jiān)測(cè)斷面之中，此次工程大約要設(shè)置120個(gè)左右，將其在斷面的不同深度中進(jìn)行設(shè)置。同時(shí)，在監(jiān)測(cè)斷面中布置錨索，間距控制在25m左右，將錨索傳感器設(shè)置在每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面之中，數(shù)量大約為55個(gè)，在25m間距的基礎(chǔ)上，將地下水位監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置在深基坑的周圍，需要將滲壓計(jì)安裝在各個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)中。在測(cè)量機(jī)器人使用的過(guò)程中，需要對(duì)相關(guān)軟件進(jìn)行有效利用，這樣能夠使統(tǒng)一時(shí)間段對(duì)同一監(jiān)測(cè)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)得以完成，當(dāng)監(jiān)測(cè)完成之后，為了對(duì)變量進(jìn)行有效的控制，需要對(duì)同一全站儀進(jìn)行調(diào)整，使其由自動(dòng)模式轉(zhuǎn)變成手動(dòng)測(cè)量模式，利用手動(dòng)測(cè)量模式對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行重復(fù)的監(jiān)測(cè)。

2.3 數(shù)據(jù)采集和處理操作

此次工程項(xiàng)目中需要利用到自動(dòng)化監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)和傳感器，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)平臺(tái)和傳感器數(shù)據(jù)采集箱進(jìn)行合理采集，從而使其對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)以及傳感器數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集得以實(shí)現(xiàn)；此次工程中的全站儀需要將專用數(shù)據(jù)線和電腦進(jìn)行有效連接，這樣不僅能夠使數(shù)據(jù)傳輸問(wèn)題得到有效解決，而且能夠使全站儀供電問(wèn)題得到解決。測(cè)站設(shè)立以自由設(shè)站的方式為主，將全站儀固定在觀測(cè)墩之上，并對(duì)假定坐標(biāo)系進(jìn)行設(shè)置。在進(jìn)行首次測(cè)量的時(shí)候，利用人工教學(xué)的模式，系統(tǒng)能夠?qū)笠朁c(diǎn)、監(jiān)測(cè)點(diǎn)的位置進(jìn)行自動(dòng)記錄，并且自動(dòng)完成多測(cè)回測(cè)角工作，使各點(diǎn)初始坐標(biāo)被精確算出。在軟件中對(duì)復(fù)測(cè)的頻率進(jìn)行設(shè)置，在復(fù)測(cè)的過(guò)程中，先需要復(fù)測(cè)控制網(wǎng)，當(dāng)控制網(wǎng)保持穩(wěn)定之后，在對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行逐一的測(cè)量。同時(shí)，當(dāng)未發(fā)現(xiàn)目標(biāo)點(diǎn)時(shí)，西永能夠?qū)ζ溥M(jìn)行再尋找，從而使復(fù)測(cè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的完整性得到保障。傳感器和數(shù)控采集箱利用有線連接的方式進(jìn)行連接，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)橋通信技術(shù)的方式，將采集的數(shù)據(jù)傳送到數(shù)據(jù)處理中心。在數(shù)據(jù)處理中，需要對(duì)特定的軟件進(jìn)行使用，其能夠?qū)Σ杉瘮?shù)據(jù)的粗差進(jìn)行自動(dòng)的剔除處理，在對(duì)基準(zhǔn)網(wǎng)進(jìn)行復(fù)測(cè)完成之后，對(duì)基準(zhǔn)網(wǎng)的穩(wěn)定性進(jìn)行有效的分析，最后來(lái)完成測(cè)量數(shù)據(jù)的平差處理工作。由于該項(xiàng)目中使用的是單側(cè)站重復(fù)觀測(cè)的方式，需要在自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中增加測(cè)量數(shù)據(jù)的差分改正，其對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)測(cè)量坐標(biāo)和初始坐標(biāo)的差值進(jìn)行有效測(cè)量，在其基礎(chǔ)上，對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的坐標(biāo)進(jìn)行有效的修改，從而使數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及完整性得到有效的保障。

3 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)文章的論述可知，由于城市化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，使得建筑行業(yè)得到快速發(fā)展的機(jī)遇，這使得深基坑支護(hù)的重視程度顯著加強(qiáng)，因此，需要有效完成深基坑監(jiān)測(cè)。利用自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來(lái)完成深基坑監(jiān)測(cè)，能夠使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)更加的合理和可靠，所以，需要對(duì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行不斷深入研究，使其能夠在深基坑監(jiān)測(cè)中得到有效應(yīng)用，從而為深基坑監(jiān)測(cè)的有效完成提供保障。