孟憲超 李俊明

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，城市建設(shè)項目的技術(shù)要求越來越高，傳統(tǒng)人工監(jiān)測無法滿足日益增長的風(fēng)險控制需求。發(fā)展先進(jìn)的深基坑自動化監(jiān)測技術(shù)，能實時反映施工現(xiàn)場風(fēng)險狀態(tài)的基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的自動化監(jiān)測系統(tǒng)，成為基坑風(fēng)險控制的主要應(yīng)用方向。

關(guān)鍵詞：自動化測斜技術(shù);基坑監(jiān)測;應(yīng)用

引言

近年來，自動化測斜技術(shù)以其高效性、精準(zhǔn)性、可靠性的優(yōu)點，已經(jīng)越來越多的被應(yīng)用于基坑監(jiān)測工程中。深層土體水平位移變形監(jiān)測是深基坑開挖支護(hù)施工過程監(jiān)測中一項最直觀和有效的方法，對深基坑的安全有決定性的迅速而準(zhǔn)確的反映，因此，自動化測斜技術(shù)的提高顯得更加重要。

1自動化測斜技術(shù)

采用自動測斜儀對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的深層水平位移進(jìn)行自動監(jiān)測。該裝置集深部水平位移數(shù)據(jù)采集與傳輸于一體。單斜井眼的高頻高精度自動監(jiān)測只需要外部電源即可實現(xiàn)。同時，將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時上傳到云平臺，方便電腦和手機隨時查看，真正實現(xiàn)了深度水平位移的無人值守監(jiān)測。其特點如下：（1）監(jiān)控模式靈活。所述裝置的地面控制端體積小，可靈活布置在環(huán)梁內(nèi)部，不受道路交通等環(huán)境條件的影響。（2）變形實時監(jiān)測。自動測斜儀和監(jiān)測裝置通過傳感器將包絡(luò)結(jié)構(gòu)的變形數(shù)據(jù)及時傳輸?shù)皆破脚_。監(jiān)測頻率可達(dá)1次/h，大大提高了施工監(jiān)測的實時性。數(shù)據(jù)采集不受天氣影響，可實現(xiàn)24小時自動監(jiān)測。（3）數(shù)據(jù)反饋真實性。通過控制端、傳感器等機械設(shè)備的自動監(jiān)測，避免了人為干預(yù)的數(shù)據(jù)采集，確保其真實有效。（4）工程造價經(jīng)濟(jì)。該裝置可以節(jié)省大量的人工成本，無需布置多個傳感器，設(shè)備可循環(huán)利用，經(jīng)濟(jì)性好。

2固定式測斜儀的工作原理

該測斜儀主要是由角度敏感元件和智能電子芯片組成，同時搭載自動化系統(tǒng)，可實現(xiàn)長期的測試。

其工作原理是將測斜管分成n個測段，每測段長度為，在某一深度上測得兩對導(dǎo)輪之間的傾角，通過計算可以得到這一區(qū)段位移，某一深度位移，在進(jìn)行第j次監(jiān)測時，所得某一深度相對于前次位移。

3項目設(shè)備安裝

本文結(jié)合某寫字樓監(jiān)測項目進(jìn)行分析，擬建工程基坑周長約212m，開挖深度13.11～14.11m，工程地質(zhì)條件差，淤泥質(zhì)粉土平均埋深為11.78米。基坑頂邊線距地庫邊線預(yù)留1.5m施工距離。周邊環(huán)境復(fù)雜，與周邊環(huán)境關(guān)系如下：東側(cè)：距離已建規(guī)劃三路邊線7.9m;南側(cè)：擬建辦公樓外墻距離已建2#車庫外墻10.1m，距離已建2#樓建筑外墻16.9m;2#樓地下一層，管樁基礎(chǔ)，基底標(biāo)高2.9m;西側(cè)：距離天山路邊線15.0m，距離市政綠化邊線8.0m;北側(cè)：距離電箱2.6～4.1m，距離柳子河路邊線10.7m。

（1）考慮現(xiàn)場施工條件，跟隨支護(hù)樁施工，同時埋設(shè)測斜管，待支護(hù)樁澆筑完畢后可下入測斜儀。

（2）根據(jù)測斜儀安裝圖紙，確定好每個傳感器之間的安裝間距以及最上部測斜儀距管口距離;

（3）裁剪鋼絲繩及絲桿，鋼絲繩直徑為Ф3mm，其長度應(yīng)比各傳感器間距長出200mm，以便鋼絲繩兩頭各留出100mm用以對折，，用以連接各傳感器;最上部測斜儀至管口段采用Ф6mm不銹鋼絲桿連接固定，其長度為0.8米;

（4）在一空曠場地上，按照測斜儀安裝圖紙標(biāo)示的傳感器間隔距沿直線方向放置測斜儀（測斜儀放置時，其放置順序同其出廠配線長度相關(guān)，應(yīng)按照每個測斜孔測斜儀安裝圖紙上對各點測斜儀配線長度的要求選擇對應(yīng)線長的測斜儀），并把各傳感器傳輸線纜沿著傳感器放置方向鋪設(shè)開來;

（5）根據(jù)測斜孔傳感器間安裝間距選擇相應(yīng)長度的鋼絲繩，并依次對應(yīng)放置于鋪設(shè)于空曠場地上各傳感器之間。

（6）在鋼絲繩兩端選取100mm左右長度位置對折，在穿過兩端傳感器吊環(huán)或吊帶后用鋼絲繩扣緊固，每個對折處采用2個鋼絲繩扣固定;

（7）各傳感器間利用鋼絲繩連接好后，沿著鋼絲繩由下往上（下方為滲壓計位置）每隔1米左右用2.5×200mm扎帶把各傳感器線纜幫助于鋼絲繩上，綁扎完畢后，用手提住鋼絲繩，緩慢把各傳感器放入監(jiān)控孔測斜管道內(nèi)（測斜儀導(dǎo)輪應(yīng)嵌入測斜管內(nèi)凹槽下滑），此時安裝時需注意測斜儀XY方向需與定義方向一致，導(dǎo)輪式固定測斜儀X、Y測試方向如圖所示）;

（8）待放入最后一個測斜儀（最上部測斜儀）時，把Ф6mm不銹鋼絲桿擰接至測斜儀頂部內(nèi)螺紋接口上，接著把絲桿穿過管口固定板中心孔并預(yù)留出50mm長度，然后在絲桿上套入M6mm螺母，以便把傳感器固定于管口固定板上，套入絲桿長度100mm左右，各傳感器線纜從管口凹槽引出（整體安裝完畢如圖）。

（9）待監(jiān)控中心服務(wù)器軟件安裝及現(xiàn)場系統(tǒng)集成完畢后，利用監(jiān)控中心采集軟對每個測斜儀各采集三組數(shù)據(jù)，以第三次采集數(shù)據(jù)作為此測斜儀初始讀數(shù)。

4自動化測斜技術(shù)在基坑監(jiān)測中的應(yīng)用

4.1提升監(jiān)測精度，實施動態(tài)化管理

自動化測量技術(shù)是依托技術(shù)的主要優(yōu)勢之一，對深基坑支護(hù)系統(tǒng)，可以實時觀測基坑內(nèi)外土體的應(yīng)力應(yīng)變實際工程情況，不僅可以提供高精度的監(jiān)測數(shù)據(jù)反饋，也擴大了深基坑工程實際有效監(jiān)測的范圍。具體的自動監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測內(nèi)容可以涵蓋擋土墻的應(yīng)力狀態(tài)，支持的位移、內(nèi)力、支護(hù)樁的興衰，應(yīng)力狀態(tài)的變化，土壤的位移和增加底部的基坑，地下水位的動態(tài)變化等。對于人工監(jiān)控難以發(fā)現(xiàn)的項目位置，可以通過自動監(jiān)控技術(shù)所使用的信息手段進(jìn)行全天候動態(tài)監(jiān)控，提高了監(jiān)控工作的效率，保證了深基坑開挖的順利進(jìn)行。

4.2三維激光掃描儀技術(shù)

在三維激光掃描儀技術(shù)應(yīng)用中，通過高速激光掃描測量的方法，可以快速獲取被測對象表面的三維坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息，為建立物體的三維數(shù)字模型提供一種全新技術(shù)手段。通過利用激光測距原理，可以測出大量密集點的三維坐標(biāo)，和傳統(tǒng)單點測量相比具有明顯優(yōu)勢。在現(xiàn)階段，三維技術(shù)掃描儀技術(shù)在室內(nèi)設(shè)計、建筑監(jiān)測等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，具有很好的應(yīng)用效果。

4.3監(jiān)測數(shù)據(jù)處理

儀器設(shè)備全部安裝完成后，需要進(jìn)行設(shè)備的調(diào)試，然后進(jìn)行首次的監(jiān)測數(shù)據(jù)采集工作，采集數(shù)據(jù)的間隔時間為20s，對正常框架柱、中水池、臨近洗車庫軌道及現(xiàn)狀傾斜超限柱在施工注漿期間進(jìn)行實時的24h數(shù)據(jù)采集。通過GPRS無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至數(shù)字化平臺，由數(shù)字化平臺對數(shù)據(jù)進(jìn)行異常分析，對由于環(huán)境等外界原因引起的異常數(shù)據(jù)，自動進(jìn)行判別，自動激發(fā)重新采集數(shù)據(jù)等操作。數(shù)據(jù)確認(rèn)無異常后由數(shù)字化平臺進(jìn)行抽取分類，按照各數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的標(biāo)識情況存入相應(yīng)數(shù)據(jù)庫，由數(shù)字化監(jiān)測管理系統(tǒng)實時調(diào)用，真正實現(xiàn)全天候24h自動實時監(jiān)測。

4.4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，也為施工人員提供了有效的安全保障。同時通過自動化監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理主機分析，可以對項目實施過程中的安全評定系統(tǒng)根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行評價與分析，對比現(xiàn)在的數(shù)據(jù)以及歷史監(jiān)測數(shù)據(jù)，評價當(dāng)前建筑結(jié)構(gòu)的安全與穩(wěn)定性，生成符合實際情況的安全報告。

4.5布設(shè)觀測儀器

全站儀布局的過程中需要有一個穩(wěn)定的基礎(chǔ)，在鑄造的過程中全站儀首先需要做一個螺旋鋼筋籠，鋼筋籠的螺釘連接作為一個整體，使底部的基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域可以穩(wěn)定連接，防止出現(xiàn)外界干擾的不利因素。該監(jiān)控系統(tǒng)的構(gòu)建與實現(xiàn)，可以集成計算機、信號處理技術(shù)、云計算等多種技術(shù)，以Windows操作系統(tǒng)為平臺，HTML5、ASP、NET作為核心技術(shù)，開發(fā)一個多功能、易于操作的評價系統(tǒng)軟件，可以對監(jiān)測信息工程進(jìn)行管理。另外，定角測量控制系統(tǒng)由多測角探頭、傳輸設(shè)備、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成，斜管在測試中安裝測角探頭可以測量傾角管在垂直方向的重力軸上的傾角，當(dāng)傾角探頭發(fā)生變形時，可以通過處理數(shù)據(jù)采集模塊對傾角加速度和傾斜角進(jìn)行加速度測量，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)系統(tǒng)，通過對比測量前后的變化，可以得到測斜儀管的水平位移，從而進(jìn)一步測量結(jié)構(gòu)的水平位移。

結(jié)語

監(jiān)測測量工作可以對深基坑的土體土層狀況有一個總體上的把握，有利于施工規(guī)劃的科學(xué)性和合理性，相對于其他監(jiān)測方法來說，測斜技術(shù)具有效率高、適應(yīng)性強、數(shù)據(jù)精確等的優(yōu)點，需要施工單位在施工正確合理的發(fā)揮測斜技術(shù)的優(yōu)勢，以促進(jìn)深基坑施工質(zhì)量的良好。

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