分析自動化監(jiān)測系統(tǒng)于基坑監(jiān)測中的運(yùn)用以及特點(diǎn)

摘要：

對于現(xiàn)階段基坑工程施工過程中的自動化監(jiān)測系統(tǒng)內(nèi)容進(jìn)行分類介紹，通過重點(diǎn)實(shí)例介紹靜力水準(zhǔn)自動化監(jiān)測系統(tǒng)在相關(guān)工程中的實(shí)際運(yùn)用，來對自動化監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行分析，對其實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行概述。

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

如今的工程監(jiān)測工作還主要停留在人工采集數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)階段，但是由于其不僅監(jiān)測范圍小、工作量大、效率低，而且基坑工程的海量數(shù)據(jù)采集，使得基坑監(jiān)測在指導(dǎo)施工時存在時間差，無法實(shí)現(xiàn)實(shí)時性監(jiān)測，因此無法指導(dǎo)工程安全實(shí)施。而自動化監(jiān)測系統(tǒng)作為一種精密的實(shí)時工程測量方法，具有精度高、自動化性能好等特點(diǎn)，完全可以彌補(bǔ)傳統(tǒng)方法的漏洞，同時可以更好地運(yùn)人工無法長時間作業(yè)的某些特殊環(huán)境，使得在工程進(jìn)展過程中能夠及時發(fā)現(xiàn)問題，消除隱患。

1.自動化監(jiān)測系統(tǒng)于現(xiàn)階段基坑監(jiān)測工程中的主要運(yùn)用與現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國內(nèi)基坑數(shù)量越來越多，開挖深度越來越深，對于基坑施工安全的要求也在不斷的提高，因此基坑自動化監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展成為了必然的課題。

對于如今的基坑工程而言，自動化監(jiān)測系統(tǒng)主要有以下幾大方面運(yùn)用。

首先，現(xiàn)如今自動化監(jiān)測系統(tǒng)主要運(yùn)用于地鐵施工工程中。由于地鐵施工以及維護(hù)的特殊性，人工作業(yè)往往無法完全滿足安全要求，故對隧道施工現(xiàn)場設(shè)置自動監(jiān)測系統(tǒng)，不僅能及時捕捉工程建設(shè)的實(shí)時情況，也可以及時發(fā)現(xiàn)隧道結(jié)構(gòu)的病害問題。由于地鐵監(jiān)測與維護(hù)項目主要是沉降與位移，故地鐵自動化監(jiān)測系統(tǒng)主要是使用某些一體化控制器配合數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對地鐵施工安全監(jiān)測傳感數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控，運(yùn)用強(qiáng)大的邏輯運(yùn)算能力以及采集功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動獲取和網(wǎng)絡(luò)傳輸，完成自動化監(jiān)測。

其次，對于基坑整體結(jié)構(gòu)監(jiān)測主要采用數(shù)據(jù)庫技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)保證了數(shù)據(jù)的自動采集、傳輸保存和安全查詢。主要由自動監(jiān)測平臺、自動采集平臺以及數(shù)據(jù)查詢分析平臺組成。對于基坑監(jiān)測的各個項目可以進(jìn)行實(shí)時地全方位監(jiān)測，減少人工作業(yè)量，同時保證數(shù)據(jù)的高精度以及實(shí)時性。對于基坑監(jiān)測階段的海量數(shù)據(jù)可以最及時地進(jìn)行分析，從而完成安全性指導(dǎo)工作。

再者，自動化監(jiān)測系統(tǒng)往往會用于某些人工無法進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控的場合，如某些隧道或者管溝。由于主要針對沉降位移監(jiān)測，所以這類的自動化監(jiān)測系統(tǒng)通常比較簡單，但是使用的場合以及頻率非常高。對于此類沉降變化的自動化監(jiān)測，主要使用靜力水準(zhǔn)自動化監(jiān)測系統(tǒng)。此系統(tǒng)利用通液管使一系列的傳感器容器連接，其中注入一定量的液體，利用連通器的原理，使得儲液罐的液面總是在同一水平面，即保持相同的高度，但是各個容器中的液體深度并不相同，這也就反映了各個容器所在的各個參考點(diǎn)的高度的不同。當(dāng)容器液位發(fā)生變化時即被傳感器感應(yīng)，通過測量不通儲液罐的液面高度，經(jīng)過計算可以得出各個靜力水準(zhǔn)儀的相對差異沉降。在整個系統(tǒng)中，基準(zhǔn)點(diǎn)的垂直位移應(yīng)是相對穩(wěn)定，并且可用其它人工觀測手段來確定，其他傳感器的垂直位移均是相對于基準(zhǔn)點(diǎn)的變化，并通過對基準(zhǔn)點(diǎn)高程進(jìn)行修正，以便能精確計算靜力水準(zhǔn)系統(tǒng)各測點(diǎn)的沉降變化。再將所得數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程傳輸系統(tǒng)使得接收平臺可以實(shí)時獲取，完成對于某些特殊環(huán)境下的監(jiān)測工作。

以下通過使用靜力水準(zhǔn)自動化監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)際案例，來分析自動化監(jiān)測系統(tǒng)于基坑監(jiān)測中的使用優(yōu)勢。

2.自動化監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用工程實(shí)例

上海市某地下工程項目，基坑總面積約30000平方米，基坑周邊環(huán)境情況復(fù)雜，其中北側(cè)地下存在一條管線溝，管線溝為鋼筋混凝土箱涵，走向基本沿地下室邊線，由于管溝距離圍護(hù)結(jié)構(gòu)外邊線3.0～5.0m，故在基坑開挖階段對其的保護(hù)難度非常高。沉降報警值要求≦±20.0mm，差異沉降≦±5.0mm。

為了有效控制基坑施工對管溝的影響，實(shí)時監(jiān)控基坑開挖過程中對于管溝的變形，從而提高工程安全系數(shù)，保障整個工程進(jìn)度。按要求監(jiān)測管溝的垂直位移監(jiān)測需要在結(jié)合人工二等水準(zhǔn)觀測的前提下，使用靜力水準(zhǔn)自動化監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控。測點(diǎn)間距15m，總共布置6個測點(diǎn)：C1～C6，采集頻率6次/天，其中C2為基準(zhǔn)點(diǎn)，作為參照，其高程采用光學(xué)水準(zhǔn)進(jìn)行修正。

根據(jù)工程進(jìn)度安排，整個工程現(xiàn)場于2014年3月6日開始進(jìn)行北側(cè)基坑的首層土開挖。根據(jù)監(jiān)測方案以及現(xiàn)場相關(guān)單位的要求，加密人工監(jiān)測頻率，由原來的一天一次增加至一天兩次，而自動化監(jiān)測系統(tǒng)采集頻率為一天六次。

選取2014年3月6日至2014年3月7日的48個小時的觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。根據(jù)靜力水準(zhǔn)自動化監(jiān)測點(diǎn)的累積垂直位移表，可以發(fā)現(xiàn)由于管溝距離圍護(hù)結(jié)構(gòu)過近，故基坑首層土開挖對于管溝的影響十分明顯，所有相鄰點(diǎn)位均出現(xiàn)明顯的沉降，位于基坑邊線中點(diǎn)的C3、C4垂直位移下降到最大值-18.7mm、-17.9mm，然后隨著開挖的中斷，監(jiān)測點(diǎn)位移趨于平穩(wěn)，出現(xiàn)略微回彈。如表1所示（2014年3月6日0：00至2014年3月7日24：00，單位mm）

C1C2C3C4C5C6

8：00～12：00-14.5-15.7-17.1-16.8-15.7-15.1

12：00～16：00-14.7-15.9-17.6-17.1-16.0-15.3

16：00～20：00-15.0-16.3-18.2-17.7-16.1-15.6

20：00～24：00-15.3-16.7-18.7-17.9-16.3-15.8

24：00～4：00-15.2-16.6-18.5-17.8-16.2-15.5

4：00～8：00-15.1-16.5-18.6-17.8-16.3-15.4

8：00～12：00-14.8-16.5-18.3-17.3-16.1-15.3

12：00～16：00-14.5-16.3-17.8-17.1-15.8-15.0

對比人工監(jiān)測點(diǎn)位的數(shù)據(jù)變化值，由于施工現(xiàn)場的特殊限制性以及各方單位的相互協(xié)作制約等原因，人工觀測的工作量，監(jiān)測頻率一天兩次已經(jīng)到達(dá)飽和，而根據(jù)自動化監(jiān)測系統(tǒng)的結(jié)果來看，變化最大值出現(xiàn)在3月6日20：00～24：00，正好處于人工監(jiān)測的空白期，而當(dāng)3月7日人工重新開始監(jiān)測時，數(shù)據(jù)已經(jīng)有所回彈，從這里可以看出人工觀測結(jié)果無法準(zhǔn)確表現(xiàn)該時間段得管溝變化情況，同時對于監(jiān)測點(diǎn)的沉降最大值以及出現(xiàn)最大值的時間點(diǎn)無法準(zhǔn)確把握，也就沒有辦法提供準(zhǔn)確的監(jiān)測指導(dǎo)，從而產(chǎn)生安全隱患。從上述實(shí)例可以看出人工觀測結(jié)果漏檢的弊端暴露無遺，也顯示了靜力水準(zhǔn)自動化監(jiān)測系統(tǒng)的實(shí)時監(jiān)控優(yōu)越性。

3.結(jié)語

（1）自動化監(jiān)測系統(tǒng)的發(fā)展可以從一定程度上完善傳統(tǒng)人工監(jiān)測的漏洞，有效避免漏檢以及數(shù)據(jù)缺失等情況的發(fā)生。

（2）對于如今的基坑工程而言，精度高、自動化性能好、實(shí)時測量等自動化監(jiān)測系統(tǒng)所擁有的特點(diǎn)是傳統(tǒng)檢測手段所不具備的，可以準(zhǔn)確而及時地反應(yīng)變形情況。

（3）自動化監(jiān)測系統(tǒng)雖然擁有眾多優(yōu)點(diǎn)，但是對于普通的基坑監(jiān)測工程而言，系統(tǒng)成本過高，導(dǎo)致了經(jīng)濟(jì)效益太低。這也是自動化監(jiān)測系統(tǒng)始終無法快速發(fā)展的一個重要原因。

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（作者單位：上海申元巖土工程有限公司，上海 200120）endprint