自動化監測技術在地鐵基坑工程監測中的應用分析

陳慶華，李鋒，趙磊，趙劍，2

（1.深圳百勤建設工程有限公司，廣東 深圳 518000；2.中南林業科技大學，湖南 長沙 410000）

0 引言

在地鐵基坑工程的施工過程中，工程監測貫穿于整個施工全過程，在保障施工安全方面發揮著不可替代的作用。而自動化監測技術的應用不僅可以提升地鐵基坑工程監測的信息化水平，也加強了監測數據的充分利用，還避免了因為人為干預而使監測結果失去參考價值[1]。但是如何將自動化監測技術應用到地鐵基坑工程監測當中，還需要新一步研究。

1 自動化監測技術在地鐵基坑工程監測中的應用流程

1.1 外業監測數據收集

外業監測數據收集，主要包含以下幾方面內容：第一水平位移監測數據；第二豎向位移監測數據；第三支撐軸力監測數據；第四深層水平位移監測數據；第五地下水位監測數據等。

1.2 內業監測數據處理

首先，要盡可能地保證數據處理、成果圖標以及分析資料的清晰性與完整性。其次，優先使用與監測數據處理與信息管理系統有關的專業軟件或者平臺，做好監測數據處理工作和信息反饋工作，且嚴格按照相關規定對功能和參數進行控制。最后，這些專業軟件或憑條，需要具備兩大功能：其一是數據采集、數據處理、數據分析、數據查詢與數據管理的一體化功能；其二監測成果可視化功能。

1.3 成果反饋

進行監測的目的是為了將施工期間有關的數據信息及時而可靠地提供給業主單位，并以此了解施工的安全性與穩定性。同時，監測的過程中，還可以將對一些潛在隱患或事故進行及時而準確的預報，進而采取相應的措施降低不利于公共安全的事故的發生概率。所以，提升實時監測的信息化程度，并提升信息傳遞渠道的高效性與順暢性，進而將監測信息準確而及時地反饋出來，具有十分重要的意義[2]。

（1）正常情況下的信息反饋。監測數據正常情況下，監測正常監測信息報送形式有監測分析周報、月報，報送的形式和內容按照《安全風險技術管理體系》及業主和監理要求執行。

（2）警戒快報。監測超過預警值信息報送方式分為預警報告和警戒報告兩種方式，報送內容和方式按照業主和監理要求報送。

2 自動化監測技術在地鐵基坑工程監測中的具體應用

2.1 基準點布設

2.1.1 平面控制網的布設

對于建筑物地基基礎及場地的位移觀測，宜按二個層次布網，由控制點組成的控制網，由觀測點與所聯測的控制點組成擴展用。控制網采用測角網、測邊網、邊角網或導線網，擴展網和單一層次布網可采用交會法（角交會、邊交會、邊角交會）、基準線或附合導線等形式進行。

對于一、二級及有需要的三級控制點采用有強制對中裝置的觀測墩。其對中誤差不應超過0.1mm，控制點應便于長期保存，加密，擴展和尋找，相鄰點之間通視好，不受旁折光的影響。

基準點，工作基點以及聯系點，檢核點和定向點，應根據不同布網方式和構形，根據《建筑變形測量規程》的要求進行布設，每個測區基準點不少于3個，每個測區的工作基點不少于3個。

基準點及工作基點埋設在地基穩固，且不易破壞且遠離三倍基坑深度的外的地方，并加保護蓋其中在監測過程中定期進行校核。

2.1.2 高程控制網的布設

高程基準點埋設于遠離三倍基坑深度的穩固且不易破壞的地方，必要時埋設基巖標，其數量分布在保證觀測精度的前提下，便于施工、施測和保存。

如果測區的建（構）筑物數量不多，那么需要按照單一層次的標準對控制點和觀測點進行布設。如果測區的建（構）筑物數量較多，那么需要按照二個層次的標準進行控制點和觀測點的布置。即將控制點布設成控制網，將觀測點與其聯測的控制點一起布設成擴展網[3]。

每個測區的水準基點不少于3個，連同工作基點也不得少于3個。

在全路段，需要將包含基準點和工作點在內的控制點全部組成在一起，使之形成變形監測的高程監測控制網。針對網型的布設，應當布設成具有幾何圖形檢驗功能的閉合、附和及組成的網。

2.2 監測點布設

2.2.1 圍護結構頂水平位移及沉降點布設

為保證監測工作的簡單易行且提高觀測精度的要求，樁頂位移及沉降監測擬按照基準點、工作基點、變形點三級布點。樁頂水平位移監測點與樁頂沉降監測點為共用點，不需另行埋設。如果沿著基坑邊進行觀測點的布設，需要在通視處確定觀測點，并確保觀測點與基坑邊的安全欄桿保持300mm的距離。這樣，既不會與安全欄桿過度接近，又不會對施工產生影響。實際測點布置將根據現場情況進行調整。針對測點標志的埋設，應當確保測點標志與測點之間的通視性。當完成測點標志的埋設之后，還需要做好相應的保護措施，并作明顯標記。

2.2.2 地下水位監測點布設

利用地質鉆機成孔，孔深要求至基坑底以下3米。在孔內埋入濾水塑料套管，管徑約90mm。套管與孔壁間用干凈細砂填實，然后用清水沖洗孔底，以防泥漿堵塞測孔，保證水路暢通。測管高出地面約20cm，上面加蓋，不讓雨水進入。在監測點的四周用三角型鋼筋保護，以防損壞。

2.2.3 樁身測斜監測點布設

針對樁身測斜監測點的布設，需要注意以下幾方面。首先，以直接綁扎或者設置抱箍的方式，在維護結構的鋼筋籠上進行測斜管的固定，當鋼筋籠入孔之后，再進行混凝土的澆筑施工[4]。其次，針對測斜管與支護結構的鋼筋籠綁扎埋設，應當對測斜管與鋼筋籠進行固定，避免在混凝土澆筑施工過程中出現測斜管或鋼筋籠脫落的現象。最后，還要采取相應的措施避免出現測斜管的縱向扭轉現象。這樣做的目的是避免導槽將測斜儀探頭卡住。圖1為固定式測斜儀布設實拍圖。

圖1 固定式測斜儀布設

2.2.4 周邊道路沉降監測點布設

對于道路沉降監測點，先用沖擊鉆在地表鉆孔，然后放入沉降測點，測點采用Ф20～30mm，長300～400mm半圓頭鋼筋制成。為了避免觀測效果受到路面結構較大的影響，可以在土層內進行相應沉降點的埋設。

2.2.5 周邊管線沉降監測點布設

在管線上方挖一個直徑15mm，深1000mm的洞，然后打入一根鋼筋，澆筑混凝土。

2.2.6 周邊建筑物沉降監測點布設

周邊建筑物沉降監測可采用條碼尺或L型沉降監測標志。

2.2.7 立柱沉降監測點布設

立柱測點布置采用鉚釘槍打入鋁釘，或鉆孔埋設膨脹螺絲。根據設計圖紙的要求并結合現場安全測試的條件，也可在立柱頂部或側面安裝反射片作為觀測點。

2.2.8 支撐軸力監測點布設

在安裝鋼支撐的時候，不僅要將軸力計安裝架與鋼支撐端頭對中，還要保持其焊接牢固性。另外，針對擬安裝軸力計位置的樁（墻）體鋼板上，需要進行一塊250×250×25mm的加強墊板的有效焊接，避免鋼支撐受力之后，出現軸力計陷入鋼板的現象。當焊接件的溫度恢復正常之后，還需要將軸力計推入安裝架，然后再借助螺絲進行固定。安裝過程要注意軸力計和鋼支撐軸線在同一直線上，各接觸面平整，確保鋼支撐受力狀態通過軸力計（反力計）正常傳遞到圍護結構上。

混凝土支撐安裝時，振弦式鋼筋應變計在支撐綁扎鋼筋時埋設，為了能夠真實反映出支撐桿件的受力狀況，每一個截面在受力大小變化的方向上排列安裝鋼筋應變計，并嚴格均勻分布鋼筋計。鋼筋計和支撐的主筋要盡量軸心相對連接，鋼筋計和支撐的主筋焊接時要盡量保證鋼筋計部位的溫度不要大于90℃，否則會使鋼筋計內部元件失靈，無法工作，可采取包裹濕布澆水降溫的措施。焊接完成后，導線要分股標識清楚，并保護起來[5]。

2.3 觀測儀器的布設

針對全站儀的布置，需要保證基礎的穩定性。在正式開始全站儀基礎的澆筑之前，需要先進行帶螺桿鋼筋籠的制作。在這一過程中，需要將8根1m長的螺桿與鋼筋籠焊接在一起，立桿底部與基礎連接在一起，并保證連接的穩定性。在立桿頂部架設全站儀，全站儀外側要進行保護箱的設置，目的是保護全站儀不受灰塵與水漬的影響[6]。

2.4 初始值的采集

監測項目初始值應在相關施工工序之前測定，并取至少連續觀測3次穩定值的平均值。

3 結語

在社會經濟不斷發展和互聯網技術不斷普及的形勢下，單純使用傳統的人工監測手段，已經遠遠無法滿足地鐵基坑工程監測的實際需求，而自動化監測技術的應用成為必然的趨勢。對此，我們要不斷地加強自動化監測技術的研究，不斷地提升自動化監測技術應用水平，從而將其更好的應用到地鐵基坑工程施工監測過程中，為地鐵基坑工程的安全施工提供保障。