深基坑工程自動化監測技術研究

薛 浩

(甘肅省建筑設計研究院有限公司，甘肅)

對于深基坑工程來說，深基坑施工監測就像是一雙眼睛，時刻對深基坑工程的實施進行著必要的指導。過去，在深基坑施工的過程中，常常采用人工監測的方式，這種方式除了需要耗費較大的人力和時間成本之外，在信息的反饋上也存在著不及時的問題，并且由于受到人的限制，對于基坑支護體系的形變與力變等沒有辦法保障監測的連續性。在采用自動化的深基坑工程監測手段之后，信息的反饋速度可以實現大幅度的提升，并且監測過程中所受到的通視條件制約以及氣象環境制約等限制也有了明顯的降低。

1 深基坑相關概述

建設工程在施工的過程中，依照工程勘察設計圖紙，在工程準確的基礎設計位置垂直往下開挖出新的地下空間，就叫做基坑。而深基坑則是指向下開挖的深度大于5m，地下室的層數要大于三，也有一種情況是向下開挖的深度沒有超過5m，但是基坑的四周地質較為復雜的工程也可以被稱之為深基坑。深基坑工程是一項綜合性較為強烈的工程，除了涉及土方的挖運、邊坡支護項目之外，還包含了基坑排水。也正是由于深基坑工程的復雜性，所以深基坑工程需要專業的技術來作為支撐，以降低深基坑工程建設的危險系數。

深基坑工程之所以會普遍存在較大的危險系數，是因為深基坑的支護結構都不是固定的，而是臨時性的結構。在對深基坑施工，設計施工方案之前，需要將施工過程中的支護結構穩定狀況的監察問題進行充分的考慮，對于支護結構出現不穩定的情況要做好應急預案，保證應急措施的可行性。另外，深基坑工程本身具有極其強烈的綜合性，所以工程建設人員需要具備土力學知識、結構力學知識、測量勘探知識和施工技術知識，只有在專業的指導之下，深基坑工程才能夠安全地順利完工。深基坑工程還具有環境效應，在開挖基坑時，地基周圍的建筑物、土體和地下水刀會受到影響，所以，在對深基坑的工程方案進行制定時，也不能忽視這一點。

2 自動化監測相關概述

2.1 自動化檢測的原則

2.1.1 及時反饋原則

通過自動檢測，做到對基坑支護進行24h連續性監測，并將監測到的結果在第一時間反饋給施工人員和深基坑項目的管理人員，以便基坑支護問題的盡早發現與及時解決，使問題應對措施的實效性得到保障。

2.2.2 測點相關性原則

在布置自動監測點的時候，要避免將監測點布置在不同的斷面內，最好是將監測點全部布置在相同的斷面之中。如果實際施工情況只能夠將監測點進行分面布置，那么就需要盡可能將監測點布置在較為接近的斷面之中，這樣通過監測點采集到的數據分析結果的準確性會更高。

2.2.3 技術性與經濟性原則

自動監測需要以滿足日常監測的正常運行為基礎，當基本的要求能夠被滿足之后，自動化監測設備的造價和后期的維護投入應該盡可能被控制，避免成本過高。所選取的自動監測的監測點不可以對附近的環境產生消極的影響，與此同時要做到對水文地質和施工要求的滿足。

2.2.4 自動化原則

傳統的人工監測方式經常會在基坑支護的監測中暴露出問題，基坑支護的形變情況如果只是依靠肉眼或者是一般的儀器去進行監控，那么所得到的監控結果將是不準確的。所以，采用一套完整并且能夠進行高速自動化運轉的檢測設備來對深基坑的支護結構情況進行實時監控是非常有必要的。

2.2 自動監測的原理

2.2.1 數據收集層級

數據的采集工作由數據傳感器來負責完成，并且在收集與處理數據的過程中，將層級建立起來。數據傳感器除了需要采集數據之外，還需要將數據利用無線電信號傳送到數據收集器，當數據到達數據收集器之后，再使用計算機技術對所有的數據集中進行分析處理。

2.2.2 數據預處理和傳輸層級

對于所采集到的數據首先需要經過預處理，而預處理的步驟一般是在數據采集系統中就已經完成的。傳感器將數據采集到之后，數據采集系統會將其轉變為數字信號的形式，然后再利用數據傳輸網絡，把處理過的數字信號傳輸到數據處理中心進一步處理。

2.2.3 數據處理層級

整個數據處理工作的工作量是龐大的，除了數據處理系統之外，控制系統也會參與數據的處理工作。數據處理系統在對各級傳感器所采集到的數據進行接收與分析之后，會對整個系統的運行采取控制，并依據傳感器所反映出來的數據，有目的的對整個數據庫的數據做到更新和管理[2]。

2.2.4 結構安全評定層級

關于整個結構的安全評定，全部是由安全評定系統來完成的。系統會根據數據處理系統的最終分析結果自動生成。在對監測的結構與數據進行全面分析、對現下收集到的數據與歷史監測過程中收集到的數據進行對比之后，綜合性地對建筑結構的穩定性和安全性做到客觀分析，最終生成與建筑實情相吻合的結構安全報告。

2.3 自動化監測的目的

利用自動化監測系統去取代傳統的人工監測方式，是為了能夠連續不間斷的自動對深基坑的支護結構以及建筑物的基礎情況進行有效的監控。傳統的人工監測方式依靠的是肉眼和一般的監測儀器，得到的監測結果的精確度難以保證，并且因為主觀的人為因素造成監測紕漏出現的概率也相對較大[1]。而自動化監測系統，除了自動化之外，另一大優勢就是能夠保證數據信息反饋的及時性，數據在可靠度方面也較為有保障，故而能夠最大限度地滿足對應用計算技術的高效率施工所提出的要求。自動化監測系統可以對監測所得到的數據進行實時比對，一旦發現監測數據達不到安全標準，就會在第一時間發出警報，引起管理人員和施工人員的注意，提醒管理和施工人員盡快采取有效的措施對問題進行解決。

3 基準點、監測點和設備布設

3.1 基準點布設

在對基準點進行布設時，要做到在深基坑的四周最少要布設兩個基準點，并且是全站儀后視基準點。此外還需要注意，布設的區域不能在深基坑邊坡變形影響的范圍之內，否則基坑支護很可能會受到護坡變形或者是位移的影響。布設基準點的四周還需要保證視野的開闊性和土地的牢靠性，要保證基點不會被隨意移動。為了保證采集數據的準確度與數據分析結果的科學合理性，基準點應該做到將位置和穩定性每個月固定測定一次。

3.2 監測點的布設

關于地面監測點的布設應該在地面進行開孔，并且在開孔處打入大于22mm的螺紋鋼筋，鋼筋需要一直被打到混凝土地面之下，才能起到防止監測點因為路面下沉而受到干擾的作用。在對周圍的建筑物進行監測點的布設時，需要保證視野的開闊性，如大轉角、高低建筑物、角點等地。

3.3 觀測儀的布設

布設全站儀時，必須要有穩定的基礎，在對全站儀的基礎進行澆筑前，首先需要將帶螺桿的鋼筋筆制作出來，一般使用的是長度在一米的八個螺桿和鋼筋籠焊接成為一個整體，立桿的底部和基礎進行剛接[3]。全站儀架放置在立桿的頂部位置，并且還需要在全站儀的外部建造一個保護箱，保護全站儀避免遭受水漬或者是灰塵的影響。

4 結 語

綜上所述，在科學技術所能夠提供的支持越來越多之后，不論是深基坑的開挖工作還是支護措施都實施得更為順利，一些傳統的技術難題也基本得到了解決，但是對于這些技術難題，仍然保有較大的優化空間。將自動化監測技術運用于深基坑工程的開挖和支護施工之中，能夠對整個施工工程起到良好的控制效果，保障施工的安全與效率。所以，相關的工作人員需要對深基坑工程自動化監測技術的研究與運用加以重視，切實保障建設工程的社會價值與經濟效益。