自動化測斜技術在基坑監測中的應用分析

孟憲超 李俊明

摘要：隨著我國經濟的快速發展，城市建設項目的技術要求越來越高，傳統人工監測無法滿足日益增長的風險控制需求。發展先進的深基坑自動化監測技術，能實時反映施工現場風險狀態的基于物聯網技術的自動化監測系統，成為基坑風險控制的主要應用方向。

關鍵詞：自動化測斜技術;基坑監測;應用

引言

近年來，自動化測斜技術以其高效性、精準性、可靠性的優點，已經越來越多的被應用于基坑監測工程中。深層土體水平位移變形監測是深基坑開挖支護施工過程監測中一項最直觀和有效的方法，對深基坑的安全有決定性的迅速而準確的反映，因此，自動化測斜技術的提高顯得更加重要。

1自動化測斜技術

采用自動測斜儀對基坑支護結構的深層水平位移進行自動監測。該裝置集深部水平位移數據采集與傳輸于一體。單斜井眼的高頻高精度自動監測只需要外部電源即可實現。同時，將監測數據實時上傳到云平臺，方便電腦和手機隨時查看，真正實現了深度水平位移的無人值守監測。其特點如下：（1）監控模式靈活。所述裝置的地面控制端體積小，可靈活布置在環梁內部，不受道路交通等環境條件的影響。（2）變形實時監測。自動測斜儀和監測裝置通過傳感器將包絡結構的變形數據及時傳輸到云平臺。監測頻率可達1次/h，大大提高了施工監測的實時性。數據采集不受天氣影響，可實現24小時自動監測。（3）數據反饋真實性。通過控制端、傳感器等機械設備的自動監測，避免了人為干預的數據采集，確保其真實有效。（4）工程造價經濟。該裝置可以節省大量的人工成本，無需布置多個傳感器，設備可循環利用，經濟性好。

2固定式測斜儀的工作原理

該測斜儀主要是由角度敏感元件和智能電子芯片組成，同時搭載自動化系統，可實現長期的測試。

其工作原理是將測斜管分成n個測段，每測段長度為，在某一深度上測得兩對導輪之間的傾角，通過計算可以得到這一區段位移，某一深度位移，在進行第j次監測時，所得某一深度相對于前次位移。

3項目設備安裝

本文結合某寫字樓監測項目進行分析，擬建工程基坑周長約212m，開挖深度13.11～14.11m，工程地質條件差，淤泥質粉土平均埋深為11.78米?；禹斶吘€距地庫邊線預留1.5m施工距離。周邊環境復雜，與周邊環境關系如下：東側：距離已建規劃三路邊線7.9m;南側：擬建辦公樓外墻距離已建2#車庫外墻10.1m，距離已建2#樓建筑外墻16.9m;2#樓地下一層，管樁基礎，基底標高2.9m;西側：距離天山路邊線15.0m，距離市政綠化邊線8.0m;北側：距離電箱2.6～4.1m，距離柳子河路邊線10.7m。

（1）考慮現場施工條件，跟隨支護樁施工，同時埋設測斜管，待支護樁澆筑完畢后可下入測斜儀。

（2）根據測斜儀安裝圖紙，確定好每個傳感器之間的安裝間距以及最上部測斜儀距管口距離;

（3）裁剪鋼絲繩及絲桿，鋼絲繩直徑為Ф3mm，其長度應比各傳感器間距長出200mm，以便鋼絲繩兩頭各留出100mm用以對折，，用以連接各傳感器;最上部測斜儀至管口段采用Ф6mm不銹鋼絲桿連接固定，其長度為0.8米;

（4）在一空曠場地上，按照測斜儀安裝圖紙標示的傳感器間隔距沿直線方向放置測斜儀（測斜儀放置時，其放置順序同其出廠配線長度相關，應按照每個測斜孔測斜儀安裝圖紙上對各點測斜儀配線長度的要求選擇對應線長的測斜儀），并把各傳感器傳輸線纜沿著傳感器放置方向鋪設開來;

（5）根據測斜孔傳感器間安裝間距選擇相應長度的鋼絲繩，并依次對應放置于鋪設于空曠場地上各傳感器之間。

（6）在鋼絲繩兩端選取100mm左右長度位置對折，在穿過兩端傳感器吊環或吊帶后用鋼絲繩扣緊固，每個對折處采用2個鋼絲繩扣固定;

（7）各傳感器間利用鋼絲繩連接好后，沿著鋼絲繩由下往上（下方為滲壓計位置）每隔1米左右用2.5×200mm扎帶把各傳感器線纜幫助于鋼絲繩上，綁扎完畢后，用手提住鋼絲繩，緩慢把各傳感器放入監控孔測斜管道內（測斜儀導輪應嵌入測斜管內凹槽下滑），此時安裝時需注意測斜儀XY方向需與定義方向一致，導輪式固定測斜儀X、Y測試方向如圖所示）;

（8）待放入最后一個測斜儀（最上部測斜儀）時，把Ф6mm不銹鋼絲桿擰接至測斜儀頂部內螺紋接口上，接著把絲桿穿過管口固定板中心孔并預留出50mm長度，然后在絲桿上套入M6mm螺母，以便把傳感器固定于管口固定板上，套入絲桿長度100mm左右，各傳感器線纜從管口凹槽引出（整體安裝完畢如圖）。

（9）待監控中心服務器軟件安裝及現場系統集成完畢后，利用監控中心采集軟對每個測斜儀各采集三組數據，以第三次采集數據作為此測斜儀初始讀數。

4自動化測斜技術在基坑監測中的應用

4.1提升監測精度，實施動態化管理

自動化測量技術是依托技術的主要優勢之一，對深基坑支護系統，可以實時觀測基坑內外土體的應力應變實際工程情況，不僅可以提供高精度的監測數據反饋，也擴大了深基坑工程實際有效監測的范圍。具體的自動監測系統的監測內容可以涵蓋擋土墻的應力狀態，支持的位移、內力、支護樁的興衰，應力狀態的變化，土壤的位移和增加底部的基坑，地下水位的動態變化等。對于人工監控難以發現的項目位置，可以通過自動監控技術所使用的信息手段進行全天候動態監控，提高了監控工作的效率，保證了深基坑開挖的順利進行。

4.2三維激光掃描儀技術

在三維激光掃描儀技術應用中，通過高速激光掃描測量的方法，可以快速獲取被測對象表面的三維坐標數據信息，為建立物體的三維數字模型提供一種全新技術手段。通過利用激光測距原理，可以測出大量密集點的三維坐標，和傳統單點測量相比具有明顯優勢。在現階段，三維技術掃描儀技術在室內設計、建筑監測等領域得到了廣泛應用，具有很好的應用效果。

4.3監測數據處理

儀器設備全部安裝完成后，需要進行設備的調試，然后進行首次的監測數據采集工作，采集數據的間隔時間為20s，對正?？蚣苤?、中水池、臨近洗車庫軌道及現狀傾斜超限柱在施工注漿期間進行實時的24h數據采集。通過GPRS無線網絡發送至數字化平臺，由數字化平臺對數據進行異常分析，對由于環境等外界原因引起的異常數據，自動進行判別，自動激發重新采集數據等操作。數據確認無異常后由數字化平臺進行抽取分類，按照各數據采集系統的標識情況存入相應數據庫，由數字化監測管理系統實時調用，真正實現全天候24h自動實時監測。

4.4保障工程安全，性能具備穩定性

深基坑工程在整體開掘過程中，具備著一定的危險性與不安全性，深度達到5m以上的基坑空間對于施工人員的作業安全是一種隱含的威脅。而自動化深基坑監測設備的埋設與使用，不僅全面提升了數據測算的精準度，也為施工人員提供了有效的安全保障。同時通過自動化監測系統的數據處理主機分析，可以對項目實施過程中的安全評定系統根據數據進行評價與分析，對比現在的數據以及歷史監測數據，評價當前建筑結構的安全與穩定性，生成符合實際情況的安全報告。

4.5布設觀測儀器

全站儀布局的過程中需要有一個穩定的基礎，在鑄造的過程中全站儀首先需要做一個螺旋鋼筋籠，鋼筋籠的螺釘連接作為一個整體，使底部的基礎設施領域可以穩定連接，防止出現外界干擾的不利因素。該監控系統的構建與實現，可以集成計算機、信號處理技術、云計算等多種技術，以Windows操作系統為平臺，HTML5、ASP、NET作為核心技術，開發一個多功能、易于操作的評價系統軟件，可以對監測信息工程進行管理。另外，定角測量控制系統由多測角探頭、傳輸設備、數據處理系統組成，斜管在測試中安裝測角探頭可以測量傾角管在垂直方向的重力軸上的傾角，當傾角探頭發生變形時，可以通過處理數據采集模塊對傾角加速度和傾斜角進行加速度測量，進行數據分析，將數據傳輸到數據系統，通過對比測量前后的變化，可以得到測斜儀管的水平位移，從而進一步測量結構的水平位移。

結語

監測測量工作可以對深基坑的土體土層狀況有一個總體上的把握，有利于施工規劃的科學性和合理性，相對于其他監測方法來說，測斜技術具有效率高、適應性強、數據精確等的優點，需要施工單位在施工正確合理的發揮測斜技術的優勢，以促進深基坑施工質量的良好。

參考文獻

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