自動化監(jiān)測技術(shù)在深基坑監(jiān)測的應(yīng)用

(五邑大學 廣東 江門 529020)

自動化監(jiān)測技術(shù)在深基坑監(jiān)測的應(yīng)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(jiān)測在基坑中基本原理和應(yīng)用。運用巖土傳感器連接R485總線和采集模塊，互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)搭建的自動化遠程監(jiān)控系統(tǒng)。實時采集影響基坑安全的相關(guān)數(shù)據(jù)。

自動化;傳感器;實時監(jiān)測

引言

隨著城市建設(shè)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(guī)定抗震地區(qū)淺基礎(chǔ)埋深不宜小于建筑高度H/15，樁基礎(chǔ)不小于H/18[1]。高層建筑的施工周邊環(huán)境往往處于城市的中心地帶，破壞產(chǎn)生的后果往往很嚴重。而傳統(tǒng)的基坑的監(jiān)測需要人為監(jiān)測和控制，人和環(huán)境的因素占很大的比重。不能滿足基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)實時采集和遠程控制[2]。

自動化監(jiān)測就是在監(jiān)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(xiàn)自動化監(jiān)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(jiān)測過程的可靠性及運行效率。同時，自動化監(jiān)測技術(shù)可以實現(xiàn)在任意時間、任意條件下開展監(jiān)測工作，實行24小時安全生產(chǎn)監(jiān)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(jiān)測及控制系統(tǒng)

(一)自動化監(jiān)測系統(tǒng)。因為工程開挖的深度及重要性，采用自動化監(jiān)測和人工監(jiān)測相結(jié)合的監(jiān)測方法。自動化監(jiān)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(shù)據(jù)傳輸模塊床送到網(wǎng)絡(luò)出相應(yīng)的端口上[4]。

(二)遠程監(jiān)控系統(tǒng)。遠程監(jiān)控系統(tǒng)是由根據(jù)傳感器相應(yīng)的通信協(xié)議編寫的軟件。系統(tǒng)按照實時數(shù)據(jù)采集、實時分析、實時告警、實時處理的管理原則，構(gòu)建科學合理的數(shù)據(jù)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(shè)置好相關(guān)規(guī)則后，系統(tǒng)全自動進行數(shù)據(jù)的采集、分揀、過濾和存檔； 2． 可以將數(shù)據(jù)直接保存到數(shù)據(jù)庫，也可以將數(shù)據(jù)保存在傳感器內(nèi)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(shù)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(jiān)測。

三、監(jiān)測項目布點及自動化監(jiān)測方法

基坑設(shè)置支撐軸力、坑外土體分層沉降監(jiān)測、地下水位監(jiān)測的測點。

(一)基坑支撐軸力監(jiān)測。鋼筋應(yīng)力計根據(jù)支護結(jié)構(gòu)設(shè)計大樣圖選型，并埋設(shè)于各支撐段1/3的位置。混凝土澆筑前，應(yīng)將應(yīng)力計先與主筋對接焊或綁扎好，對測點編號及應(yīng)力計標定編號作好記錄，將應(yīng)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(nèi)并連接到總線上，導線端頭做好編號標記，以便于監(jiān)測與導線保護。

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

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

四、監(jiān)測數(shù)據(jù)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(nèi)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(shè)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(shè)計允許沉降量為±30mm，也小于設(shè)定的變化速率3mm/d。與電子水準儀監(jiān)測的結(jié)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(jiān)測點的水位數(shù)據(jù)并導入Excel分析柱狀圖可知，地下水位在一定范圍內(nèi)變動，處于正常的變化區(qū)間-300～+500mm區(qū)間。

五、總結(jié)

自動化監(jiān)測相比傳統(tǒng)人工監(jiān)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(fā)現(xiàn)遠程監(jiān)控的數(shù)據(jù)是可靠的。可以實時反應(yīng)測點的相關(guān)變化量。為施工人員和管理部門的相關(guān)決策提供了依據(jù)。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(guī)模使用傳感器、總線線路的連接和保護尤為困難。隨著技術(shù)的進步，特別是高鋰電池技術(shù)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(jiān)控技術(shù)會更進一步在基坑監(jiān)測中的大規(guī)模運用。

[1]《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》GB50007-2011 :12-13

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

[3]文軍 張思峰 李濤柱 移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢綜述[J]通信技術(shù)2014(9) :977-984

[4]趙 丹 肖繼學 智能傳感器技術(shù)綜述[J]傳感器與微系統(tǒng) 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。