陈艺豪 化云飞
机械工业第四设计研究院有限公司? 河南洛阳471000
摘要：近年来，我国建设行业发展非常迅速，推动我国经济建设的不断进步，改善我国人们的生活品质。基坑向大深度、大面积方向发展，周边环境更加复杂，深基坑开挖与支护的难度也越来越大，基坑信息化施工越来越受到行业重视。为保证施工安全顺利进行，在基坑开挖及结构构筑期间开展自动化监测很有必要。
关键词：自动化监测；深基坑；应用
引言
科学技术的快速发展加速我国各行业的发展进程，使得我国提前进入现代化发展阶段，为我国经济建设奠定基础，深基坑是指为进行建(构)筑物地下部分的施工由地面向下开挖出的空间，其内容覆盖地质工程、岩土工程以及结构工程等多个学科，也是基础设施建设行业最为常见的一种结构形式，基坑开挖又是基础施工建设的第一个环节，其施工过程受地质、水文、环境以及施工工艺等多个因素的影响，而且基坑开挖回填后属于隐蔽工程，使用期间的质量问题很难被直接观察到，所以其施工安全性在整个结构物建设过程中尤为重要，必须要进行施工过程中的质量安全监测。
1工程概况
某建设工程，选址地块长约1100m，宽约330m，段址南低北高，现状高程10m-20m。建筑以北主要为商业用地、绿地，以南主要为工业用地，少量行政办公、供水用地(供水泵站)和社会停车场用地。境内地势东北高，西南低，以山地地貌为主，境内崇山峻岭，河溪纵横，高度从海拔50米至1704米。
2基坑监测的现状
基坑坍塌的原因有很多，包括地质勘察不严谨，开挖设计不合理，支撑围护不规范，防渗水手段欠缺、监测手段落后等，坍塌形式可分为基坑整体失稳、坑底隆起变形、围护结构失稳、支锚体系失稳、渗水导致的结构破坏等。具体坍塌的因素包含人为因素和环境因素两种，由此可见基坑安全的复杂性，也突出了基坑监测的必要性。基坑开挖安全是工程界一个很大的难题，也成为国际工程界最为关注安全的领域之一。现在的基坑监测手段一般是人工参与为主的第三方监测，形式多为对结构位移、结构内力、周边地表环境、周边建筑物等几个关键因素进行现场人工观察及测量，再通过对所测数据进行分析，进而判断基坑的整体或者局部失稳的可能性，以及构件的安全储备度，这种监测方法存在如下缺点:1.受空间限制较大，基坑施工面有限，空间有限，设备人员聚集，人工测量很难找到合适的观测点进行较长时间的观测，往往不停变换观测地点，由此带来测量误差，在复杂环境监测，同时也会有较大的安全隐患。2.受时间因素影响，基坑一般是24h不间断施工，观测人员很难全天候精力完全集中，特别是夜间观测，受光线影响较大，主观误差也会较大。3.监测目标有限，潜在危险因素如周边环境情况、地下水等因素的人工观测，多数是低频甚至滞后于实时的施工进程，导致不能第一时间做出应急反应。4.监测数据分析不同步，监测一般是分工监测，监测完成后再汇总各方数据后进行分析，这样就会产生分析的严重的滞后性，不能第一时间发现潜在危险源并且迅速做出响应。
3自动化监测在深基坑项目中的应用
3.1系统组成
1.系统网络层，网络层连接感知层和应用层的枢纽，以RS485总线为基础，定时采集数据，采样间隔1min-1d连续可调，存储容量1G以上，数据传输通过无线传输模块实现，具备完整的TCP/IP协议栈及功能强大的透明传输保障机制，可实现点对点、点对多点等方式的实时数据传输，直接通过Internet网络随时随地的构建覆盖全国范围内的移动数据通信网。2.系统应用层，应用层将基坑感知设备、测量方法及参数等物联网层级对应标识的唯一识别，将物理分布，逻辑集中的实现在线监测平台对监测对象的唯一定位，便捷管理系统，分别在本地和异地建立荣灭群集系统，避免单点出现故障引起的数据丢失、服务终端问题，提高在线运行、服务等级。
3.2现场监测
1.内力与水位监测，基坑工程内力监测包括水土压力、轴力、桩侧土压力。为满足规范要求的内力监测内容，分别开发出轴力计、钢筋应力计、土压力计和孔隙水压力计等自动化传感器。2.智能数据采集终端，智能数据采集仪主要应用于监测过程中传感器数据的有线采集与无线传输，能够收集附近5-6个传感器发送的信息，采集终端将收集到的信息初步整理后采用4G传输方式将数据传输到远程超算中心。可采集模拟信号、电压信号、电流信号、振玄信号、以及串口信号等，采集终端可以通过连接太阳能板进行供电。
3.3三维激光扫描仪技术
随着科技的不断发展，测绘技术得到了快速发展，其中三维激光扫描仪技术是一项新技术。在三维激光扫描仪技术应用中，通过高速激光扫描测量的方法，可以快速获取被测对象表面的三维坐标数据信息，为建立物体的三维数字模型提供一种全新技术手段。在三维激光扫描技术的应用中，通过利用激光测距原理，可以测出大量密集点的三维坐标，和传统单点测量相比具有明显优势。在现阶段，三维技术扫描仪技术在室内设计、建筑监测等领域得到了广泛应用，具有很好的应用效果。在深基坑工程中，通过三维激光扫描技术应用，可以以最快的速度进行数据点分析工作，对各项数据进行有效采集。保证扫描技术质量。另外在三维激光扫描技术应用中，因为具有快速的信息采集功能，可以促使外业数据采集更加具有系统性，所以在深基坑工程应用，可以对变量信息进行调整，保证深基坑监测的稳定性。
3.4系统应用对比分析
1.环境要求方面：由于施工环境影响，人工监测操作平台无法完全按照理论点位进行布设，需根据实际进行调整，然而传感器只需在项目初期布设一次，半年定期检查即可，大大降低了操作环境要求。2.人员误差方面：人工监测误差主要受设备测角精度、观测人员、气候环境、数据处理方法的共同影响，包括：仪器测角误差、测站（工作基点）对中误差和目标照准误差等；系统监测误差主要来源于传感器精度影响，该静力水准仪的精度小于0.3mm，完全满足了监测误差要求。3.数据处理方面：无须考虑轴线、建筑坐标系或独立坐标系等问题，仅需平行于基坑边缘均匀布设安装即可，更符合基坑变化实际，更加系统形象，同时数据运用简单、快捷；同时，数据传输时，DTU一次性丢包率不大于3%，且能立即发出指令对丢失数据进行补发，达到了数据100%传输。
3.5自动化马达全站仪技术
自动全站仪(也称测量机器人)是近年来发展起来的一种先进的自动化测量设备，在工程地质灾害方面的自动化变形监测方面具有很强的优势。自动全站仪通过马达驱动来代替人工进行自动搜索、跟踪、辨识和精确照准目标并获取观测对象的角度、距离、三维坐标等信息的智能型电子全站仪。自动全站仪通过相关的测量软件，能够通过事先制订的测量任务、到时到点的控制测量过程、采集后同步进行测量数据处理与分析的软件系统相结合，完全可以代替人完成许多测量任务。自动全站仪通过实时或定时自动瞄准布测在变形体上的目标棱镜、自动采集监测数据并通过有线光纤或无线通讯的方式传输到数据处理中心的系统软件进行分析处理。系统软件根据分析的结果做出预警处理。
结语
自动化监测尽管在很多方面优势突出，但弊端是系统受传感设备掣肘，设备必须要满足精度和稳定两方面的要求，对现场设备安装也有很高要求。另外自动化监测数据量巨大，但是当前主流分析方法依然是极值法，导致大量数据的浪费，基于统计学的大数据分析方法对破坏趋势的研究，相信将是接下来自动化监测发展中的一个重点方向。
参考文献
［1］王雨田，范思光，姜福香，等．城市地铁车站基坑施工变形与数值模拟［J］．青岛理工大学学报，2019，40(6):1-7．
［2］程咏春．公路桥梁健康监测技术应用［J］．山西建筑，2019，45(15):104-105．
［3］程咏春，郭铁春，仇成龙．贵隆高速边坡群在线安全监测系统应用研究［J］．湖南交通科技，2019，45(2):37-42．
［4］贺光福．健康监测平台在热力管线施工项目中的应用［J］．山西建筑，2017，43(7):247-249．