分析自动化监测系统于基坑监测中的运用以及特点

摘要：

对于现阶段基坑工程施工过程中的自动化监测系统内容进行分类介绍，通过重点实例介绍静力水准自动化监测系统在相关工程中的实际运用，来对自动化监测系统进行分析，对其实际特点进行概述。

关键词：自动化监测;实时性系统;静力水准

如今的工程监测工作还主要停留在人工采集数据的传统阶段，但是由于其不仅监测范围小、工作量大、效率低，而且基坑工程的海量数据采集，使得基坑监测在指导施工时存在时间差，无法实现实时性监测，因此无法指导工程安全实施。而自动化监测系统作为一种精密的实时工程测量方法，具有精度高、自动化性能好等特点，完全可以弥补传统方法的漏洞，同时可以更好地运人工无法长时间作业的某些特殊环境，使得在工程进展过程中能够及时发现问题，消除隐患。

1.自动化监测系统于现阶段基坑监测工程中的主要运用与现状

随着经济的发展，国内基坑数量越来越多，开挖深度越来越深，对于基坑施工安全的要求也在不断的提高，因此基坑自动化监测系统的发展成为了必然的课题。

对于如今的基坑工程而言，自动化监测系统主要有以下几大方面运用。

首先，现如今自动化监测系统主要运用于地铁施工工程中。由于地铁施工以及维护的特殊性，人工作业往往无法完全满足安全要求，故对隧道施工现场设置自动监测系统，不仅能及时捕捉工程建设的实时情况，也可以及时发现隧道结构的病害问题。由于地铁监测与维护项目主要是沉降与位移，故地铁自动化监测系统主要是使用某些一体化控制器配合数据传输系统来实现对地铁施工安全监测传感数据的采集和监控，运用强大的逻辑运算能力以及采集功能，实现数据的自动获取和网络传输，完成自动化监测。

其次，对于基坑整体结构监测主要采用数据库技术和网络传输技术保证了数据的自动采集、传输保存和安全查询。主要由自动监测平台、自动采集平台以及数据查询分析平台组成。对于基坑监测的各个项目可以进行实时地全方位监测，减少人工作业量，同时保证数据的高精度以及实时性。对于基坑监测阶段的海量数据可以最及时地进行分析，从而完成安全性指导工作。

再者，自动化监测系统往往会用于某些人工无法进行实时监控的场合，如某些隧道或者管沟。由于主要针对沉降位移监测，所以这类的自动化监测系统通常比较简单，但是使用的场合以及频率非常高。对于此类沉降变化的自动化监测，主要使用静力水准自动化监测系统。此系统利用通液管使一系列的传感器容器连接，其中注入一定量的液体，利用连通器的原理，使得储液罐的液面总是在同一水平面，即保持相同的高度，但是各个容器中的液体深度并不相同，这也就反映了各个容器所在的各个参考点的高度的不同。当容器液位发生变化时即被传感器感应，通过测量不通储液罐的液面高度，经过计算可以得出各个静力水准仪的相对差异沉降。在整个系统中，基准点的垂直位移应是相对稳定，并且可用其它人工观测手段来确定，其他传感器的垂直位移均是相对于基准点的变化，并通过对基准点高程进行修正，以便能精确计算静力水准系统各测点的沉降变化。再将所得数据通过远程传输系统使得接收平台可以实时获取，完成对于某些特殊环境下的监测工作。

以下通过使用静力水准自动化监测系统的实际案例，来分析自动化监测系统于基坑监测中的使用优势。

2.自动化监测系统应用工程实例

上海市某地下工程项目，基坑总面积约30000平方米，基坑周边环境情况复杂，其中北侧地下存在一条管线沟，管线沟为钢筋混凝土箱涵，走向基本沿地下室边线，由于管沟距离围护结构外边线3.0～5.0m，故在基坑开挖阶段对其的保护难度非常高。沉降报警值要求≦±20.0mm，差异沉降≦±5.0mm。

为了有效控制基坑施工对管沟的影响，实时监控基坑开挖过程中对于管沟的变形，从而提高工程安全系数，保障整个工程进度。按要求监测管沟的垂直位移监测需要在结合人工二等水准观测的前提下，使用静力水准自动化监测系统进行实时监控。测点间距15m，总共布置6个测点：C1～C6，采集频率6次/天，其中C2为基准点，作为参照，其高程采用光学水准进行修正。

根据工程进度安排，整个工程现场于2014年3月6日开始进行北侧基坑的首层土开挖。根据监测方案以及现场相关单位的要求，加密人工监测频率，由原来的一天一次增加至一天两次，而自动化监测系统采集频率为一天六次。

选取2014年3月6日至2014年3月7日的48个小时的观测数据进行分析。根据静力水准自动化监测点的累积垂直位移表，可以发现由于管沟距离围护结构过近，故基坑首层土开挖对于管沟的影响十分明显，所有相邻点位均出现明显的沉降，位于基坑边线中点的C3、C4垂直位移下降到最大值-18.7mm、-17.9mm，然后随着开挖的中断，监测点位移趋于平稳，出现略微回弹。如表1所示（2014年3月6日0：00至2014年3月7日24：00，单位mm）

C1C2C3C4C5C6

8：00～12：00-14.5-15.7-17.1-16.8-15.7-15.1

12：00～16：00-14.7-15.9-17.6-17.1-16.0-15.3

16：00～20：00-15.0-16.3-18.2-17.7-16.1-15.6

20：00～24：00-15.3-16.7-18.7-17.9-16.3-15.8

24：00～4：00-15.2-16.6-18.5-17.8-16.2-15.5

4：00～8：00-15.1-16.5-18.6-17.8-16.3-15.4

8：00～12：00-14.8-16.5-18.3-17.3-16.1-15.3

12：00～16：00-14.5-16.3-17.8-17.1-15.8-15.0

对比人工监测点位的数据变化值，由于施工现场的特殊限制性以及各方单位的相互协作制约等原因，人工观测的工作量，监测频率一天两次已经到达饱和，而根据自动化监测系统的结果来看，变化最大值出现在3月6日20：00～24：00，正好处于人工监测的空白期，而当3月7日人工重新开始监测时，数据已经有所回弹，从这里可以看出人工观测结果无法准确表现该时间段得管沟变化情况，同时对于监测点的沉降最大值以及出现最大值的时间点无法准确把握，也就没有办法提供准确的监测指导，从而产生安全隐患。从上述实例可以看出人工观测结果漏检的弊端暴露无遗，也显示了静力水准自动化监测系统的实时监控优越性。

3.结语

（1）自动化监测系统的发展可以从一定程度上完善传统人工监测的漏洞，有效避免漏检以及数据缺失等情况的发生。

（2）对于如今的基坑工程而言，精度高、自动化性能好、实时测量等自动化监测系统所拥有的特点是传统检测手段所不具备的，可以准确而及时地反应变形情况。

（3）自动化监测系统虽然拥有众多优点，但是对于普通的基坑监测工程而言，系统成本过高，导致了经济效益太低。这也是自动化监测系统始终无法快速发展的一个重要原因。

[参考文献]

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[2] 刘国斌、白廷辉、罗成恒.深基坑工程自动监测系统的研究及应用[J]，上海建设科技，2003（4）.

[3] 荆嘉.深基坑监测技术发展现状与展望[J]，江苏科技大学学报2011（25）.

（作者单位：上海申元岩土工程有限公司，上海 200120）endprint