深基坑监测中自动化监测系统可靠性分析

深基坑监测中自动化监测系统可靠性分析

秦川

湖北武汉中和工程技术有限公司 湖北省 武汉市 434000

摘要：基坑开挖是建筑施工中一项重要的工程，涉及地质学、结构工程和岩土工程等多个学科。基坑开挖就是在建筑地面向下挖出空间进行基础和地下建筑建设，是建筑工程中最常见的一种结构形式。深基坑检测被广泛应用于城市工程防御建设过程中，自动化监测技术已有新的研究并且被应用于深基坑检测中，需进行深刻的探究其是否可以准确应用在深基坑检测的过程中。促使自动化监测系统需完善和发展，使自动化监测系统在城市深基坑监测项目中得到广泛的应用。正是由于自动化检测技术的不断发展，有效克服了基坑检测中的各种弊端和问题，与人工测量相比其可以实施准确的检测。故此，可以得知采用自动化监测系统有利于为城市深基坑检测提供良好的数据保障。

关键词：深基坑监测；自动化；监测系统；可靠性

引言

在深基坑开挖施工过程中进行全过程监测就显得非常必要，如此可指导深基坑开挖施工，实现深基坑的动态设计与信息化施工，保证基坑与周边环境安全的同时还可缩短施工工期，降低施工成本。为提高基坑开挖工程的施工质量，使用自动化监测系统对施工区域周围 3 倍基坑开挖深度内的土体和基坑围护结构以及周边道路、管网进行监测，为保证市政管网的安全运营，保证周边环境的安全，减小其受施工的影响，保证施工的顺利进行奠定基础。

1基坑检测的现状

基坑开挖施工作业是一项高、大、危的工程，是受到国内外关注的安全工程之一。造成基坑坍塌的因素包括环境因素和人为因素，例如，地质勘察不到位、施工方案不合理、防渗水措施不完善、支撑维护不科学等都可能造成基坑坍塌。基坑坍塌的形式也很多，坑底隆起变形、渗水、基坑整体和围护体系失稳都会导致基坑的结构受到破坏，引发基坑坍塌。由此可见，基坑开挖过程中任一环节的失误都会影响基坑的安全，基坑施工的复杂性也决定了基坑检测的必要性。现阶段，工程项目中一般采用第三方机构进行基坑检测，检测多采用人工现场观察和测量为主，主要对结构内力和结构位移进行检测，通过对上述一些参数进行分析和计算，可以判断出基坑局部或者整体失稳的概率，以及构件的安全度。然而，这种基坑检测方案还有一些缺点。1）空间限制由于基坑施工作业面积有限，人工检测时受制于设备及人员占据较大空间，无法找到合适的检测点，需要不停地改变方位或者角度，甚至变换方案进行检测。因此，除了增大误差以外，还会造成复杂作业环境下的安全隐患。2）时间限制基坑开挖作为一项重大危险工程，其作业量和难度都较大，需要昼夜不间断施工。此外，检测人员全过程进行测量观察难于集中精力，特别是光线较差的夜间施工，会造成检测人员的主观误差。3）对象限制人工现场检测主要是人工观察和测量，及时发现周边环境危险情况或者潜在的隐患等 ，这些现象往往滞后于施工进度，当发生肉眼可见的异常情况时已经为时已晚。4）数据限制现场人工检测往往是多组人员分工行动，并在检测结束后对数据进行汇总分析，检测结果滞后于施工进度，无法第一时间计算和分析出现场存在的隐患和及时做出响应。

2自动化监测概述

现代基坑监测采用自动化手段，基于物联网、5G 通信和大数据等技术的自动化监测系统，通过在基坑作业现场安装传感器等，并将传感器现场采集到的数据回传至计算中心，检测技术人员可以通过计算机后台操作实现对基坑作业过程中基坑结构和受力情况的实时监测和判断。相比传统人工检测，自动化监测系统降低了人工劳动量，同时保证了检测人员的安全和检测数据的精确。自动化监测系统对基坑进行不间断地数据采集和分析，排除了传统检测方法受制于时间和空间的限制，使检测数据精准，能够及时发现基坑安全隐患和破坏趋势，便于及时执行相应对策。

3深基坑监测中自动化监测系统

3.1监测控制网布设

基坑顶部水平位移和沉降位移监测的基准点选择在远离基坑3倍以外建筑物的楼顶上，基准点编号JZ1、JZ2、JZ3，坐标系统采用1980西安坐标系；道路及管线的沉降基准点布设在基坑深度 3 倍以外稳固的区域，编号 W1、W2、W3。沉降基准点采用独立水准系，并作为起算点，与道路及管线组成水准网进行联测。基坑沉降监测点与水平位移监测点对应布设，原则上水平位移与沉降监测点使用同一点，不再另行埋设，根据施工状况及现场条件先后布置了29个监测点位；地下管线垂直位移监测点埋设时在设计位置钻孔埋入道钉，布设了41个监测点，编号GX01～GX41。根据基坑现场共布设了17个水位观测孔，水位孔深度为12m，用钻机钻孔至设计深度后清孔后安放 PVC 透水管，在外侧用铜网包好［3］，然后逐节将水位管插入孔内至设计深度，在透水管的深度范围内回填黄砂，以保持良好透水性，其它段采用回填膨润土将孔隙填实，成孔后加清水，检验成孔质量，孔口用盖子盖好。

3.2地下水位监测

在基坑进行土方开挖过程中，由于本工程临近闽江，基坑开挖多处于砂层，其透水性强，为了满足土方开挖需求，需要进行高强度降水; 同时，由于东南角地下存在旧条石基础，影响了此位置三轴搅拌桩的施工质量，导致此位置在开挖过程中出现了明显的渗漏情况，上述原因导致了施工过程中坑外地下水位降幅过大，最大接近 2m。为了避免周边建筑、管线、地表等因降水产生不利影响，保障其安全和正常使用，监测人员及时将水位监测情况反馈给参建各方并加强对周边环境的监测，施工方立即进行坑外地下水回灌及止水帷幕的堵漏处理。经有效处理后，坑外地下水位逐步升高，从而解除因坑外降水过大而发生险情。

3.3数据分析的专业性

数据分析不仅要求技术人员具备丰富的监测经验，同时要求具备岩土专业技术知识，不仅会判断数据的真伪，更重要的要根据监测数据分析支护结构及岩土体等的稳定状态及变形趋势。

3.4 预警判断的智慧化

预警判断的智慧化是自动化监测中的最难点，不仅要求监测系统及时进行变形预警，而且要求系统会自动分析监测数据的变化趋势，提前预判支护结构中出现的问题。

结束语

随着我国经济水平的提高，先进科学技术被广泛应用于各个行业中，自动化系统被应用于深基坑的测量中。本文通过对建筑工程的基坑开挖施工现状进行论述，并提出优于人工检测方法的自动化监测系统，并结合某施工环境复杂、空间受限、周期长的基坑开挖项目，通过采用自动化在线监测系统，避免了人工监测作业面临的各种限制，确保了基坑复杂环境中检测人员的人身安全。同时，自动化监测系统也存在很多弊端，自动化监测系统的计算优势取决于现场传感器设备，因此对现场传感器设备安装的精度和稳定要求较高。自动化监测系统对现场的不间断实时在线监测采集的数据量较大，目前仍然采用极值法进行数据分析，大量的数据无法发挥价值，且占据较大的系统运算和存储空间。下一步将对自动化监测系统进行进一步的优化更新，以期更好地发挥其在基坑监测中的作用。自动化测量系统发挥了很大优势，可以被广泛地应用于城市的大型深基坑监测过程中，以促进建筑行业的发展。

参考文献

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