動態(tài)監(jiān)測技術(shù)在深基坑施工中的應(yīng)用

蔡元盛

（中交上航（福建）交通建設(shè)工程有限公司，福建 廈門 361026）

1 引言

隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，建筑行業(yè)呈現(xiàn)出蓬勃發(fā)展的趨勢，在這樣的大形勢下，越來越多的施工項(xiàng)目得以興建，因此，深基坑施工逐漸走入人們的視野。然而需要注意的是，相比于其他施工項(xiàng)目，深基坑工程的施工地點(diǎn)較為特殊，一般位于城市中人員密集地區(qū)，因此，一旦在深基坑施工過程中出現(xiàn)安全問題，不僅會使施工人員的生命安全受到威脅，更會將市民置于風(fēng)險之中。因此，為了避免安全事故的發(fā)生，需要在深基坑施工中引入先進(jìn)的監(jiān)測技術(shù)，通過這樣的方式將安全隱患扼殺在搖籃中。如今隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，動態(tài)監(jiān)測技術(shù)被廣泛應(yīng)用在深基坑施工中。動態(tài)監(jiān)測技術(shù)不僅能解決人為檢測技術(shù)效率低的問題，還能在施工過程進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測與反饋，從而將安全事故的發(fā)生率降至最低。

2 動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)基本內(nèi)容

2.1 動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)概述

經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)ΡO(jiān)測對象進(jìn)行多角度、多空間檢查，因此，相比于普通監(jiān)測技術(shù)，動態(tài)監(jiān)測技術(shù)能包含更多的監(jiān)測細(xì)節(jié)[1]。在深基坑的施工過程中，通過使用動態(tài)監(jiān)測技術(shù)能夠?qū)κ┕きh(huán)節(jié)進(jìn)行全天候監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)安全隱患，能及時將這些信息匯報至工作人員[2]。

2.2 數(shù)據(jù)的發(fā)布、預(yù)警功能

隨著動態(tài)監(jiān)測技術(shù)的不斷發(fā)展，深基坑工程在施工過程中能更及時地獲取到相關(guān)信息，這不僅能大大提升工程的施工安全系數(shù)，更能為施工人員提供便利條件。例如，施工人員可以在自己的手機(jī)中下載動態(tài)監(jiān)測軟件，使用手機(jī)對施工環(huán)節(jié)進(jìn)行及時的監(jiān)測。不僅如此，經(jīng)過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前很多動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)警功能，這意味著該系統(tǒng)可以在深基坑施工中對監(jiān)測對象發(fā)生的異常進(jìn)行預(yù)警，因此，動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)除了具有基礎(chǔ)的實(shí)時監(jiān)測能力外，還具有以下功能：在線查詢功能、數(shù)據(jù)分析功能、預(yù)警功能。施工人員可以在深基坑工程施工過程中，通過手機(jī)或者電腦點(diǎn)擊需要監(jiān)測的地方，該系統(tǒng)就能夠呈現(xiàn)該監(jiān)測地點(diǎn)的所有監(jiān)測數(shù)據(jù)。除此之外，相關(guān)監(jiān)測人員還可以在系統(tǒng)中提前設(shè)置報警閾值，通過這樣的方式能夠使系統(tǒng)有效篩除一部分不必要的信息，只有當(dāng)系統(tǒng)中收集到的數(shù)據(jù)超過設(shè)置數(shù)值時，動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)才會對此進(jìn)行預(yù)警匯報，進(jìn)而防止工程事故的發(fā)生[3]。

3 應(yīng)用案例

通過上述分析能夠發(fā)現(xiàn)，如今越來越多的深基坑施工項(xiàng)目已經(jīng)開始使用動態(tài)監(jiān)測技術(shù)。本研究以某建筑基坑項(xiàng)目為例，對如何在工程施工中使用動態(tài)監(jiān)測技術(shù)進(jìn)行分析。

該深基坑施工項(xiàng)目位于市區(qū)內(nèi)，施工環(huán)境較為復(fù)雜，施工區(qū)域鄰近市區(qū)繁華街道，每天的人員流動性較大，車流量較多。因此，在深基坑施工過程中，施工企業(yè)主要采用鋼板樁支護(hù)。通過對施工環(huán)境進(jìn)行勘察后發(fā)現(xiàn)，人工監(jiān)測存在諸多弊端，很難達(dá)到預(yù)期目的。為了進(jìn)行全方位的深基坑監(jiān)測，施工企業(yè)在施工過程中引入了動態(tài)監(jiān)測技術(shù)。在該監(jiān)測過程中，施工人員主要對6個部分進(jìn)行監(jiān)測：坡頂水平及豎向位移監(jiān)測、周邊道路位移監(jiān)測、周邊建筑位移監(jiān)測、地下水位監(jiān)測、錨索內(nèi)力監(jiān)測、深層水平位移監(jiān)測。

3.1 自動化監(jiān)測網(wǎng)布設(shè)

通過對施工地點(diǎn)進(jìn)行勘察后發(fā)現(xiàn)，該深基坑周邊的建筑物較多，因此，施工企業(yè)的作業(yè)空間受到了嚴(yán)重制約，因此，為了對施工環(huán)節(jié)進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，需要采用科學(xué)、合理的方式對監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行布設(shè)。

需要注意的是，在對坡頂?shù)呢Q向位移以及水平位移進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測時，施工企業(yè)選擇了同一個監(jiān)測地點(diǎn)；周邊建筑物位移監(jiān)測點(diǎn)采用植筋的方式；周邊道路位移監(jiān)測采用擊入界址釘?shù)姆绞讲荚O(shè)；深層水平位移監(jiān)測斷面沿基坑四周布設(shè)；錨索內(nèi)力監(jiān)測斷面沿基坑四周布設(shè)；地下水位監(jiān)測點(diǎn)沿基坑四周布設(shè)。不僅如此，施工人員在布設(shè)測斜傳感器等儀器時，需要按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，并且施工人員不能盲目按照要求進(jìn)行處理，還需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)節(jié)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同位置、不同深度的數(shù)據(jù)采集。

3.2 施工監(jiān)測

本項(xiàng)目基坑安全等級為Ⅲ級，為了控制圍護(hù)結(jié)構(gòu)及周邊土體變位、沉降，預(yù)測施工中出現(xiàn)的異常情況，并正確指導(dǎo)施工，由專業(yè)監(jiān)測單位進(jìn)行監(jiān)測。

3.2.1 監(jiān)測內(nèi)容

在進(jìn)行施工監(jiān)測的過程中，工作人員需要重視基坑附近是否存在裂縫；是否存在管涌現(xiàn)象；地質(zhì)相關(guān)指標(biāo)是否有異常。基坑開挖過程中及主體結(jié)構(gòu)施工過程中，及時與第三方單位監(jiān)測人員進(jìn)行溝通，查看基坑變形數(shù)據(jù)，施工時根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)及時采取相關(guān)措施，確?；影踩€(wěn)定。

3.2.2 監(jiān)測點(diǎn)布置

基坑監(jiān)測點(diǎn)每個斷面10個測點(diǎn)，按照距離基坑頂2 m、3 m、5 m、8 m進(jìn)行布置，每段基坑長度方向布置3排（見圖1）。

圖1 基坑監(jiān)測點(diǎn)布置平面示意圖

3.2.3 觀測頻率

各監(jiān)測項(xiàng)目在基坑開挖前應(yīng)測得穩(wěn)定初始值，且不應(yīng)少于2次；監(jiān)測工作涉及基坑土方開挖期間及底板澆筑后28 d?；颖O(jiān)測頻率統(tǒng)計(jì)見表1。

表1 基坑監(jiān)測頻率統(tǒng)計(jì)表

當(dāng)大暴雨、結(jié)構(gòu)變形超過有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或場地條件變化較大時，應(yīng)加密觀測；當(dāng)有危險事故征兆時，則需進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測。

3.2.4 監(jiān)測預(yù)警值

基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測預(yù)警值要求見表2。

表2 基坑及支護(hù)結(jié)構(gòu)監(jiān)測預(yù)警值要求

監(jiān)測工作以儀器測量為主，并與日常巡視工作相結(jié)合，施工期間做好現(xiàn)場監(jiān)測點(diǎn)的保護(hù)工作，每次監(jiān)測前對所使用的控制點(diǎn)進(jìn)行校核，發(fā)現(xiàn)有位移，要按布網(wǎng)時的測量精度恢復(fù)。

施工中要及時反饋信息，定期分析監(jiān)測報告，及時發(fā)現(xiàn)施工存在的問題，在施工過程中，發(fā)現(xiàn)異常情況時，及時向監(jiān)理報告，并書面報告業(yè)主，及時采取有效的措施保證施工人員的安全。

3.3 數(shù)據(jù)采集與處理

為了對施工項(xiàng)目進(jìn)行全面的、系統(tǒng)的監(jiān)測，在本工程中使用了動態(tài)監(jiān)測技術(shù)，具體采用了傳感器數(shù)據(jù)采集箱和Trimble 4D監(jiān)測平臺這兩個軟件，能夠?qū)κ┕ぶ械拿總€環(huán)節(jié)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并對收集回來的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，最終將異常數(shù)據(jù)進(jìn)行上報。

為了保障數(shù)據(jù)信息的即時性，動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)會使用專業(yè)數(shù)據(jù)線將監(jiān)測儀器與電腦進(jìn)行連接。在動態(tài)監(jiān)測過程中，本項(xiàng)目主要采用自由設(shè)站的方式進(jìn)行監(jiān)測站的設(shè)立，具體需要進(jìn)行以下操作：

1）監(jiān)測站對施工環(huán)境進(jìn)行初始監(jiān)測的過程中，為了保障監(jiān)測質(zhì)量，需要配合人工監(jiān)測，通過這樣的方式能夠不斷對監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，使其達(dá)到最佳監(jiān)測狀態(tài)。

2）施工人員還需要在軟件中輸入復(fù)測頻率，保證系統(tǒng)在實(shí)際監(jiān)測過程中沒有紕漏。

需要注意的是，由于是實(shí)時監(jiān)測，因此，當(dāng)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)搜集工作時，很多數(shù)據(jù)信息十分煩瑣復(fù)雜，還有大量數(shù)據(jù)信息屬于無效信息，因此，為了保障數(shù)據(jù)分析的準(zhǔn)確性與精確性，需要對這些原始數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與處理，即將無用的、不科學(xué)的數(shù)據(jù)信息剔除，只保留對監(jiān)測有用的數(shù)據(jù)信息。在本項(xiàng)目中，使用了Trimble 4D軟件對原始數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理。

3.4 數(shù)據(jù)發(fā)布與預(yù)警

當(dāng)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)將不同監(jiān)測站點(diǎn)搜集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后，會將這些大數(shù)據(jù)存入后臺數(shù)據(jù)庫內(nèi)，從而為后續(xù)的數(shù)據(jù)發(fā)布與預(yù)警提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)除具有基礎(chǔ)的實(shí)時監(jiān)測能力外，還具有以下功能：在線查詢功能、數(shù)據(jù)分析功能、預(yù)警功能。施工人員可以在深基坑工程施工過程中，通過手機(jī)或者電腦點(diǎn)擊需要監(jiān)測的地方，該系統(tǒng)就能呈現(xiàn)出這一監(jiān)測地點(diǎn)的所有監(jiān)測數(shù)據(jù)。

需要注意的是，相關(guān)監(jiān)測人員還可以在系統(tǒng)中提前設(shè)置好報警閾值，通過這樣的方式能夠使系統(tǒng)有效篩除一部分不必要的信息，只有當(dāng)系統(tǒng)中收集到的數(shù)據(jù)超過設(shè)置數(shù)值時，動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)才會對此進(jìn)行預(yù)警匯報，進(jìn)而防止工程事故的發(fā)生。

4 結(jié)語

通過上述分析能夠發(fā)現(xiàn)，近年來隨著信息技術(shù)的不斷進(jìn)步，越來越多的施工企業(yè)在開展深基坑施工的過程中運(yùn)用了動態(tài)監(jiān)測技術(shù)，通過這樣的方式不僅能夠有效解決人工監(jiān)測效率低的問題，更能對施工環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位、全天候的監(jiān)測。筆者經(jīng)過多年的工作實(shí)踐了解到，動態(tài)監(jiān)測技術(shù)能夠有效突破常規(guī)監(jiān)測手段，使用信息技術(shù)手段來對城市深基坑變形與內(nèi)力監(jiān)測數(shù)據(jù)自動化采集、處理、發(fā)布、預(yù)警，因此，一旦在施工環(huán)節(jié)中出現(xiàn)問題，動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)能夠及時對其進(jìn)行捕捉與分析，并將這一異常情況進(jìn)行匯報，從而使施工人員能夠及時對異常問題進(jìn)行處理。另外，施工人員還可以根據(jù)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)收集的海量信息進(jìn)行分析與匯總，從而對后續(xù)施工進(jìn)行有效改進(jìn)與優(yōu)化。

綜上所述，通過將動態(tài)監(jiān)測技術(shù)運(yùn)用至深基坑工程中能夠具備以下優(yōu)勢：實(shí)現(xiàn)實(shí)時動態(tài)測量、受外界干擾因素小、測量精度高、節(jié)約人力成本。因此，動態(tài)監(jiān)測技術(shù)在未來深基坑施工中能夠得到廣泛使用。