闵松
中机三勘岩土工程有限公司，湖北省武汉市，430000
摘要：随着我国交通体系的不断完善，地铁在城市体系中的地位不断提升，已经成为了人们日常出行所选择的主要交通工具之一。地铁建设规模持续扩大，由于地铁施工环境较为特殊，容易受到多种因素的影响，增加安全事故的出现几率，影响地铁施工进度。地铁基坑工程是地铁建设过程中的重点内容，需要对其实施有效监测，为了提高监测效率和质量，开始在工程监测中使用自动化监测技术和系统。基于此，本文分析了自动化监测技术在地铁基坑工程监测中的应用，以期能够为地铁基坑工程的开展提供有效参考。
关键词:自动化监测；地铁基坑；工程监测；应用
地铁是现代化社会发展过程中必不可少的一项交通工具，可以缓解地面交通拥挤的问题，提高人们出行的便利性，让人们可以在短时间内到达目的地。当前很多城市都在不断加快地铁建设速度，增加地铁线路，希望可以利用地铁系统的完善带动经济的发展。但是在地铁施工过程中，由于施工环境较为特殊极其容易出现地铁基坑工程变形的问题，给整体工程建设带来安全隐患，因此如何对地铁基坑工程实施变形监测成为了地铁施工中的重点内容。传统的监测模式难以及时获取变形信息，通过自动化监测技术则可以自动收集、处理数据，可以满足现代施工需求。
1、开发自动化变形监测系统
监测信息如果出现滞后的问题会影响地铁施工进度和设计调整速度，会给地铁工程建设带来安全隐患[1]。为此，需要提高监测信息的获取速度，使其能够随时随地对地铁基坑的变形情况进行监测，提高监测信息的利用价值，打造自动化变形监测系统。该系统包括多种功能，如数据采集功能、数据传输功能、数据处理功能等，能够打造系统化的监测模式。通过该系统可以避免人为监测时出现的数据获取错误或者记录错误，及时发现异常的变形情况，并向后台人员发出预警，保证地铁施工的安全性。
1.1硬件系统设计
硬件系统主要包括三个部分，第一为数据采集设备，第二为现场控制箱，第三为远程数据中心，具体情况如图1所示[2]。数据采集设备包括测量机器人、固定式测斜仪、钢筋计、水压力计等。现场控制箱需要放置在合适的区域，不能受到施工活动的影响，其中包括工控机、传感数据采集设计被、传输模块以及控制电源等。在连接测量机器人以及工控机的过程中应当选择有线的方式，能够提升数据传输的稳定性水平，传感器以及数据采集设备也可以采取这种方式进行连接。
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1.2软件系统设计
1.2.1软件系统架构基础
第一，云平台技术。云计算技术分析信息的方式主要有两种，分别为并行式和分布式计算法，可以对产生的数据进行全面的整合，寻找其中的规律，对数据进行梳理。在自动化变形监测系统中包括各种监测系统，通过使用物联网技术建设感知系统，以大数据技术、人工智能技术为核心打造中枢系统，将其均统一分布在云平台之上。
第二，5G技术。5G无线通信技术是当前世界上最为先进的通信技术，传输速度和4G相比10倍有余，在28GHz的波段之下传输速率高达1Gbps，而相同情况下4g只能达到75Mbps。综上所述，利用5G无线通信技术可以加强信息的保护效果，如果在数据传输活动中出现阻碍因素，利用该技术可以对问题进行及时的分析，并采取相应措施进行解决。
1.2.2设计要点
自动化变形监测系统包括了三维位移监测功能、深层水平位移监测功能、支撑轴力监测功能以及地下水平监测功能，系统会根据不同子系统的监测数据实施分类管理[3]。在进行软件系统设计时应当结合具体的设备调试数据进行改进，保证测量参数设置的合理性和准确性。在日常监测工作中，软件系统能够及时收取施工现场的监测数据，并对数据进行存储和处理，并将监测成果上传到安全风险监控系统中。
2.自动化监测技术在地铁基坑工程监测中的应用
2.1对基坑墙顶竖向位移和水平位移实施监测
在对基坑墙顶竖向位移和水平位移进行监测的过程中所使用的是相同的监测位置，选择固定连接杆将徕卡圆棱镜安装到监测位置上，对镜面进行旋转，使其可以朝向监测站的位置。在施工现场的观测区域内放置测量机器人，对其进行设备调试，在监测系统中选择三维位移功能监测[4]。对测站坐标机械能设定，之后让机器人对监测点方位进行监测、测量、记录，保证每个区域都可以进行正常观测，最后对测量周期进行改进。将机器人和工控机进行连接，读取测量信息控制机器人完成监测工作，获取每个监测点的坐标，和最初的数据进行对比，绘制变形曲线。
2.2对基坑墙体深层水平位移实施监测
在对深层地区水平位移实施监测时需要在监测的位置放置测斜管以及钢筋笼，以绑扎的形式共同下方，当完成混凝土浇筑之后检查测斜管。每间隔2m布设测斜仪，并选择固定式连接杆将测斜仪连接起来。当测斜设备被放置到合适的区域之后引出通信线缆，测试传感器的稳定性，完成数据采集工作。
2.3对地下水位实施监测
地下水位的监测是极其必要的，在对该数据进行监测时需要选择振弦式水压力计作为主要的采集设备。当该设备在水下某一个测量点处固定之后，且受到了水压的荷载作用时，会使弹性膜板出现变形的现象，从而将其传递给钢弦，使其出现应力变化，改变其振动频率。
2.4对支撑轴力实施监测
结合具体的施工进度将轴力计以及钢筋计进行合理的安装，使其能够处于合适的位置上，引出传感器通信线缆，并对其进行测试，保证读数的稳定性之后连接数据采集设备，根据设定周期对地铁基坑工程的数据进行自动化采集。根据没有应力施加时所获取的读数、标定系数、传感器读数对支撑轴力进行计算[5]。
结束语：
地铁基坑工程的管理属于重点内容，如果基坑工程存在质量或者安全隐患会直接影响到工程建设进度和建设质量，增加安全事件的发生几率。对基坑变形情况实施监测能够及时发现存在的异常变形问题，根据异常数据对施工进度、施工计划进行调整。自动化变形监测系统的开发和应用能够提高监测工作效率以及准确性，需要从硬件和软件两个方面入手对监测系统进行完善。该系统可以对基坑墙体深层水平位置、竖向位移、水平位移、地下水位以及支撑轴力进行监测，能够确保对地铁基坑实施全面监测，保证地铁施工的安全性。
参考文献：
[1]郑世杰,杨锐,郭树勋,等.基于BIM和自动化远程数据采集的地铁基坑信息化监测系统[J].施工技术,2018,47(S1):1543-1547.
[2]陈德春,段伟,肖文龙.自动化监测技术在基坑开挖周边既有地铁隧道变形监测中的应用[J].中华建设,2020(12):104-107.
[3]鲁罕.自动化监测技术在基坑施工中对既有地铁隧道影响的应用研究[J].科技创新导报,2018,15(22):13-14.
[4]刘全海,谢友鹏,赵尘衍.地铁基坑墙体深层水平位移自动化监测应用[J].测绘地理信息,2019,44(06):114-116.
[5]赵尘衍,刘全海,谢友鹏,等.自动化监测技术在地铁基坑工程监测中的应用[J].城市勘测,2019(01):196-200.
作者简介：
闵松，（1988.10-）男，湖北随州人，本科学历，中机三勘岩土工程有限公司工程师；研究方向：工程测量、工程管理。