水平位移自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)在深基坑中的應(yīng)用

孫新亞 蔡建宏 儲(chǔ)瑞兵

摘? 要：隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展，安全管理要求越來越高，如何將復(fù)雜的管理簡(jiǎn)單化是建筑人不懈追求的目標(biāo)，尤其是利用先進(jìn)的信息技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)管理，是建筑人不斷奮斗和追求的方向。深基坑施工作為施工現(xiàn)場(chǎng)的重大危險(xiǎn)源，是工程建設(shè)過程中首個(gè)需重點(diǎn)監(jiān)控的分部分項(xiàng)工程。人工監(jiān)測(cè)往往會(huì)受環(huán)境變化、人工誤差等造成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)等，同時(shí)監(jiān)測(cè)時(shí)間不連續(xù)，無法及時(shí)反映深基坑位移突變。新型實(shí)時(shí)位移監(jiān)測(cè)系統(tǒng)則能隨時(shí)隨地反映深基坑位移變化，確保深基坑施工安全。

關(guān)鍵詞：深基坑? 水平位移? 自動(dòng)監(jiān)測(cè)

中圖分類號(hào)：TU753.8? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1672-3791（2019）04（b）-0044-02

1? 水平位移自動(dòng)監(jiān)測(cè)的背景及意義

在建筑工程深基坑施工期間，由于基坑內(nèi)土體開挖外運(yùn)卸載，會(huì)引起基坑底面的應(yīng)力回彈;在外側(cè)土壓力的作用下，會(huì)引起基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力發(fā)生變化，同時(shí)產(chǎn)生變形;如果圍護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度不足，將導(dǎo)致支護(hù)樁傾斜，甚至坍塌等嚴(yán)重事故;同時(shí)由于基坑降水，水位的下降會(huì)引起坑外土體的固結(jié)，使地面發(fā)生沉降，特別是如果支護(hù)防滲系統(tǒng)存在缺陷，將會(huì)發(fā)生滲漏、流沙等現(xiàn)象，結(jié)果導(dǎo)致地坪開裂以及周圍建筑物產(chǎn)生不均勻沉降。

對(duì)基坑及周邊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)，預(yù)警并防范過大位移、變形與工程事故的發(fā)生，并通過監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)確掌握基坑變形情況，制定相應(yīng)保障措施，實(shí)現(xiàn)整個(gè)基坑工程的安全平穩(wěn)施工。

2? 水平位移自動(dòng)監(jiān)測(cè)原理

該文所述工程在基坑支護(hù)樁冠梁上設(shè)置水平位移自動(dòng)監(jiān)測(cè)點(diǎn)，在距離基坑邊18.6m處設(shè)置監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)點(diǎn)，安裝wow-wy-001在線位移監(jiān)測(cè)儀2臺(tái)，無源感知模塊2塊，分別對(duì)基坑維護(hù)結(jié)構(gòu)的水平和豎向位移進(jìn)行在線監(jiān)測(cè)。考慮現(xiàn)場(chǎng)白天人員流動(dòng)量較大，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存在一定干擾，影響數(shù)值統(tǒng)計(jì)，監(jiān)測(cè)工作有效時(shí)間為20：00～7：00，檢測(cè)頻率為3次/h。

在基坑開挖前，組織監(jiān)測(cè)及測(cè)繪人員對(duì)基坑周邊環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查、照相、攝影取證;按設(shè)計(jì)及規(guī)范要求，在適宜觀測(cè)和保護(hù)的位置布設(shè)沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)并繪制實(shí)地監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置圖。在施工前進(jìn)行至少連續(xù)觀測(cè)3次的穩(wěn)定值作為沉降監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的初始值。在圍護(hù)結(jié)構(gòu)及工程樁施工中，按監(jiān)測(cè)頻率展開監(jiān)測(cè)工作。其中水平位移監(jiān)測(cè)采用自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

深基坑水平位移自動(dòng)監(jiān)測(cè)技術(shù)以安全信息收集塔（簡(jiǎn)稱信息塔）作為基準(zhǔn)點(diǎn)，在被測(cè)點(diǎn)位置安裝無源感知模塊，通過信息塔和被監(jiān)測(cè)點(diǎn)之間的相對(duì)位移數(shù)據(jù)來判斷監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的問題和變形數(shù)值。

安全塔周期性向被測(cè)點(diǎn)發(fā)射無線信號(hào)，根據(jù)信號(hào)特征變化和測(cè)量參量矩陣來計(jì)算相對(duì)位移數(shù)據(jù)，通過壓縮感知技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)校準(zhǔn)。

匯聚各監(jiān)測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)后利用物聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)至后臺(tái)管理中心，通過數(shù)據(jù)分析后，反饋至客戶終端。客戶通過網(wǎng)上終端可實(shí)時(shí)查看數(shù)據(jù)變化，判斷基坑水平位移大小，得出基坑是否安全，并做出相應(yīng)對(duì)策。圖1為網(wǎng)上終端數(shù)據(jù)變化圖。

3? 水平位移自動(dòng)監(jiān)測(cè)實(shí)施與管理

（1）測(cè)點(diǎn)安裝埋設(shè)前要進(jìn)行檢驗(yàn)和率定，繪制監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝埋設(shè)詳圖，并按照方案和埋設(shè)要求做好埋設(shè)準(zhǔn)備。（2）測(cè)點(diǎn)埋設(shè)時(shí)，核定傳感器的位置是否正確，埋設(shè)的準(zhǔn)備是否符合技術(shù)要求，按監(jiān)測(cè)的位置和方向埋設(shè)傳感器。（3）所有監(jiān)測(cè)點(diǎn)安裝埋設(shè)完成后，及時(shí)繪制監(jiān)測(cè)點(diǎn)位置圖，并加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)點(diǎn)保護(hù)，以防監(jiān)測(cè)點(diǎn)被破壞。（4）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)必須做到及時(shí)、準(zhǔn)確和完整，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)未達(dá)到報(bào)警值期間，根據(jù)施工節(jié)點(diǎn)向設(shè)計(jì)單位提交書面監(jiān)測(cè)結(jié)果（包括每天的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)），監(jiān)測(cè)材料上應(yīng)注明對(duì)應(yīng)的施工工況及平面分布圖等施工信息，便于相關(guān)各方分析監(jiān)測(cè)結(jié)果所反映的情況（見表1）。（5）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)如達(dá)到或超過報(bào)警值及時(shí)通報(bào)有關(guān)各方，以期盡快采取有效措施保證該工程順利展開。（6）對(duì)原始數(shù)據(jù)要進(jìn)行分析，去偽存真后方可進(jìn)行計(jì)算，并繪制觀測(cè)讀數(shù)與時(shí)間、深度及開挖過程曲線，按施工階段提出簡(jiǎn)報(bào)（見圖2）。

4? 水平位移自動(dòng)監(jiān)測(cè)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

（1）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)在線傳輸，數(shù)值真實(shí)，可全天候24h實(shí)行監(jiān)測(cè)。（2）監(jiān)測(cè)頻率高，數(shù)據(jù)量大，能及時(shí)準(zhǔn)確地判斷建筑物位移變化的發(fā)展趨勢(shì)。（3）測(cè)量精度高，室外監(jiān)測(cè)誤差﹤1mm。（4）降低勞動(dòng)力，提高工作效率，克服人工測(cè)量等人為因素造成的誤差。（5）功能性強(qiáng)，可根據(jù)項(xiàng)目要求及規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)置分級(jí)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。（6）監(jiān)測(cè)數(shù)值經(jīng)云終端計(jì)算處理后，客戶可及時(shí)通過IP網(wǎng)址查閱相關(guān)數(shù)據(jù)。

深基坑水平位移自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定因素、驗(yàn)證設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工，并根據(jù)變形情況為施工提供有價(jià)值的指導(dǎo)性意見。通過對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析，在理論分析指導(dǎo)下有計(jì)劃地進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)施工工作，對(duì)于保證安全、減少不必要的損失，起著重要作用，同時(shí)也保障業(yè)主利益及相關(guān)社會(huì)利益。通過對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的收集、整理和綜合分析，了解各監(jiān)測(cè)對(duì)象的實(shí)際變形情況及施工對(duì)周邊環(huán)境影響程度，分析區(qū)域性施工特征，為類似工程累積經(jīng)驗(yàn)。

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