深基坑工程自動化監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用

方強(qiáng) 高帥 符新新 嵇浩

摘要：蘇州軌道交通5號線工程星塘街站深基坑首次嘗試測斜、水位、軸力自動化監(jiān)測。為了驗(yàn)證自動化監(jiān)測成果的可靠性，在自動化監(jiān)測點(diǎn)旁布設(shè)常規(guī)監(jiān)測點(diǎn)，對常規(guī)監(jiān)測與自動化監(jiān)測成果進(jìn)行對比分析。數(shù)據(jù)對比結(jié)果表明自動化監(jiān)測成果精度可滿足施工安全的需要，成果可真實(shí)反應(yīng)基坑變形情況。

Abstract： It is the first time to measure the slope， water level and axial force of deep foundation pit in Xingtang Street station of Suzhou Rail Transit Line 5 project. In order to verify the reliability of the automated monitoring results， conventional monitoring points are set up next to the automated monitoring points， and the results are compared and analyzed. The data comparison results show that the accuracy of the automated monitoring results can meet the requirements of construction safety and the results can truly reflect the deformation of the foundation pit.

關(guān)鍵詞：深基坑;自動化監(jiān)測;對比分析

Key words： deep foundation pit;automatic monitoring;comparison and analysis

中圖分類號：TU753? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1006-4311（2020）27-0189-02

0? 引言

相比傳統(tǒng)的人工監(jiān)測，基于物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算的自動化監(jiān)測技術(shù)是集監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、分析、查詢于一體的信息管理技術(shù)。通過自動監(jiān)測技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)自動監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)的采集、數(shù)據(jù)傳輸匯總以及數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程查詢，實(shí)現(xiàn)在遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查看監(jiān)測數(shù)據(jù)。保證工程數(shù)據(jù)的及時(shí)處理，能在工程出現(xiàn)問題的第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)隱患、解決問題，保障工程的安全進(jìn)行。

1? 概況

星塘街站是蘇州軌道交通1號線與蘇州軌道交通5號線的換乘站，位于蘇州大道東與星塘街交叉路口，星塘街站為地下三層島式站臺。車站長487.57m，標(biāo)準(zhǔn)段寬22.1m，有效站臺中心里程底板埋深約24.5m，車站采用明挖順作法（局部蓋板法）施工，采用地下連續(xù)墻+內(nèi)支撐的圍護(hù)結(jié)構(gòu)形式。

2? 自動化監(jiān)測目的

①實(shí)時(shí)獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)，對于可能存在的隱患提前預(yù)警，確保施工安全;

②監(jiān)測過程連續(xù)、透明，受項(xiàng)目各方實(shí)時(shí)監(jiān)督，提高數(shù)據(jù)質(zhì)量;

③對于關(guān)鍵部位加大監(jiān)測頻率，及時(shí)、準(zhǔn)確的提供監(jiān)測數(shù)據(jù)，滿足信息化施工要求。

3? 自動化監(jiān)測

3.1 自動化監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)

①星塘街車站自動化監(jiān)測實(shí)現(xiàn)所有15個(gè)斷面（一道、四道混凝土支撐，二、三、五、六道鋼支撐）軸力自動化采集，總計(jì)采集180個(gè)軸力元件，投入16通道振弦采集盒15個(gè)。使用的設(shè)備具備人工復(fù)合通道。

②在二工區(qū)布設(shè)了2個(gè)33米測斜自動化采集設(shè)備，每米一個(gè)采集探頭，共計(jì)66根測斜探頭，同時(shí)在具有自動化測斜孔的地墻中，布設(shè)了能夠人工復(fù)核的測斜孔。

③在二工區(qū)布設(shè)了4個(gè)水位孔自動化數(shù)據(jù)采集設(shè)備。

3.2 自動化監(jiān)測設(shè)備介紹

①固定式測斜儀。固定式測斜儀本體包含兩組定位輪組，測斜儀桿身及傳感器。定位輪組包括一組定輪，朝向基坑內(nèi);一組動輪，朝向基坑外。測斜儀桿身材料為鋁合金，采用深度陽極氧化加表面防護(hù)漆方式防腐蝕（針對高腐蝕地區(qū)，采用其他高強(qiáng)度防腐材料）。采用高精度MEMS傳感器，最高分辨率可達(dá)0.01mm，長期穩(wěn)定性小于±0.01%。

②多通道振弦式頻率采集儀。振弦式頻率采集模塊應(yīng)用于振弦式傳感器的自動化采集，可兼容市面上常見的振弦式的監(jiān)測原件，同時(shí)采集原件溫度。多通道振弦式頻率采集儀采集范圍：400Hz～3800Hz。具有測量精度高，抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)。

③壓力式水位計(jì)。壓力式水位計(jì)是根據(jù)壓力和水深成正比的靜水壓力原理，運(yùn)用壓敏原件作傳感器，實(shí)現(xiàn)自動化監(jiān)測，具有安裝靈活、環(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)、分辨率高等優(yōu)點(diǎn)。

4? 監(jiān)測數(shù)據(jù)分析

4.1 測斜數(shù)據(jù)對比分析

測斜自動化監(jiān)測點(diǎn)以CX30為例，在2018年11月5日～2018年11月16日自動化監(jiān)測期間，使用傳統(tǒng)測斜儀對自動化監(jiān)測旁的人工監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，以2018年11月5日的管型為基準(zhǔn)，通過對比上述所選時(shí)間間隔數(shù)據(jù)，得出該測斜人工監(jiān)測點(diǎn)和自動化監(jiān)測點(diǎn)，在累計(jì)變量最大變化位置和最大變化量上基本一致。有1mm左右的差異，測斜自動化監(jiān)測成果可以真實(shí)反應(yīng)墻體變形情況。

4.2 自動化軸力數(shù)據(jù)分析

自動化軸力監(jiān)測，最快可以做到3分鐘一次，對于軸力的突變已經(jīng)軸力的變化趨勢能自動化監(jiān)測較人工監(jiān)測能更加直觀快速的反應(yīng)出來。

2019年8月9日基坑開挖，砼支撐在基坑開挖到第二道鋼支撐支撐架設(shè)完畢期間受力情況，自動化軸力隨著開挖深度緩慢上升的過程。

鋼支撐一般按照設(shè)計(jì)值的70%進(jìn)行加力架設(shè)，架設(shè)完畢之后，自動化軸力監(jiān)測模塊可以快速的反饋出可能因?yàn)榧茉O(shè)質(zhì)量導(dǎo)致的卸力的過程。同時(shí)自動化軸力監(jiān)測模塊能夠精確的測量出隨著基坑開挖深度的加大，詳細(xì)描繪出鋼支撐受力的變化。

4.3 水位數(shù)據(jù)對比分析

圖2、圖3展示了2019年3月14日～2019年5月11日期間水位變化情況，可以看出水位人工監(jiān)測和自動化監(jiān)測水位變化趨勢基本一致。自動化水位和人工測量水位同步監(jiān)測出SW03水位監(jiān)測點(diǎn)與2019年3月27日因?yàn)榈貕涌p處輕微漏水導(dǎo)致水位降低，累計(jì)值超過設(shè)計(jì)給出的水位累計(jì)報(bào)警值-1000mm，從而達(dá)到II級預(yù)警。與實(shí)際工況一致。

5? 結(jié)語

蘇州軌道交通首次嘗試自動化監(jiān)測，通過此次的嘗試表明自動化監(jiān)測可真實(shí)反應(yīng)基坑變形情況。同時(shí)對自動化監(jiān)測的領(lǐng)域有了更加深刻的理解，也獲得一些研究成果。但是過程中也發(fā)現(xiàn)需要繼續(xù)改進(jìn)的地方：

①設(shè)計(jì)階段給出的監(jiān)測報(bào)警值或預(yù)警值按現(xiàn)行的管理辦法處理，自動化監(jiān)測很容易就會出現(xiàn)預(yù)報(bào)警的情況，在現(xiàn)有管理體系下會大量增加總包及監(jiān)測單位的工作壓力，所以很多時(shí)候難以處理。

②針對自動化監(jiān)測傳感器市場良莠不齊，這幾年市場廠家眾多，也沒有多少新技術(shù)，造成各廠家為搶占市場，低價(jià)競爭，很多傳感器達(dá)不到工程精度需要，導(dǎo)致部分自動化監(jiān)測設(shè)備無法測出正確的數(shù)據(jù)。

③現(xiàn)有管理體現(xiàn)中缺乏自動化監(jiān)測管理辦法或者自動化監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)等指導(dǎo)性的文件。在后續(xù)的監(jiān)測管理工作中，相關(guān)職能部門定會指定相應(yīng)的管理辦法和制定自動化監(jiān)測行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

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