港口工程地基處理監(jiān)測(cè)新技術(shù)的應(yīng)用

鐘洲

（天津市北洋水運(yùn)水利勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，天津300000）

1 引言

隨著我國進(jìn)出口貿(mào)易的不斷增加，港口建設(shè)對(duì)我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展有著非常重要的作用。對(duì)于港口工程建設(shè)來說，最為重要的一項(xiàng)內(nèi)容便是地基處理，地基處理一旦出現(xiàn)問題，將會(huì)導(dǎo)致整個(gè)港口工程存在安全隱患。特別是隨著科技的發(fā)展，在地基監(jiān)測(cè)當(dāng)中應(yīng)用新技術(shù)顯得尤為重要。在港口工程當(dāng)中應(yīng)用無線電技術(shù)進(jìn)行地基處理監(jiān)測(cè)，能夠有效提高監(jiān)測(cè)效率，同時(shí)可以降低監(jiān)測(cè)難度，而且監(jiān)測(cè)精度也能夠得到保證，對(duì)港口工程的建設(shè)有著很好的應(yīng)用價(jià)值。

2 地基處理監(jiān)測(cè)主要技術(shù)

2.1 沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)

地基沉降監(jiān)測(cè)主要分為兩種不同的技術(shù)，即地表沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)和地基內(nèi)部沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)。對(duì)于前一種監(jiān)測(cè)技術(shù)來說，其主要的監(jiān)測(cè)方法有監(jiān)測(cè)樁法、沉降板法以及沉降杯法三種；而后一種監(jiān)測(cè)技術(shù)主要有水平測(cè)斜儀、鋼弦式剖面沉降儀和水壓式剖面沉降儀三種監(jiān)測(cè)工具。上述監(jiān)測(cè)方法或工具均有著或多或少的缺陷，但都有各自的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。因此，可以根據(jù)工程實(shí)際進(jìn)行選擇。

2.2 孔隙水壓力監(jiān)測(cè)技術(shù)

孔隙水壓力監(jiān)測(cè)主要是利用孔隙水壓力儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)，目前主要應(yīng)用的孔隙水壓力儀有測(cè)壓管式、鋼弦式、水管式、電阻應(yīng)變片與差動(dòng)電阻式等類型[1]。由于鋼弦式具有較高的穩(wěn)定性與靈敏度，使用效果相對(duì)較好。因此，鋼弦式使用最為普遍，鋼弦式孔隙水壓力儀的工作原理如下：通過測(cè)頭承壓膜進(jìn)行壓力承受，進(jìn)而膜會(huì)出現(xiàn)變形，而固定在膜當(dāng)中的鋼弦也會(huì)隨之松弛，最終使鋼弦的自振頻率發(fā)生改變，利用相應(yīng)的接收工具對(duì)其自振頻率進(jìn)行收集。該設(shè)備的自振頻率和作用壓力存在如下關(guān)系：P=k（f02-f12），其中 P 為孔隙水壓力，單位為 kPa；k是傳感器系數(shù)，為一常數(shù)值，其數(shù)值主要和承壓膜及鋼弦材料、尺寸有關(guān)，要在室內(nèi)進(jìn)行標(biāo)定得到；f0是大氣壓時(shí)鋼弦具有的指針頻率，單位Hz；f1是在孔隙水壓力P的作用下鋼弦產(chǎn)生的自振頻率。通過測(cè)定不同時(shí)刻的鋼弦自振頻率，便能夠求出當(dāng)時(shí)對(duì)應(yīng)的孔隙水壓力。

2.3 真空度監(jiān)測(cè)技術(shù)

按照每間隔600m2便設(shè)置一個(gè)真空度計(jì)，同時(shí)在所有斷面安裝真空度計(jì)，將他們分別安裝在中心線周圍的砂井內(nèi)與砂井間、加固區(qū)邊緣及其外側(cè)2m處以及坡腳周圍的砂井中與砂井間，其中每處共計(jì)安裝7個(gè)真空度計(jì)。利用真空度監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，具有如下兩個(gè)關(guān)系式，即Pg1+h1γω=Ps1和Pg2+h2γω=Ps2，式中 Pg1指抽真空之前壓力表讀數(shù)，即大氣壓；Pg2為抽真空一定時(shí)間后的壓力表讀數(shù)；h1抽真空前地下水頭高度；h2為抽真空后一定時(shí)間后地下水頭高度；Ps1指抽真空前土內(nèi)壓力；Ps2是抽真空后土內(nèi)壓力。將上述兩個(gè)公式相減可得（Pg1-Pg2）+Δh·γω=Ps1-Ps2，即 ΔPg+Δh·γω=ΔPs，其中 ΔPg為抽真空一段時(shí)間后的真空表示數(shù)；ΔPs為抽真空一定時(shí)間后土中實(shí)際真空度。

3 無線電智能監(jiān)測(cè)技術(shù)具有的優(yōu)勢(shì)

智能監(jiān)測(cè)便是利用人工智能、信號(hào)定位以及信息處理等多種技術(shù)共同構(gòu)建智能網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，其在信息處理、融合與共享等方面有著非常大的優(yōu)勢(shì)。無線電監(jiān)測(cè)具有如下兩點(diǎn)主要優(yōu)勢(shì)：第一，設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。為了使數(shù)據(jù)融合與聯(lián)合監(jiān)測(cè)具有的優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮，頻譜管理、臺(tái)站以及通信等多種組網(wǎng)監(jiān)測(cè)是當(dāng)前監(jiān)測(cè)的重要特征。智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)所有廠家設(shè)備的兼容使用，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中具有非常大的優(yōu)勢(shì)，能夠有效地完成復(fù)雜的監(jiān)測(cè)任務(wù)。不但能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)空間、體制以及頻率等進(jìn)行良好擴(kuò)展，而且可以使輻射源具有的交會(huì)定位能力得到提升，對(duì)數(shù)據(jù)處理也有著很好的增強(qiáng)效果。第二，監(jiān)測(cè)自主管理。智能監(jiān)測(cè)網(wǎng)能夠依照頻譜管理中心下達(dá)的監(jiān)測(cè)指令，自行運(yùn)行監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，無須進(jìn)行人工監(jiān)測(cè)，同時(shí)能夠?qū)ΡO(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分析，將有用信息和異常信號(hào)不斷上傳頻譜管理中心，之后安排專人進(jìn)行處理。

4 無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)在地基處理監(jiān)測(cè)中面臨的問題

目前，無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用在地基處理監(jiān)測(cè)當(dāng)中主要存在如下兩個(gè)問題。其一，傳播問題。隨著物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，其具有的而復(fù)雜結(jié)構(gòu)特征，使電磁環(huán)境愈發(fā)復(fù)雜，這對(duì)無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)的應(yīng)用造成了極大限制。尤其在地基監(jiān)測(cè)附近存在大量物聯(lián)網(wǎng)據(jù)點(diǎn)時(shí)，進(jìn)行無線電傳播過程中，電磁波發(fā)射將呈現(xiàn)密集發(fā)生，這對(duì)有用信息的收集造成阻礙，使用傳統(tǒng)的遠(yuǎn)距離基站的進(jìn)行監(jiān)測(cè)，已經(jīng)無法滿足地基監(jiān)測(cè)當(dāng)中的高精度要求。因?yàn)樾盘?hào)功率隨著阻礙的增加而逐漸削弱，同時(shí)干擾信號(hào)不斷影響信號(hào)傳導(dǎo)，無線信號(hào)傳輸過程中將會(huì)不易攔截與跟蹤，這對(duì)地基監(jiān)測(cè)效果帶來極大的挑戰(zhàn)。因此，要通過網(wǎng)絡(luò)化對(duì)無線電加以管理。

其二，管理問題。我國無線電管理模式主要是放任式管理，導(dǎo)致無線電對(duì)地基監(jiān)測(cè)所需的監(jiān)測(cè)精度要求無法滿足[2]。同時(shí)各監(jiān)測(cè)設(shè)備生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)不同，無法使無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，導(dǎo)致無線電監(jiān)測(cè)無法形成統(tǒng)一的接口，不能實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。造成這一現(xiàn)象的主要原因還是政府管理不足，沒有制定相應(yīng)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，無法使用無線電監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)化與網(wǎng)絡(luò)化。這對(duì)無線電監(jiān)測(cè)的應(yīng)用與發(fā)展造成了極大的影響，對(duì)地基監(jiān)測(cè)當(dāng)中新技術(shù)的應(yīng)用造成阻礙。

5 加強(qiáng)無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用的措施

對(duì)于傳播問題來說，在地基監(jiān)測(cè)過程中，應(yīng)該對(duì)建站模式加以創(chuàng)新，通過固定監(jiān)測(cè)站和移動(dòng)監(jiān)測(cè)站間的配合實(shí)現(xiàn)良好的監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)傳輸，從而使監(jiān)測(cè)精度得到保證。因此，在建設(shè)固定監(jiān)測(cè)站時(shí)，在人員流動(dòng)較小的地方，盡可能避開物聯(lián)網(wǎng)的集散點(diǎn)，這樣能有效保證數(shù)據(jù)的傳輸和收集質(zhì)量。在固定監(jiān)測(cè)站的基礎(chǔ)上利用移動(dòng)監(jiān)測(cè)站進(jìn)行精度監(jiān)測(cè)，主要是在地基監(jiān)測(cè)中利用移動(dòng)監(jiān)測(cè)站對(duì)地基監(jiān)測(cè)過程中發(fā)射出的信號(hào)進(jìn)行直接接收，不進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，將移動(dòng)監(jiān)測(cè)站與固定監(jiān)測(cè)站測(cè)定的結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)比對(duì)結(jié)果對(duì)固定監(jiān)測(cè)站進(jìn)行完善，保證地基監(jiān)測(cè)過程中的監(jiān)測(cè)精度，保證港口地基始終滿足使用要求。

對(duì)于管理問題而言，在地基監(jiān)測(cè)當(dāng)中應(yīng)用無線技術(shù)，能夠有效降低監(jiān)測(cè)難度和提高監(jiān)測(cè)效率。但是由于無線電監(jiān)測(cè)存在系統(tǒng)性差，不能對(duì)我國大量港口地基監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析，無法對(duì)今后港口地基的建設(shè)提供良好的技術(shù)支撐。因此，無線電管理首先要對(duì)監(jiān)測(cè)設(shè)備制定統(tǒng)一的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，使設(shè)備接口能夠通用，同時(shí)建立綜合性的監(jiān)測(cè)中心，實(shí)現(xiàn)對(duì)港口地基的全面監(jiān)測(cè)。通過完善無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)我國港口地基監(jiān)測(cè)當(dāng)中應(yīng)用無線電監(jiān)測(cè)有著很好的推動(dòng)作用。

6 結(jié)論

港口對(duì)一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著至關(guān)重要的作用，隨著經(jīng)濟(jì)全球化的不斷深入，進(jìn)出口貿(mào)易已成為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分之一。而港口工程建設(shè)過程中，往往需要對(duì)地基處理進(jìn)行監(jiān)測(cè)，保證地基處理滿足建筑標(biāo)準(zhǔn)。目前普遍應(yīng)用的監(jiān)測(cè)技術(shù)均存在或多或少的不足，這對(duì)地基處理監(jiān)測(cè)造成了一定的阻礙。對(duì)此在港口工程當(dāng)中應(yīng)用新技術(shù)進(jìn)行地基處理監(jiān)測(cè)具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。利用無線電實(shí)現(xiàn)對(duì)地基處理方面的監(jiān)測(cè)，能夠取得較好的監(jiān)測(cè)效果，但其中依舊存在諸多的問題，這就需要廣大工作者不斷進(jìn)行深入研究，使無線電監(jiān)測(cè)技術(shù)能夠取得更好的應(yīng)用效果。