王智強

（建材天水地質(zhì)工程勘察院有限公司，甘肅 天水 741000）

0 引言

在建筑行業(yè)中，人們更加關(guān)注施工的安全性，而深基坑工程作為工程項目中的基礎(chǔ)部分，對工程項目質(zhì)量有著極大影響，且通常設(shè)置在人口密集區(qū)域，需要對其進行有效監(jiān)測。如今，隨著信息時代的到來，自動化檢測系統(tǒng)逐漸完善，使得監(jiān)測效率和監(jiān)測質(zhì)量迅速提高，提升了深基坑工程建設(shè)的安全性，對整個建筑行業(yè)發(fā)展具有重要意義。

1 自動化監(jiān)測系統(tǒng)研究分析

1.1 自動化監(jiān)測系統(tǒng)的主要構(gòu)成

對于數(shù)據(jù)監(jiān)測工作，需要通過多角度、多方位進行，不僅囊括了大量的細節(jié)，同時在內(nèi)容上也更加復(fù)雜。隨著自動化監(jiān)測技術(shù)的不斷成熟以及有效利用，能夠輕松實現(xiàn)自動監(jiān)測數(shù)據(jù)工作的持續(xù)性，提高監(jiān)測數(shù)據(jù)工作的效率，保持深基坑工程的穩(wěn)定性，在面對突發(fā)情況時能夠進行全面的監(jiān)測，并在此基礎(chǔ)上提出有針對性的解決措施。同時還能將相關(guān)信息及時反饋給施工人員，提高施工人員的安全意識，使深基坑工程的安全屬性得到顯著提升。自動化監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示。

從圖1可以看出，自動化監(jiān)測系統(tǒng)主要分為3個系統(tǒng)，分別為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)以及成果發(fā)布系統(tǒng)。其中，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)利用采集箱或自動全站儀，對施工現(xiàn)場的各種數(shù)據(jù)進行收集，包括對地下水位高度、錨索內(nèi)力等。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)就是對收集到的數(shù)據(jù)進行分析處理，將各種數(shù)據(jù)進行分類，對工程的基準(zhǔn)點穩(wěn)定性進行分析，而后進行平差計算。成果發(fā)布系統(tǒng)主要是對處理后的數(shù)據(jù)進行總結(jié)，形成不同的數(shù)據(jù)資源，方便施工人員進行數(shù)據(jù)查詢和統(tǒng)計分析，同時在面對安全隱患時，能夠及時進行預(yù)警預(yù)報，以便警惕現(xiàn)場施工人員，降低安全事故出現(xiàn)的概率[1]。

圖1 自動化監(jiān)測系統(tǒng)構(gòu)成

1.2 自動化監(jiān)測系統(tǒng)在深基坑工程中的主要監(jiān)測手段

在信息時代的影響下，自動化監(jiān)測系統(tǒng)能夠通過水平位移或者豎向位移的方式進行使用，從而完成對深基坑工程全天候的數(shù)據(jù)監(jiān)測。在監(jiān)測過程中主要從以下兩個方向入手。

內(nèi)業(yè)監(jiān)測主要依靠自動化軟件，在專業(yè)軟件的基礎(chǔ)上建立性能良好的預(yù)測系統(tǒng)模型，將自動化成果導(dǎo)入預(yù)測系統(tǒng)模型中，使監(jiān)測數(shù)據(jù)更為全面，進而完成對深基坑工程安全隱患的分析，并將分析出來的結(jié)果及時反饋到自動監(jiān)測平臺中，而監(jiān)測平臺會對反饋結(jié)果進行自動化處理，然后利用圖文并茂的方式展現(xiàn)出來，便于施工人員能夠直觀地了解清楚。

外業(yè)監(jiān)測是通過多種監(jiān)測方式進行結(jié)合，使自動化監(jiān)測更具有效率。不僅體現(xiàn)了技術(shù)軟件的優(yōu)勢性，而且能夠通過成果預(yù)測模型的方式來開展自動化統(tǒng)計工作。另外，在進行外業(yè)監(jiān)測的過程中，可以應(yīng)用自動化測斜監(jiān)測技術(shù)，其主要由測斜探頭、數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備以及數(shù)據(jù)系統(tǒng)所構(gòu)成，安裝時需要注意以下事項：①將測斜探頭安裝在測斜管的上部，使測斜管的水平方向與重力軸之間保持平衡。②當(dāng)測斜管外觀發(fā)生形變時，需要利用探頭對測斜管的傾斜角度進行測量計算，并對偏斜的角度進行分析。③利用數(shù)據(jù)采集模塊對測斜管的傾斜角度數(shù)據(jù)進行收集處理，確定最終偏移值后再進行對比，從而實現(xiàn)對深基坑的全面監(jiān)測。由此可以看出，自動化測斜監(jiān)測技術(shù)的實用性效果較強，監(jiān)測效果更加全面，成為深基坑監(jiān)測中的重要手段之一[2]。

1.3 自動化監(jiān)測系統(tǒng)在深基坑工程中的功能性分析

隨著電子信息技術(shù)的不斷發(fā)展，深基坑中的監(jiān)測工作效率得到顯著提升，數(shù)據(jù)反饋的時效性以及便捷性得到改善，使得監(jiān)測效果更具優(yōu)勢。在進行數(shù)據(jù)發(fā)布的過程中，監(jiān)測人員可以提前安裝具備自動監(jiān)測系統(tǒng)的移動客戶端，能夠?qū)ι罨拥谋O(jiān)測情況進行實時觀測，同時對監(jiān)測平臺傳送至客戶端的監(jiān)測成果進行有效監(jiān)測，充分體現(xiàn)了數(shù)據(jù)發(fā)布效率高的特點。

另外，自動監(jiān)測系統(tǒng)在深基坑工程中具有預(yù)警功能，可通過設(shè)計面向服務(wù)架構(gòu)（service-oriented architecture,SOA），對該系統(tǒng)進行合理化使用。其中，SOA 架構(gòu)是一種組件模型，能夠?qū)⒆詣颖O(jiān)測系統(tǒng)中的不同功能單元聯(lián)系起來，對收集到的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行綜合分析，并根據(jù)分析結(jié)果進行有效發(fā)布和預(yù)警。在發(fā)揮預(yù)警功能的過程中，監(jiān)測人員需要細致分析觀測點，有效掌握監(jiān)測數(shù)據(jù)，或者提前設(shè)置報警閥的數(shù)值，當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)超出報警閥的數(shù)值時，自動監(jiān)測系統(tǒng)根據(jù)自身的特性，及時發(fā)出報警指令，提高監(jiān)測人員的安全隱患意識，并及時采取有效的解決措施，從而規(guī)避風(fēng)險，不僅保障了現(xiàn)場施工人員的安全，而且推動了深基坑工程的順利開展[3]。

1.4 深基坑自動化監(jiān)測的系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)傳輸分析

深基坑自動化監(jiān)測系統(tǒng)主要以自動化采集軟件為主，將收集到的數(shù)據(jù)直接存入Access 數(shù)據(jù)庫中，并將最終結(jié)果顯示在采集界面上，便于施工人員較為直觀地進行分析。當(dāng)自動監(jiān)測系統(tǒng)處于停滯的狀態(tài)時，被采集的數(shù)據(jù)將自動保存在自動化采集箱的存儲芯片中，并與計算機相連接，從而實現(xiàn)快速上傳數(shù)據(jù)的效果。在數(shù)據(jù)傳輸過程中，施工人員可提前在采集箱內(nèi)安裝采集模塊和通信模塊，再利用計算機對采集箱進行重新調(diào)整，將其固定在電箱周圍，避免對采集箱的收集效果造成不良影響。此外，需要及時處理所采集的數(shù)據(jù)，或者運用自動化監(jiān)測設(shè)備的物理采集方法，對現(xiàn)場監(jiān)測設(shè)備設(shè)定固定的監(jiān)測頻率，每隔5 h 對數(shù)據(jù)進行讀取。例如，在天水市某深基坑建設(shè)項目中，應(yīng)用自動化監(jiān)測系統(tǒng)對現(xiàn)場監(jiān)測頻率進行了重新調(diào)整與設(shè)定，并且完整記錄了整個深基坑開挖過程的數(shù)據(jù)變化，應(yīng)采集數(shù)據(jù)多達30 多萬條，數(shù)據(jù)采集率在98%以上。

2 自動化監(jiān)測系統(tǒng)在深基坑工程中的具體應(yīng)用

2.1 工程概況

以天水市某深基坑工程為例，在深基坑工程中應(yīng)用自動化監(jiān)測系統(tǒng)時，需要建立一套完整可行的自動化監(jiān)測方案，實現(xiàn)對深基坑周圍的有效監(jiān)測，并探索自動化監(jiān)測系統(tǒng)對其他地區(qū)的適用性；不斷積累實踐經(jīng)驗，對檢測結(jié)果進行細致分析，進一步總結(jié)深基坑周圍環(huán)境條件、支護結(jié)構(gòu)、施工進度以及當(dāng)?shù)厮臈l件之間的關(guān)系。同時，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的有效分析，實現(xiàn)對深基坑變形的分析及預(yù)測，達到動態(tài)設(shè)計的預(yù)期效果，促使該項目工程的平穩(wěn)、順利開展。

2.2 基準(zhǔn)點和監(jiān)測點設(shè)置

首先在基準(zhǔn)點設(shè)置中，為了加強對深基坑變形現(xiàn)象的監(jiān)測，需要在深基坑周圍設(shè)置不同的全站儀后視基準(zhǔn)點，并將各個基準(zhǔn)點固定住，每隔一段時間對基準(zhǔn)點的穩(wěn)定性進行檢測，以此保持系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，確保數(shù)據(jù)的合理性，并正確判斷現(xiàn)場施工環(huán)境的狀況，使其處于合理范圍內(nèi)，對整個工程建設(shè)具有推動作用。

其次在設(shè)置監(jiān)測點的過程中，要求施工人員嚴(yán)格把控現(xiàn)場的施工環(huán)境，仔細分析相關(guān)資料以及設(shè)計圖紙。在設(shè)置監(jiān)測點時主要從以下兩個方向入手。

2.2.1 土體位移監(jiān)測

土體位移監(jiān)測一般是對支護體系土體縱向發(fā)生位移的整個過程進行檢測，能夠收集深基坑周圍的地勢地形特點，及時掌握土體動態(tài)信息。在設(shè)置過程中，需要將測斜管安裝在土體內(nèi)部，保證測斜管的長度高于測斜孔的深度，并做好密封處理，防止周圍雜物的入侵，提升監(jiān)測點的穩(wěn)定性。

2.2.2 應(yīng)力器設(shè)置

當(dāng)深基坑周圍支護墻縱向荷載程度下降時，將導(dǎo)致實際支撐軸力和實際支護軸力不相符合，容易引發(fā)各種安全事故。因此需要高度重視深基坑周圍支護墻的軸力大小，提前設(shè)置好應(yīng)力器，對支護墻軸力大小進行動態(tài)監(jiān)測。其中，應(yīng)力器需安裝在支護墻的底部，與混凝土支護架保持垂直，防止墻體出現(xiàn)裂縫[4]。

2.3 自動化馬達全站儀技術(shù)的應(yīng)用

自動化馬達全站儀技術(shù)又叫測量機器人技術(shù)，是將計算機技術(shù)與自動化技術(shù)相結(jié)合所形成的一種自動化測量設(shè)備，在深基坑建設(shè)中應(yīng)用具有較強的優(yōu)勢。自動化馬達全站儀如圖2所示。

圖2 自動化馬達全站儀

從圖2可以看出，自動全站儀主要以馬達為主要驅(qū)動，代替了以往的人工操作模式，提高了監(jiān)測效率。在實際應(yīng)用中，自動化馬達全站儀可以實現(xiàn)對安全隱患的跟蹤與識別，獲取深基坑深度、三維坐標(biāo)等相關(guān)信息，具有明顯的智能性。而且，其可利用多種不同的測量軟件，提前設(shè)置好測量任務(wù)，便于監(jiān)測工作的準(zhǔn)確開展，節(jié)約時間成本。另外，將測量后的數(shù)據(jù)與軟件系統(tǒng)進行結(jié)合，可代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工測量模式，降低了危險性。除此之外，自動全站儀能夠在規(guī)定時間內(nèi)，自動瞄準(zhǔn)在變形體中目標(biāo)棱鏡的頂部，利用光纖傳輸以及無線電通信的方式將數(shù)據(jù)上傳到監(jiān)測系統(tǒng)中，再通過監(jiān)測系統(tǒng)中的處理模塊進行分析處理，進而做出相應(yīng)的調(diào)整，以降低危險事故的概率[5]。

2.4 三維激光掃描儀技術(shù)

三維激光掃描儀技術(shù)也是自動化監(jiān)測系統(tǒng)中的新技術(shù)，其采取高速激光掃描測量的方法，準(zhǔn)確且快速獲取深基坑三維坐標(biāo)信息，并以此為基礎(chǔ)建立完整的深基坑三維數(shù)字模型，不斷豐富了深基坑自動化監(jiān)測手段內(nèi)容，推動了深基坑監(jiān)測工作的順利開展。①能夠快速收集深基坑數(shù)據(jù)，并利用多種方式對其進行處理，從而達到良好的掃描效果。例如，信息采集功能使自動化監(jiān)測系統(tǒng)中外企業(yè)數(shù)據(jù)采集手段具有一致性，實現(xiàn)統(tǒng)一協(xié)調(diào)；重新設(shè)置深基坑中的變量信息，對深基坑監(jiān)測工作的高效運行具有良好的穩(wěn)定性作用。②三維激光掃描技術(shù)具有非接觸性，無須反射棱鏡或接觸深基坑物體表面，即可獲得精確的數(shù)據(jù)，不僅提高了工作效率和實用性，而且保證了深基坑自動化監(jiān)測工作的質(zhì)量，對后續(xù)建設(shè)產(chǎn)生深遠影響。③三維激光掃描技術(shù)具有動態(tài)性和及時性，為深基坑各項物體中的檢測工作提供了科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)依據(jù)，利用動態(tài)化系統(tǒng)中的信號反射原理，充分發(fā)揮自動化監(jiān)測系統(tǒng)的優(yōu)勢和特點，從而加強對深基坑工程的動態(tài)檢測。

3 結(jié)語

綜上所述，本文以天水市某深基坑工程為例，對自動監(jiān)測系統(tǒng)在深基坑的應(yīng)用進行分析。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，深基坑開挖技術(shù)中的許多難題雖得以解決，但仍需進一步改進，應(yīng)當(dāng)提高對自動化監(jiān)測系統(tǒng)的認(rèn)知，加強深基坑工程的全面監(jiān)測，增強其安全性與穩(wěn)定性，從而確保深基坑工程建設(shè)的順利進行。