基于某地块基坑工程自动化监测的应用研究_陈邦孟.pdf

2023.04 科学技术创新基于某地块基坑工程自动化监测的应用研究陈邦孟（浙江城乡工程研究有限公司，浙江 杭州）1工程概况某地块位于浙江省杭州市临平区南苑街道，宝幢路以北，华清山庄（南华苑）以西，安平路以南，规划道路以东。本项目总用地面积 16 821.00 m2，总建筑面积 41 287.00 m2，其中地上建筑面积 21 867.30 m2，地下建筑面积 19 420.00 m2。主要由 9 幢多层层住宅组成，下设 1 层地下室。2基坑监测的内容检测监测内容，见表 1，在此基础上，在整个施工期间，将对该基坑进行巡查。（1）巡视检查的内容。支护结构：成形后的支护结构；有没有发生冠梁、围檩、支撑的裂缝；支撑有无大的变形；防水帷幕是否有裂缝、渗漏；护坡后的土壤是否有裂缝、塌陷和滑动；有无涌土、流砂、管涌的基坑。施工条件：开挖后裸露的土壤和土体调查报告是否存在差别；开挖分层高度、开挖分段长度与设计条件是否一致，有无超挖、超长开挖；基坑施工现场地表水和地下水排放情况及基坑排水设施的运行情况；基坑周边的地面堆积物有无超载现象。周边：管道是否有渗漏，电缆是否损坏；相邻的基坑和建筑结构的施工条件；基坑周围的建筑、设施、道路和地面是否存在裂缝。监控设备：基准点、测点是否有损坏；是否存在妨碍观察作业的障碍；监控单元的防护状况。（2）巡视检查方法、记录和频率。以目测为主，辅以锤、钎、尺、放大镜等工具，配合摄影机进行。每一次视察都要面对自然环境（雨水、温度、水位等）、基坑施工进行详细的检查记录。如果出现任何不正常的情况，要立即向有关的人员通知，包括施工、监理。对施工现场的巡查记录进行及时的整理，并对当天的观测资料进行综合分析，从而对基坑施工状况进行了全面的评估。3自动化监测部分系统架构3.1自动监测深层水平位移自动监测3.1.1量测仪器监测仪器采用 GZ603005 型全自动测斜机器人以作者简介：陈邦孟（1970-），男，本科，工程师，研究方向：工程检测工作。摘要：以浙江省杭州市某地块的实际基坑工程为依托，结合基坑监测目的和要求，在该项目上采用自动化监测技术；本文对自动化监测的优势进行了分析，自动化监测可在短时间内模拟监测数据的变化，减少数据错误和遗漏的发生。关键词：自动化监；基坑工程；监测方法；监测结果分析中图分类号：TU753文献标识码：A文章编号：2096-4390（2023）04-0141-04序号 监测类型 监测设备 监测方式 单位 数量 1 桩后土体深层位移监测孔 测斜机器人 自动 孔 16.00 2 水位监测孔 数字水位计 自动 孔 16.00 3 立柱沉降观测点 水准仪 人工 点 4.00 4 支撑轴力监测点 轴力计 自动 点 4.00 5 建筑物沉降及倾斜监测点 水准仪 人工 点 40.00 表 1141-科学技术创新 2023.04及配套 PVC 测斜管。3.1.2埋设测斜管测斜管应在开挖 1 个星期之前进行，其埋设应满足以下规定：埋设前应检查测斜管的质量，测斜管埋设时保证上下管段的导向槽彼此对齐，并进行密封处理，并保证管嘴的封堵；在采用较低的管端作位移参考时，应确保测斜管在 23 m 的范围内；测斜管道与井眼的孔隙必须进行充分的充填；在埋设过程中，测斜管道必须垂直且不发生扭转，一套导向槽的方向必须与要求的测量方向相符合。本监控项目中测斜管道的埋设采用了捆绑埋法。绑扎埋设要领：采用直接绑扎或抱箍等方式将测斜钢管紧固于锚杆的钢筋笼内，然后进入孔洞后，再进行水下混凝土浇筑，并与施工现场的工作人员配合，做好防护工作。为克服地下水的浮力和液体混凝土的冲击，测斜管道的绑扎和固定应非常牢固，否则很容易从钢筋笼中脱落，见图 1。图 1测斜管绑扎埋设示意图3.1.3量测方法将探测器的信号插头按插槽对齐插入仪表面板，开启电源，使探测器竖直时，即可显示出初始数值。本装置的初值为 0，探针沿着滑轮的方向左右摇摆，则显示的数值在初始值左右上下起伏，而探针站在原地不动时，则表示仪表工作正常。将探针装置的高导向轮朝向基坑的方向为正，将此方向与基坑的位移方向一致，然后沿沟槽管道下行，每隔 0.5 m 读出一个数值。每根线都标有 0.5 m（根据客户要求或设计数据的要求）。3.1.4数据处理及分析首先，应设置参考点，通常在测斜管道的底部设置围护桩和桩身的变形。在受试桩发生变形时，测斜管轴会发生偏移，采用测斜仪对测斜管轴上各节段的倾斜角度进行测量，从而得出其水平位移。参考点 0，（X0、Y0）作为坐标，用以下两个公式来确定测斜管轴上的各个测点的平面坐标：式中，i-测点序号，i=1，2，j;L-测斜仪标距或测点间距（m）；f-测斜仪率定常数；-X 方向第 i 段正、反测应变读数差之半；-Y 方向第 i 段正、反测应变读数差之半。为了避免因测量设备的零点偏移而产生的测量误差，应对各种测量段的两个方向进行正、反两次测量。当或0 时，表示向 X 轴或 Y 轴正向倾斜，当或0 时，表示向 X 轴或 Y 轴负向倾斜，根据上述公式，可以求出测斜管轴线上的各个测点的水平位置，并将各个测次的水平坐标进行对比，从而得出桩的水平位移。3.2自动监测支撑内力在支撑钢筋笼的绑扎过程中，将钢筋应力仪与预设的受力主筋串联焊在一起，经编号后将其捆绑在钢筋笼上，由传感器引出的测量线应有一定的长度，不得在其间留有接头。当使用特殊场合时，必须采取有效的防渗措施。在钢筋笼的焊接过程中，应用防水麻袋覆盖测量电缆。混凝土浇筑完成后，应及时对钢筋应力进行重新测量，并进行编号检查。3.3自动监测地下水位（1）地下水位观测仪器使用水位计进行观测。围护墙(桩)测斜管底密封开挖面测斜管绑扎在钢筋笼上0011sinjjjyiyiiiYYLYL f=+=+xiyi()()_2xxiixi+-=()()_2yyiiyi+-=xiyixiyi0011sinjjjxixiiiXXLXL f=+=+142-2023.04 科学技术创新（2）地下水位观测孔的布设充分利用设计方案的地下水位监测井做地下水位监测点，共计 9 眼观测井。（3）地下水位观测。地下水位观测设备采用水位计，观测精度为 1 cm，当测量的压力载荷作用于渗透计时，会使弹性膜片发生变形，使其发生变形，使之变为弦向应力的变化，使之发生变化。利用电磁线圈对弦线进行振荡，并对其进行了频率测量，通过电缆将频率信号传送到读数器上，就可以得到水压的数值。并能实现对埋设点温度的同步测量。（4）地下水位计算。在工程开始之前，先用水位计测量初始水位 H0，然后在施工期间测量高程为 Hn，那么，高差H=Hn-H0就是地下水位的变化。a.在外部温度不变的情况下，渗压计只经受渗透（孔隙）的水压，它的压力值 P 和输出的频率模数F呈现以下的线性关系：P=kFF=F0-F式中，k渗压计的测量灵敏度，单位为 KPa/F；F渗压计参考值与实时测定值的变化，以 F 为单位；F渗压计的实时测定值，用 F 为单位表示；F0渗压计的基准值，单位为 F。b.作为渗压计（孔隙）水压力不变时，当温度升高T 时，渗压计具有仅由温度变化引起的输出量F，因此计算时应予以扣除。并将所有传感器按照一定次序接入 MCU 自动采集单元，最后通过 GPRS 或有线方式将数据传回服务器。4监测方法4.1地表水平位移监测本基坑工程项目的水平位移监测拟采用坐标法，直接利用全站仪测量出坐标。通过每次观测的坐标变化量来反映监测点的平面位移量。由于现场条件限制，工作基点位置均选择在基坑围挡内，注意避开障碍物遮挡，少数通视方向遇围挡遮挡时，临时拆除围挡遮挡部分进行观测，观测后恢复围挡拆除部分。4.2地表竖向位移监测水准线路附合或闭合于最近的高程基准点或工作基点。观测时选取稳定性较好的沉降点作为线路基点，其余监测点采用中丝法直接测定。水准观测使用电子水准仪和配套铟钢条码尺。4.3周边建（构）筑物监测点位布设建筑物的沉降监测观测方法、采用的仪器、观测精度及计算方式与支护结构顶部的沉降监测相同。5基准点的检测及复测5.1监测点的设置和防护在施工过程中，应按照交通导改、管线迁移、围护结构施工、基坑开挖和回填等不同的施工阶段进行布点布置，并对布点图进行实时更新，使之与实际相符。监测过程中须每期检测，定期复测，并符合下列要求。参考点的复测周期要根据其所处位置的稳定性来决定，而在建筑项目中，一月份进行一次复测。在某一测试中，如果出现了参考点的变化，则要及时进行重新测试。在某一时期的变形测量中，大部分的观测结果都是不正常的，必须马上进行重新测试。5.2基准点稳定性分析在第一阶段的基准测量和每次重复测试之后，都要对各个阶段的基准点进行数据处理，得到各个阶段的平面坐标和高程。对于两个阶段或更高阶段的变形，必须在实测数据的基础上，对其进行稳定性检查和分析。在基准点网重新测量后，对各参考点进行两组合并，并计算本期调整后的高差与上一次调整后的高差数据之间的差值。如果所有的高差值都不超过以下公式的极限，则所有的参考点都是稳定的：=2hh=式中，高差限差值（mm）；-相应精度水平下的高差中的误差（mm），二等高程为 0.5mm，平面为 3.0mm；n-两个基准点之间的观测测站数。当有差值超过限差时，应通过分析判断找出不稳定的点。不稳定参考点的处理应遵循以下的规定：对其进行实地测量和分析，如果认为它不适合作为参考，则2nu143-科学技术创新 2023.04必须放弃，并适时地补充新的参考。对不稳定基准点所涉及的各个阶段的变形观测结果进行检验，排除了不稳定参考值的影响，对其进行再处理。对处理的结果与工程委托人进行及时的交流，并将其详细的记录在变形测量的技术报告中。6监测结果的分析及信息反馈现场测量所取得的原始数据，不可避免地会具有一定的离散性，在现场取得原始数据后，必须对其进行分析和处理1-2。通过分析对比各种量测数据，可以确定量测数据的可靠性3；此外，运用比较法、绘图法、数学和物理模型等方法，对各个监测物理量值的大小、变化规律和发展趋势进行了分析，从而为工程的安全状况和对策提供科学依据。在收集到充分数据后，还要依据散点图数据的分布情况，选取适当的参数，对观测数据进行回归分析，从而预测最大位移值，并对结构、建筑物的安全进行预报，从而达到预防事故发生的目的。常用的回归函数有：对数函数、指数函数和双曲函数。此外，还可以利用内插法，根据实际观测资料，利用函数逼近法，得到与测量定律相符但未经实际观测的资料。监测资料整理与成果分析，采用软件分析，对沉降、水平位移、地下水位、深层土体、轴力等进行资料整理与分析，直接制图打印。参考文献1郑夕玉.地铁沿线建筑深基坑 TRD 连续墙支护技术研究J.产业科技创新,2020（35）：33-35.2范少峰,张世贤,李衍航,等.超长隧道自动化监测技术研究J.建筑监督检测与造价,2020,13(5):3-15.3陶茂枕.地铁隧道结构沉降监测分析J.城市勘测,2022(1):156-159.Application Research on AutomaticMonitoring of Foundation Pit EngineeringBased on a PlotChen Bangmeng(Zhejiang Urban and Rural Engineering Research Co.,Ltd.,Hangzhou,China)Abstract:Based on the actual foundation pit project of a plot in Hangzhou,Zhejiang Province,combinedwith the purpose and requirements of foundation pit monitoring,the automatic monitoring technology isadopted in this project;This paper analyzes the advantages of automatic monitoring,which can simulate thech