淺談深基坑工程自動化監測技術

龍章

摘 要：隨著超高層建筑和地鐵工程的出現，深基坑被廣泛的運用。但深基坑工程容易受環境、地質等因素的影響，在實際的施工中較為復雜，且有許多的不確定，存在一定的安全隱患。因此，對施工現場進行綜合監測，掌握深基坑工程的開挖情況和支護技術，對保障工程的安全有重要意義。文章先了解了深基坑工程自動化監測技術，后對其進行簡要的談論，希望對相關人員有參考價值。

關鍵詞：深基坑;自動化;監測技術

目前深基坑工程的主要監測技術是人工監測，這種方式存在的主要問題包括：監測的時間長，人力的需求量大，反饋信息的速度慢，難以實現基坑形變、力變等的連續監測^[1]。由此，無法對現場的實際情況進行科學合理的預測，降低事故的發生率。隨著當前光纖傳感技術的使用，能在替代原有技術的基礎上實現自動化和全天候監測等功能，但在技術條件上還存在不足，難以實現深基坑工程的全系統監測，也尚未形成規范的技術標準和完善的操作規程。

1 自動化的監測系統

1.1 原則

通過對施工現場的自動化監測，將出現的問題及時并準確地向施工員和項目負責人反映，然后采取針對性的措施。在測點布置的時候應該在同一斷面內布點，若不能實現在同一斷面布點，也要確保在相鄰的斷面，從而提高測點數據的相關性以及相關分析的準確性。由于人的肉眼難以達到技術上的要求，在深基坑的監測上會有紕漏出現的可能，是以在對現場施工的支護狀態等實際情況進行全面監測時需要引用自動化的監測系統。此外，在保障監測工作的日常運行下，控制設備和后期維護的成本投入，選擇不影響周圍環境監測點，且能夠滿足施工的條件和地質等的要求。

1.2 原理

在收集數據和數據處理的階段中創立層級，數據由數據傳感器采集，然后利用無線電將數據輸送到收集器中，再通過計算機技術對數據進行整合和分析。在數據采集系統里先進行數據的預分析，將信息轉化成數字信號，經過數據傳輸網絡到達數據處理中心，由數據處理中心進行再處理。數據采集器與控制體系合作完成繁重的數據處理，數據處理系統收集、處理并分析采集的數據，對系統進行全面的控制，從而實現數據庫的及時更新和數據管理。安全的評定工作主要是分析監測數據和結構，對現有數據和歷史數據進行比對，從而評判工程結構的穩定和安全，自動生成與實際相符的報告^[2]。

1.3 目的

取代人工監測的傳統模式，彌補傳統模式上的缺陷，實現全天候連續監測和自動監測，增加重要指標的監測次數，及時且準確的反饋監測數據，提高現場施工數據的可靠性和利用率，以達到信息化高效施工的要求。實時監測和對比，當監測指標沒有達到標準時，能及時發出警報，給施工人員充足的時間處理問題，確保深基坑工程的安全和施工質量。

2 基準點布設、監測點布設和設備布設

2.1 基準點布設

全站儀后視基準點應該布設在基坑周圍，且數量至少為2個。在實際的施工中，需要在不受變形影響的穩定范圍內布置基準點，選擇基準點的布設地時應該注重視野的通視條件和土層的穩固條件，確保基點不能任意移動。每個月應該定期聯測基準點，確保基準點的穩定，從而保障數據的準確，提高結果的科學性。

2.2 監測點布設

第一，對基坑開挖情況和支護結構在土體的縱向位移量全面監測和控制，及時且準確掌握基坑和土體的動態變化。測斜孔是在土體內部打入PVC 測斜管，同時保證管比孔深長。測斜管內設置下放測斜儀探頭滑輪的十字滑槽，十字滑槽垂直于基坑邊線。用專業蓋子密封好上下端管口，避免砂石和水的進入。在做好測斜管的打入工作后，即刻用黃沙等材料夯實好土體，后期再做好維護工作，以保證監測點的安全和穩定。

第二，基坑的支護結構和基坑的圍護墻一同承擔著來自圍護墻外側土層的壓力，當實際的支撐軸力與理論不相符合時，容易使基坑整體失去穩定性，給工程帶來嚴重的安全隱患。因此，在基坑的支護結構上布設監測點，對基坑的支撐軸力進行實時監測，確保其達到施工標準。而支撐軸力的測定需要使用應力器才能實現，應力器就布設在鋼管上，應變計就焊接在平行于支撐方向的鋼管外表面。

第三，在地面開孔，打入帶有微型棱鏡的螺紋鋼筋，便于實現全站儀的觀測。螺紋鋼筋的直徑需要大于或等于22 mm，棱鏡也需要高于地面5 mm或以上。在地面上的棱鏡要做好保護措施，并使其正對著監測儀器。在進行建筑物的監測點布設時，要注重監測點位置的設置，一般角點、大轉角或視野開闊的地方等設置監測點，多變形等特殊形狀的建筑設置對稱的監測點。

第四，在有穩定基礎的地方布設全站儀，布設之前，往往將制作好且帶有螺桿的鋼筋籠與8根長度為1 m的螺桿焊接，然后與基礎剛接，全站儀放置在立桿的頂部，在其外面打造保護箱，避免灰塵和水的進入，防止其對全站儀產生一定的影響。

3 深基坑自動化監測的研究方向

3.1 深基坑支護機構的自動化監測

光纖傳感系統在支護結構的密集點式布置與分布式布置，有助于實現深基坑工程的自動化監測^[3]。研究人員可以分析收集的數據，研究不同原理的監測技術操作，數據收集的可靠性、精確性以及連續性，并對材料和設備的實用性進行研究，從而規范標準化的操作流程，為信息化的深基坑施工技術反饋系統、連續、及時的監測數據，更好地保障周圍環境的安全和施工的安全。此外，也會后續施工設計、施工優化等提供有力的參考。

3.2 傳統的監測技術與光纖傳感的監測技術的對比

隨著光纖傳感技術的穩定和快速發展，使其在信息化的深基坑工程中日漸成熟，在時間、監測距離以及監測準確度上展現出來的優勢也越來越明顯，并且在取代傳統監測技術的實踐中取得了良好的效果。雖然光線自動化監測技術有著得天獨厚的優勢，但是在提高光線材料本身的性能、穩定性以及精確度方面仍要進行深入研究，然后在實踐過程中不斷改善。同時，對于光纖系統的儀器與設備的精確度與可靠性也要進行深入研究，且在實踐中不斷檢驗。在實際的項目實施過程中，一部分主要是運用傳統的監測技術對光纖自動化監測技術收集的數據進行核查與驗證，監測其數據上的準確度與可靠性。另一部分主要是通過光纖自動化監測技術監測傳統監測技術無法進行有效監控的部位或項目，從而有助于形成一個全面、系統的光纖傳感的自動化監測系統，便于深基坑工程施工的開展。

3.3 監測數據的可視化處理

提高監測數據處理和監測信息分析的要領之一是運用可視化技術監測信息。將一個個獨立的監測點關聯起來，轉變監測結果傳統的表格表示方式和二維曲線的表示方式，創建監測點的空間、平面、工作狀況等綜合因素的立體變化模型。不僅能夠監測單個指標的整體變化情況，而且能夠監測深基坑總體中單個項目或者是任意組合項目的變化情況。有利于數據資源的整合，彌補目前深基坑工程在監測數據處理零碎化的不足，從而提高監測數據的處理效率和數據的分析水平，為深基坑工程在施工過程中做出正確的決策提供有力的參考。

4 結語

科學技術的進步，使深基坑工程的開挖技術和支護技術日漸成熟，施工過程中的難點也已經有所突破，得到基礎的解決，但是部分問題仍有進步的空間，需要在實踐中不斷改進和完善。在深基坑工程施工過程中融入自動化的監測技術，能夠全面監測和控制工程，從而確保項目工程的安全性，對工程質量和效率的提升有重要意義。

參考文獻：

[1]楊靈月.深基坑工程自動化監測技術[J].建筑工程技術與設計，2019，（31）：215.

[2]殷志建.深基坑工程自動化監測關鍵技術探討[J].建材與裝飾，2019（28）：16-17.

[3]胡旻.深基坑工程自動化監測關鍵技術[J].建材世界，2019，40（03）：84-88.