深基坑工程自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)研究

陳樹

摘 要：目前在大多數(shù)建筑工程的深基坑項(xiàng)目作業(yè)中，人工監(jiān)測方式仍然是深基坑項(xiàng)目監(jiān)測的主流。從實(shí)際效果上看，傳統(tǒng)人工監(jiān)測方式存在著數(shù)據(jù)采集時(shí)間間隔過長、人力資源消耗過大、信息數(shù)據(jù)反饋速度慢、無法對基坑支護(hù)體系的力變、形變形成連續(xù)監(jiān)測等嚴(yán)重不足。而且深基坑監(jiān)測本身就由于其工程危險(xiǎn)性，受到了測量器材精度制約與場地氣象環(huán)境制約等，無法很好地對工程內(nèi)部情況進(jìn)行精準(zhǔn)測量。在這樣的局面下，依靠現(xiàn)代化設(shè)備與信息化技術(shù)的深基坑自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：深基坑工程;自動(dòng)化;監(jiān)測技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，新興技術(shù)在深基坑監(jiān)測作業(yè)中的實(shí)用性與便捷性得到了進(jìn)一步的提升。而且從經(jīng)濟(jì)成本的角度而言，利用信息化技術(shù)手段所維持的深基坑自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)降低了實(shí)際的工程成本，具備效率高、精度高、連續(xù)性好等明顯的技術(shù)優(yōu)勢。在今后的建筑工程領(lǐng)域中，應(yīng)當(dāng)積極發(fā)揮自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)在深基坑工程中的應(yīng)用優(yōu)勢，致力于有效提升整體工程建筑質(zhì)量。

1 自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)簡介

1.1 自動(dòng)監(jiān)測的原則

采用自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確將施工現(xiàn)場的問題反饋給施工人員以及項(xiàng)目管理人員，根據(jù)設(shè)計(jì)情況推薦采用有效的措施。在布點(diǎn)的時(shí)候需要將測點(diǎn)布置在同一個(gè)斷面中，如果不能夠布置在同一個(gè)斷面中，也需要相近的斷面，這樣能夠提高數(shù)據(jù)采集相關(guān)分析的準(zhǔn)確性。由于人工監(jiān)測基坑容易出現(xiàn)問題，難以預(yù)警，因此需要自動(dòng)化全面運(yùn)轉(zhuǎn)的監(jiān)測系統(tǒng)來進(jìn)行支護(hù)結(jié)構(gòu)情況的監(jiān)測。另外監(jiān)測點(diǎn)的選擇不應(yīng)當(dāng)對環(huán)境造成影響。

1.2 自動(dòng)監(jiān)測的原理

自動(dòng)監(jiān)測的原理采用數(shù)據(jù)收集的原理，在數(shù)據(jù)收集和處理的過程中設(shè)置層級，數(shù)據(jù)傳感器先收集數(shù)據(jù)，然后傳遞到數(shù)據(jù)收集器中，采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對收集的數(shù)據(jù)進(jìn)行整理與分析。在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)分析，然后把信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，通過數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)中心處理。數(shù)據(jù)處理工作由控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集器共同完成，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)接受數(shù)據(jù)然后對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行更新和管理。安全評定系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行評價(jià)與分析，對比現(xiàn)在的數(shù)據(jù)以及歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，評價(jià)當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定性，生成符合實(shí)際情況的安全報(bào)告。

1.3 自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)勢

1.3.1提升監(jiān)測精度，實(shí)施動(dòng)態(tài)化管理

自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)的主要優(yōu)勢之一就是憑借技術(shù)手段，對深基坑支護(hù)體系、基坑內(nèi)外土體的受力情況以及應(yīng)變等實(shí)際工程情況能夠進(jìn)行實(shí)時(shí)觀測，不僅能夠提供精確度較高的監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋，同時(shí)也擴(kuò)大了深基坑監(jiān)測工程的實(shí)際有效范圍。自動(dòng)化監(jiān)測體系的具體監(jiān)測的內(nèi)容可以涵蓋圍護(hù)墻體的受力狀況、支護(hù)的位移、內(nèi)力、圍護(hù)樁的升降、受力情況的變化以及基坑底部土體的位移和升降、地下水位的動(dòng)態(tài)變化等。這些人工監(jiān)測不易探尋到的工程區(qū)位，都可以通過自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)所使用的信息手段進(jìn)行全天候的動(dòng)態(tài)化監(jiān)控，這樣既有效提升了監(jiān)測工作的效率，也在根本上提升了工程質(zhì)量，保障了深基坑開掘工程的平穩(wěn)運(yùn)行。

1.3.2降低運(yùn)營成本，符合經(jīng)濟(jì)性規(guī)律

自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)所需求的監(jiān)測設(shè)備主要包括數(shù)據(jù)傳感器、數(shù)據(jù)處理器以及數(shù)據(jù)處理終端等等，其在深基坑工程現(xiàn)場的搭建并不需要過高的運(yùn)營成本。相比較傳統(tǒng)人工監(jiān)測的管理方式而言，深基坑自動(dòng)化監(jiān)測體系從經(jīng)濟(jì)屬性上而言更加符合當(dāng)前建筑工程資源節(jié)約型設(shè)計(jì)方案的理念，有效地節(jié)省了人力資源與經(jīng)濟(jì)成本，從根本上降低了深基坑工程建設(shè)的運(yùn)營成本。

1.3.3保障工程安全，性能具備穩(wěn)定性

深基坑工程在整體開掘過程中，具備著一定的危險(xiǎn)性與不安全性，深度達(dá)到5m以上的基坑空間對于施工人員的作業(yè)安全是一種隱含的威脅。而自動(dòng)化深基坑監(jiān)測設(shè)備的埋設(shè)與使用，不僅全面提升了數(shù)據(jù)測算的精準(zhǔn)度，也在項(xiàng)目施工層面上為深基坑工程的施工人員提供了有效的安全保障。同時(shí)通過自動(dòng)化監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理主機(jī)分析，可以對項(xiàng)目實(shí)施過程中的安全評定系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行評價(jià)與分析，對比現(xiàn)在的數(shù)據(jù)以及歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，評價(jià)當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定性，生成符合實(shí)際情況的安全報(bào)告。

2 深基坑工程自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)

2.1 基準(zhǔn)點(diǎn)設(shè)置

在基坑邊坡變形影響以外設(shè)置3個(gè)全站儀后視基準(zhǔn)點(diǎn)，基準(zhǔn)點(diǎn)不可以隨便移動(dòng)?；鶞?zhǔn)點(diǎn)每隔一周定時(shí)測定一次位置與穩(wěn)定性，確保采集數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)性，保證分析結(jié)果在合理范圍之內(nèi)。

2.2 監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置

監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)必須根據(jù)所提供的資料和設(shè)計(jì)圖紙綜合考慮，現(xiàn)場實(shí)際進(jìn)行布設(shè)。

2.2.1土體位移監(jiān)測

土體位移監(jiān)測是對基坑開挖以及支護(hù)體系土體縱向發(fā)生位移量的監(jiān)測，可以掌握土體與基坑變化的動(dòng)態(tài)信息。將高強(qiáng)度PVC測斜管打入土體內(nèi)部，確保測斜管長大于測斜孔深度，同時(shí)密封好測斜管上下端端口，防止雜物進(jìn)入;另外，測斜管施工完成以后，馬上加入黃沙等材料并夯實(shí)，確保監(jiān)測點(diǎn)的安全穩(wěn)定性。

2.2.2應(yīng)力器的設(shè)置

由于基坑圍護(hù)墻和支撐體系需要承受圍護(hù)墻外的側(cè)土層的縱向荷載，當(dāng)實(shí)際支撐軸力與實(shí)際支護(hù)軸力不符合時(shí)，很容易發(fā)生事故。因此，為了監(jiān)測基坑支護(hù)的軸力大小，需要設(shè)置應(yīng)力器，對軸力實(shí)時(shí)監(jiān)測。將應(yīng)力器安裝在混凝土支撐上，并且與其平行設(shè)置，保證焊接平整，無間隙。

2.2.3地面監(jiān)測點(diǎn)的設(shè)置

在設(shè)置地面監(jiān)測點(diǎn)時(shí)，需將監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在大轉(zhuǎn)角，視野開闊的地方，并采取一定的保護(hù)措施，防止儀器被破壞。

2.3 全站儀的設(shè)置

全站儀安裝時(shí)要有穩(wěn)定的基礎(chǔ)，在全站儀基礎(chǔ)澆筑之前必須完成帶螺桿的鋼筋籠，將帶螺桿與鋼筋籠焊接牢固，立桿底部與基礎(chǔ)連接緊密，全站儀架在立桿頂部，在全站儀外建造保護(hù)箱以防止灰塵與水漬對全站儀的影響。

2.4 自動(dòng)化馬達(dá)全站儀技術(shù)

自動(dòng)全站儀（也稱測量機(jī)器人）是近年來發(fā)展起來的一種先進(jìn)的自動(dòng)化測量設(shè)備，在工程地質(zhì)災(zāi)害方面的自動(dòng)化變形監(jiān)測方面具有很強(qiáng)的優(yōu)勢。自動(dòng)全站儀通過馬達(dá)驅(qū)動(dòng)來代替人工進(jìn)行自動(dòng)搜索、跟蹤、辨識和精確照準(zhǔn)目標(biāo)并獲取觀測對象的角度、距離、三維坐標(biāo)等信息的智能型電子全站儀。自動(dòng)全站儀通過相關(guān)的測量軟件，能夠通過事先制訂的測量任務(wù)、到時(shí)到點(diǎn)的控制測量過程、采集后同步進(jìn)行測量數(shù)據(jù)處理與分析的軟件系統(tǒng)相結(jié)合，完全可以代替人完成許多測量任務(wù)。自動(dòng)全站儀通過實(shí)時(shí)或定時(shí)自動(dòng)瞄準(zhǔn)布測在變形體上的目標(biāo)棱鏡、自動(dòng)采集監(jiān)測數(shù)據(jù)并通過有線光纖或無線通訊的方式傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理中心的系統(tǒng)軟件進(jìn)行分析處理。系統(tǒng)軟件根據(jù)分析的結(jié)果做出預(yù)警處理。

3 結(jié)束語

總之，隨著科技的不斷發(fā)展，建筑工程深基坑開挖技術(shù)日趨成熟，很多技術(shù)難題得到有效解決，同時(shí)，在深基坑開挖技術(shù)上也有很大的上升空間，需要我們不斷地去研究探索。目前，深基坑工程中自動(dòng)化監(jiān)測技術(shù)的運(yùn)用，可以全方位地實(shí)施監(jiān)測，確保了對深基坑邊坡開挖支護(hù)的安全性、穩(wěn)定性，具有十分重要的意義。

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