深基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化研究

李福星，鄭玉平，高 升

（1.廣東省測(cè)繪工程有限公司，廣東 廣州 510700；2.中國冶金地質(zhì)總局山東正元地質(zhì)勘查院，山東 濟(jì)南 250014）

基坑作為地面建筑及地下空間建設(shè)的基礎(chǔ)工程，涵蓋了地質(zhì)、巖土、環(huán)境、結(jié)構(gòu)等多個(gè)學(xué)科，具有較強(qiáng)的綜合性和風(fēng)險(xiǎn)性[1]，需要采取一定的技術(shù)方法進(jìn)行安全監(jiān)測(cè)。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法多為人工手持全站儀、水準(zhǔn)儀、測(cè)斜儀等監(jiān)測(cè)設(shè)備逐點(diǎn)監(jiān)測(cè)，效率較低，工作量較大。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)的出現(xiàn)大大提升了基坑監(jiān)測(cè)效率，以物聯(lián)網(wǎng)傳感、邊緣解算、計(jì)算機(jī)軟件等技術(shù)為基礎(chǔ)[2]，采用智能采集器對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采集解算，并發(fā)送至云端，由云平臺(tái)進(jìn)行數(shù)據(jù)成果展示。但現(xiàn)階段自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)普遍多為通用版，并未針對(duì)基坑工程進(jìn)行專業(yè)設(shè)計(jì)[3]，如深基坑數(shù)據(jù)傳輸困難、設(shè)備較大影響施工、基準(zhǔn)網(wǎng)不穩(wěn)定等問題，均是通用版自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)現(xiàn)存的弊端。

本次研究基于通用版自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)難以滿足基坑監(jiān)測(cè)真實(shí)需求的現(xiàn)狀，對(duì)其在基坑工程自動(dòng)化監(jiān)測(cè)中的不足點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)分析，設(shè)計(jì)可行性技術(shù)方案進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)，使自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更加滿足基坑工程監(jiān)測(cè)需求，并通過某項(xiàng)目進(jìn)行應(yīng)用測(cè)試，驗(yàn)證優(yōu)化后深基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的可行性及可靠性。

1 通用版自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)不足點(diǎn)分析

現(xiàn)代化測(cè)量儀器設(shè)備以及計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步，為建筑物自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)條件。但現(xiàn)有自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多為通用版，面向?qū)ο笥薪ㄖこ?、水利大壩、國土地?zāi)等，綜合性較強(qiáng)[4]，但專業(yè)性較差，尤其是基坑工程自身復(fù)雜性較強(qiáng)，通用版自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)難以滿足施工監(jiān)測(cè)及數(shù)據(jù)展示要求。本文結(jié)合基坑工程實(shí)際特點(diǎn)，對(duì)通用版自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的不足進(jìn)行分析。

1.1 未考慮基準(zhǔn)網(wǎng)變形影響

三維形變作為變形監(jiān)測(cè)中的核心內(nèi)容，普遍采用全站儀、GNSS 等技術(shù)手段進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，由于基坑監(jiān)測(cè)精度要求較高，多采用測(cè)量機(jī)器人“自由設(shè)站+極坐標(biāo)”測(cè)量原理構(gòu)建自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，利用多個(gè)后視點(diǎn)對(duì)設(shè)站點(diǎn)坐標(biāo)進(jìn)行交會(huì)檢校，確保設(shè)站點(diǎn)的準(zhǔn)確性。但由于基坑施工場(chǎng)地普遍較小，設(shè)站點(diǎn)和后視基準(zhǔn)點(diǎn)均存在變形可能，通用版自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)普遍未考慮后視點(diǎn)的穩(wěn)定性[5]，若后視點(diǎn)發(fā)生變形，會(huì)影響監(jiān)測(cè)成果的可靠性。

1.2 未考慮數(shù)據(jù)傳輸信號(hào)較差影響

現(xiàn)有自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多采用3G、4G 無線通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，但由于基坑開挖較深且鋼支撐和砼支撐數(shù)量較多，大大影響了基坑內(nèi)部通信信號(hào)強(qiáng)度，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸困難甚至無法傳輸，普遍利用加長水工線纜將傳感器接入地面多通道采集器中，該方案線纜布設(shè)較為復(fù)雜，容易被破壞，同時(shí)會(huì)影響工程施工。

1.3 監(jiān)測(cè)站集中部署

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要外部持續(xù)供電，多采用市電或太陽能供電方式進(jìn)行集中供電，數(shù)據(jù)集中處理并遠(yuǎn)端發(fā)送，實(shí)施過程較為復(fù)雜，布線繁瑣易被破壞。并且基坑施工現(xiàn)場(chǎng)電壓穩(wěn)定性相對(duì)較差，頻繁斷電會(huì)對(duì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)造成較大損壞。同時(shí)集中部署方式對(duì)于故障排查極為不便，當(dāng)單一鏈路故障時(shí)，容易造成整個(gè)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)癱瘓。

1.4 數(shù)據(jù)展示缺乏專業(yè)性

基坑監(jiān)測(cè)的核心在于輸出真實(shí)可靠的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，通用版自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)雖然能夠獲得滿足監(jiān)測(cè)要求的成果數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)展示缺乏專業(yè)性，沒有針對(duì)基坑工程實(shí)際需求進(jìn)行可視化圖表設(shè)計(jì)[6]。部分?jǐn)?shù)據(jù)僅為原始觀測(cè)數(shù)據(jù)，未進(jìn)行專業(yè)性處理，如基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移監(jiān)測(cè)重點(diǎn)關(guān)注向基坑開挖側(cè)的位移變形，而通用版自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)普遍展示X、Y 方向位移數(shù)據(jù)，直觀性和專業(yè)性較差。

2 針對(duì)性優(yōu)化設(shè)計(jì)

本次研究從基坑監(jiān)測(cè)的實(shí)際應(yīng)用出發(fā)，對(duì)通用版自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，改變通用版自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)算法邏輯、硬件系統(tǒng)等，打造基坑工程專業(yè)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)基坑監(jiān)測(cè)成果的可視化、信息化及規(guī)范化管理。

2.1 基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性檢驗(yàn)

基坑工程施工場(chǎng)地往往相對(duì)較小，測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多位于基坑施工影響范圍內(nèi)，監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性相對(duì)較差。本次研究在現(xiàn)有基坑三維形變自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，增加基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性檢驗(yàn)流程，提高監(jiān)測(cè)成果的可靠性。

如圖1所示，P為測(cè)量機(jī)器人設(shè)站點(diǎn)，K1、K2為后視基準(zhǔn)點(diǎn)，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用“自由設(shè)站+極坐標(biāo)”測(cè)量原理，測(cè)站點(diǎn)平差是基于間接平差原理，測(cè)站點(diǎn)P對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)K1、K2的觀測(cè)角度和邊長的誤差方程的矩陣形式如式（1）所示。

圖1 基坑變形監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)示意圖

式中，

分別為P 點(diǎn)測(cè)量機(jī)器人對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)K1、K2觀測(cè)的邊長、方位角的近似值。

在進(jìn)行定權(quán)時(shí)，將單位權(quán)中誤差σ0作為測(cè)量機(jī)器人方向觀測(cè)值中誤差，即測(cè)量機(jī)器人所標(biāo)稱的測(cè)角精度；測(cè)量機(jī)器人邊長觀測(cè)值的權(quán)a、b 分別為測(cè)量機(jī)器人所標(biāo)稱的測(cè)距精度中的加常數(shù)和乘常數(shù)。

列出法方程，如式（2）所示。

由誤差方程和法方程可知，單位權(quán)中誤差估值表達(dá)式如式（3）所示。

式中，f為自由度，即多余觀測(cè)數(shù)。

本次研究采用后驗(yàn)單位權(quán)方差χ2檢驗(yàn)方法對(duì)監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性進(jìn)行檢驗(yàn)，首先對(duì)自由設(shè)站法所解算的測(cè)站坐標(biāo)進(jìn)行間接平差處理，獲取監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)后驗(yàn)單位權(quán)中誤差，然后將其與先驗(yàn)單位權(quán)方差σ0進(jìn)行對(duì)比，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)量的構(gòu)建，從而進(jìn)行χ2假設(shè)檢驗(yàn)；原假設(shè)為備擇假設(shè)為時(shí)，表明拒絕原假設(shè)，備擇假設(shè)成立，即監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)中有不穩(wěn)定的基準(zhǔn)點(diǎn)存在。

在基于后驗(yàn)單位權(quán)方差χ2檢驗(yàn)過程中，一般情況下多采用測(cè)量機(jī)器人所標(biāo)稱的測(cè)角精度來對(duì)先驗(yàn)單位權(quán)方差σ0進(jìn)行賦值，f表示自由度，顯著水平α的取值為0.05。當(dāng)監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)中存在動(dòng)點(diǎn)時(shí)，則逐個(gè)減少基準(zhǔn)點(diǎn)數(shù)量，以剩余基準(zhǔn)點(diǎn)為新的基準(zhǔn)網(wǎng)[7]，再次對(duì)測(cè)量機(jī)器人測(cè)站坐標(biāo)進(jìn)行間接平差計(jì)算，然后構(gòu)建所對(duì)應(yīng)的統(tǒng)計(jì)量，再次進(jìn)行χ2假設(shè)檢驗(yàn)流程，直至監(jiān)測(cè)基準(zhǔn)網(wǎng)中的所有基準(zhǔn)點(diǎn)均為穩(wěn)定點(diǎn)為止?；诤篁?yàn)單位權(quán)方差χ2檢驗(yàn)的技術(shù)路線如圖2所示。

圖2 基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性檢驗(yàn)流程

基準(zhǔn)網(wǎng)中包含儀器設(shè)站點(diǎn)和后視基準(zhǔn)點(diǎn)，當(dāng)所發(fā)現(xiàn)的動(dòng)點(diǎn)為儀器設(shè)站點(diǎn)時(shí)，利用穩(wěn)定的后視基準(zhǔn)點(diǎn)采用間接平差方法對(duì)設(shè)站點(diǎn)進(jìn)行更新求解；當(dāng)動(dòng)點(diǎn)為后視基準(zhǔn)點(diǎn)時(shí)，將發(fā)生顯著位移的后視基準(zhǔn)點(diǎn)從基準(zhǔn)網(wǎng)中剔除，作為待觀測(cè)的點(diǎn)進(jìn)行多次重復(fù)觀測(cè)，并進(jìn)行平差處理，直至該基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定后更新其三維坐標(biāo)。

2.2 多方式組網(wǎng)

基坑開挖深度的加深，以及鋼支撐和砼支撐數(shù)量的增加，大大影響了基坑內(nèi)部無線信號(hào)強(qiáng)度。本次研究針對(duì)通用版支撐軸力自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)線纜布設(shè)困難、容易影響施工等問題，從低功耗廣域網(wǎng)技術(shù)思路出發(fā)，構(gòu)建基于LoRa通信的“網(wǎng)關(guān)+終端”分布式監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，解決現(xiàn)有自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)集中部署及通信困難的弊端。

基于LoRa通信的“網(wǎng)關(guān)+終端”監(jiān)測(cè)系統(tǒng)充分發(fā)揮了LoRa 信號(hào)的強(qiáng)穿透能力，實(shí)現(xiàn)基坑內(nèi)部多節(jié)點(diǎn)通信。終端作為數(shù)據(jù)采集裝置，能夠在短時(shí)間對(duì)監(jiān)測(cè)點(diǎn)傳感器進(jìn)行多次數(shù)據(jù)采集，剔除異常噪點(diǎn)后取均值作為最終數(shù)據(jù)進(jìn)行本地存儲(chǔ)并發(fā)送至網(wǎng)關(guān)；終端采用鋰電池供電，體積較小可直接部署在支撐上；同時(shí)采用低功耗設(shè)計(jì)，單塊鋰電池可滿足終端設(shè)備連續(xù)工作2 a，足以覆蓋基坑施工監(jiān)測(cè)需求。為解決深基坑內(nèi)部信號(hào)較差問題，采用終端亦為雙向中繼的組網(wǎng)方式，每個(gè)終端均可作為同鏈路下的中繼設(shè)備，進(jìn)行雙向通信，解決深基坑內(nèi)部通信困難問題[8]。網(wǎng)關(guān)作為終端數(shù)據(jù)匯聚中心，最大可支持128 個(gè)終端接入，接收終端數(shù)據(jù)并進(jìn)行過濾解析，實(shí)時(shí)上發(fā)至云端；網(wǎng)關(guān)與終端通信距離可達(dá)1～2 km，便于靈活選取安裝位置，降低對(duì)基坑施工的影響。

2.3 專業(yè)圖表設(shè)計(jì)

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)普遍通過云平臺(tái)進(jìn)行展示，通用版云平臺(tái)沒有結(jié)合基坑工程實(shí)際數(shù)據(jù)展示需求，往往需要監(jiān)測(cè)人員對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行線下處理。本文依據(jù)基坑工程數(shù)據(jù)需求，設(shè)計(jì)專業(yè)數(shù)據(jù)圖表進(jìn)行可視化展示[9-10]。

2.3.1 基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移

基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部水平位移能夠直觀呈現(xiàn)圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部向基坑開挖面發(fā)生的位移變形，因此應(yīng)在云平臺(tái)展示監(jiān)測(cè)點(diǎn)向基坑開挖方向的位移變形，而非X、Y 方向的變形數(shù)據(jù)。針對(duì)此問題，本文基于點(diǎn)到線最短距離原理，預(yù)先設(shè)置一條與基坑圍護(hù)邊平行的基準(zhǔn)線，計(jì)算監(jiān)測(cè)點(diǎn)到基準(zhǔn)線距離變化，反演監(jiān)測(cè)點(diǎn)向基坑開挖面的水平位移變形數(shù)據(jù)。

如圖3 所示，A、B、C、D 為基坑的4 個(gè)角點(diǎn)，QD1～QD3為基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂水平位移監(jiān)測(cè)點(diǎn)，M、N為基準(zhǔn)線的起點(diǎn)和終點(diǎn)，d1～d3為監(jiān)測(cè)點(diǎn)到基準(zhǔn)線的初始距離。在基準(zhǔn)線設(shè)置時(shí)，應(yīng)盡可能使得MN 與監(jiān)測(cè)點(diǎn)所在的基坑邊線平行，由于未考慮監(jiān)測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)線的空間方位，因此還應(yīng)確保監(jiān)測(cè)點(diǎn)與基準(zhǔn)線不相交，即監(jiān)測(cè)點(diǎn)始終位于基準(zhǔn)線的同一側(cè)。以QD1監(jiān)測(cè)點(diǎn)為例，假設(shè)M、N 已知平面坐標(biāo)分別為（xM，yM）、（xN，yN），QD1初始坐標(biāo)為（x0，y0），則初始狀態(tài)下，監(jiān)測(cè)點(diǎn)QD1至參考基準(zhǔn)線MN 的初始距離為d1：

圖3 圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部基坑方向水平位移示意圖

式中，k為基準(zhǔn)線MN 的斜率；b 為常數(shù)。

因此，基坑施工監(jiān)測(cè)過程中，監(jiān)測(cè)點(diǎn)QD1向基坑開挖方向的累計(jì)變化量Δd為：

式中，（xi，yi）為第i次監(jiān)測(cè)過程中監(jiān)測(cè)點(diǎn)QD1的平面坐標(biāo)；di為第i次監(jiān)測(cè)過程中監(jiān)測(cè)點(diǎn)QD1至參考基準(zhǔn)線MN 的距離。

2.3.2 基坑外地下水水位

基坑外地下水水位的變化有助于對(duì)基坑降水及基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)是否發(fā)生滲漏進(jìn)行分析判斷，常采用投入式滲壓計(jì)進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測(cè)，利用不同水深的水壓力不同，反演地下水位變化。通用版云平臺(tái)普遍只展示地下水位變化量，但基坑監(jiān)測(cè)相關(guān)規(guī)范要求展示地下水位變化量和水位絕對(duì)高程。為滿足規(guī)范及用戶需求，本文設(shè)計(jì)基坑外地下水水位專業(yè)數(shù)據(jù)展示圖，并以不同顏色區(qū)分水位上升和水位下降，如圖4所示。

圖4 基坑外地下水水位數(shù)據(jù)展示

2.3.3 特殊場(chǎng)景下數(shù)據(jù)展示

基坑施工過程中同樣需要對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行變形監(jiān)測(cè)，如周邊重要建筑物、地下管線等。周邊環(huán)境變形監(jiān)測(cè)普遍在基坑開挖前，基坑打樁、鉆孔等初期施工同樣會(huì)對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生影響，因此變形過程分為基坑開挖前和開挖后2 個(gè)階段，但基坑監(jiān)測(cè)重點(diǎn)關(guān)注開挖后周邊環(huán)境的變形情況。本次研究在監(jiān)測(cè)云平臺(tái)中增加“開挖后累計(jì)位移”字段，設(shè)定開挖日期，對(duì)周邊環(huán)境受基坑開挖影響產(chǎn)生的位移變形進(jìn)行直觀展示。

自動(dòng)化監(jiān)測(cè)頻率較快，1 d 可監(jiān)測(cè)8～12 組。通用版云平臺(tái)普遍1 d 所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的平均值作為當(dāng)日數(shù)據(jù)，但由于基坑白天處于施工狀態(tài)，機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)對(duì)自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備產(chǎn)生影響，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)存有誤差，可靠性相對(duì)較差。本次研究在監(jiān)測(cè)云平臺(tái)中增加“時(shí)間篩選”功能，通過設(shè)置時(shí)間區(qū)間，選擇固定時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行展示。該功能支持篩選某一段監(jiān)測(cè)日期內(nèi)同一時(shí)間點(diǎn)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析，基坑凌晨時(shí)間段普遍不進(jìn)行施工，對(duì)比不同監(jiān)測(cè)日期凌晨時(shí)間的數(shù)據(jù)，更能直觀準(zhǔn)確地呈現(xiàn)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的真實(shí)變形特征。

3 項(xiàng)目應(yīng)用效果分析

3.1 項(xiàng)目概況

本文以某深基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)項(xiàng)目為研究對(duì)象，該項(xiàng)目為商業(yè)建筑基坑工程，圍護(hù)結(jié)構(gòu)采用寬度為1 000 mm 的地下連續(xù)墻，基坑開挖深度在15 m 左右，設(shè)置三層混凝土砼支撐。項(xiàng)目采用本文優(yōu)化設(shè)計(jì)后的深基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行全天候監(jiān)測(cè)作業(yè)，監(jiān)測(cè)對(duì)象包括圍護(hù)墻頂部水平和豎向位移、立柱豎向位移、圍護(hù)墻深層水平位移、支撐軸力、基坑外地下水水位。

3.2 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用研究

本項(xiàng)目于2022 年3 月完成自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備安裝，于2022 年9 月完成監(jiān)測(cè)，設(shè)備拆除。自動(dòng)化監(jiān)測(cè)期間，除施工現(xiàn)場(chǎng)供電系統(tǒng)維護(hù)導(dǎo)致自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備斷電外，其他時(shí)間自動(dòng)化監(jiān)測(cè)設(shè)備均正常運(yùn)轉(zhuǎn)，每個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)平均每天監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在8～12組，系統(tǒng)穩(wěn)定性和適應(yīng)性相對(duì)較好。

本次研究對(duì)通用版自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的優(yōu)化包含測(cè)量機(jī)器人基準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定性檢校、支撐軸力監(jiān)測(cè)站LoRa通信、監(jiān)測(cè)平臺(tái)數(shù)據(jù)展示方式調(diào)整三大方面，其中本項(xiàng)目基坑共設(shè)置三層支撐，第三層支撐監(jiān)測(cè)站信號(hào)較差，數(shù)據(jù)基本無法直傳地表網(wǎng)關(guān)，普遍采用第二層支撐的監(jiān)測(cè)站作為中繼，將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)至網(wǎng)關(guān)，應(yīng)用效果較好，避免了第三層傳感器線纜延長布設(shè)。監(jiān)測(cè)平臺(tái)數(shù)據(jù)展示方面新增圍護(hù)結(jié)構(gòu)頂部向基坑開挖方向位移、基坑外地下水水位絕對(duì)高程、基坑開挖后累計(jì)位移等數(shù)據(jù)展示圖表，使得既有自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)更加滿足基坑監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)需求。

本項(xiàng)目在基坑開挖影響范圍外布設(shè)了6個(gè)后視基準(zhǔn)點(diǎn)，為驗(yàn)證基于后驗(yàn)單位權(quán)方差χ2的基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性檢驗(yàn)應(yīng)用效果，研究選擇某輪次原始觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，結(jié)果為：后驗(yàn)單位權(quán)中誤差σ∧0=0.701″，前驗(yàn)單位權(quán)中誤差即測(cè)量機(jī)器人標(biāo)稱測(cè)角精度σ0=0.5″，故統(tǒng)計(jì)量；假定顯著水平和自由度的取值分別為α=0.05，自由度f=10，查表可知檢驗(yàn)未通過，即基準(zhǔn)網(wǎng)存在動(dòng)點(diǎn)。依次剔除一個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，重新構(gòu)建基準(zhǔn)網(wǎng)，再次進(jìn)行后驗(yàn)單位權(quán)方差χ2檢驗(yàn)，結(jié)果如表1所示。

表1 重構(gòu)基準(zhǔn)網(wǎng)檢驗(yàn)結(jié)果

由表1可知，剔除1個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)后的6種基準(zhǔn)網(wǎng)組合中，含有JZ6 基準(zhǔn)點(diǎn)的基準(zhǔn)網(wǎng)均未通過穩(wěn)定性檢驗(yàn)，而唯一一組不含有JZ6 基準(zhǔn)點(diǎn)的基準(zhǔn)網(wǎng)通過了穩(wěn)定性檢驗(yàn)，因此可表明JZ6 基準(zhǔn)點(diǎn)發(fā)生了顯著位移，為基準(zhǔn)網(wǎng)中的動(dòng)點(diǎn)，其他基準(zhǔn)點(diǎn)均為穩(wěn)定點(diǎn)。為進(jìn)一步驗(yàn)證本項(xiàng)目中基于后驗(yàn)單位權(quán)方差χ2檢驗(yàn)方法的基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性分析成果的準(zhǔn)確性，本次研究繼續(xù)剔除1 個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)，采用剩余的4 個(gè)基準(zhǔn)點(diǎn)構(gòu)建基準(zhǔn)網(wǎng)再次進(jìn)行后驗(yàn)單位權(quán)方差χ2檢驗(yàn)，結(jié)果包含JZ6基準(zhǔn)點(diǎn)的組合均未通過檢驗(yàn)，故表明JZ6 基準(zhǔn)點(diǎn)為本次監(jiān)測(cè)中的動(dòng)點(diǎn)，需將其視為監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行多次測(cè)量，直至穩(wěn)定后更新JZ6 基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)數(shù)據(jù)。從測(cè)量機(jī)器人自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中調(diào)取該監(jiān)測(cè)輪次下解算數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，JZ6 基準(zhǔn)點(diǎn)在本輪次下已被視為監(jiān)測(cè)點(diǎn)，連續(xù)觀測(cè)24輪次后取穩(wěn)定數(shù)據(jù)更新JZ6 基準(zhǔn)點(diǎn)坐標(biāo)。故表明：基于后驗(yàn)單位權(quán)方差χ2的基準(zhǔn)網(wǎng)穩(wěn)定性檢驗(yàn)在本項(xiàng)目中應(yīng)用效果較好，能夠準(zhǔn)確識(shí)別基準(zhǔn)網(wǎng)中的動(dòng)點(diǎn)，并對(duì)其進(jìn)行更新，降低了人工復(fù)核基準(zhǔn)網(wǎng)頻次，在保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的同時(shí)提高了監(jiān)測(cè)效率。

4 結(jié) 語

基坑開挖深度的增加和基坑規(guī)模的擴(kuò)大對(duì)基坑安全監(jiān)測(cè)提出了新的要求，以物聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)方法逐漸成為基坑監(jiān)測(cè)的主流，但通用版自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)無法滿足基坑監(jiān)測(cè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景真實(shí)需求。本次研究從基坑監(jiān)測(cè)行業(yè)需求出發(fā)，對(duì)通用版自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并通過某建筑深基坑項(xiàng)目對(duì)優(yōu)化效果進(jìn)行分析研究，驗(yàn)證了自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的可靠性。