深基坑工程自动化监测技术应用

方强 高帅 符新新 嵇浩

摘要：苏州轨道交通5号线工程星塘街站深基坑首次尝试测斜、水位、轴力自动化监测。为了验证自动化监测成果的可靠性，在自动化监测点旁布设常规监测点，对常规监测与自动化监测成果进行对比分析。数据对比结果表明自动化监测成果精度可满足施工安全的需要，成果可真实反应基坑变形情况。

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.

关键词：深基坑;自动化监测;对比分析

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

中圖分类号：TU753                                     文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2020）27-0189-02

0  引言

相比传统的人工监测，基于物联网和云计算的自动化监测技术是集监测数据的采集、分析、查询于一体的信息管理技术。通过自动监测技术可以实现自动监测仪器数据的采集、数据传输汇总以及数据的远程查询，实现在远程实时查看监测数据。保证工程数据的及时处理，能在工程出现问题的第一时间发现隐患、解决问题，保障工程的安全进行。

1  概况

星塘街站是苏州轨道交通1号线与苏州轨道交通5号线的换乘站，位于苏州大道东与星塘街交叉路口，星塘街站为地下三层岛式站台。车站长487.57m，标准段宽22.1m，有效站台中心里程底板埋深约24.5m，车站采用明挖顺作法（局部盖板法）施工，采用地下连续墙+内支撑的围护结构形式。

2  自动化监测目的

①实时获取监测数据，对于可能存在的隐患提前预警，确保施工安全;

②监测过程连续、透明，受项目各方实时监督，提高数据质量;

③对于关键部位加大监测频率，及时、准确的提供监测数据，满足信息化施工要求。

3  自动化监测

3.1 自动化监测点布设

①星塘街车站自动化监测实现所有15个断面（一道、四道混凝土支撑，二、三、五、六道钢支撑）轴力自动化采集，总计采集180个轴力元件，投入16通道振弦采集盒15个。使用的设备具备人工复合通道。

②在二工区布设了2个33米测斜自动化采集设备，每米一个采集探头，共计66根测斜探头，同时在具有自动化测斜孔的地墙中，布设了能够人工复核的测斜孔。

③在二工区布设了4个水位孔自动化数据采集设备。

3.2 自动化监测设备介绍

①固定式测斜仪。固定式测斜仪本体包含两组定位轮组，测斜仪杆身及传感器。定位轮组包括一组定轮，朝向基坑内;一组动轮，朝向基坑外。测斜仪杆身材料为铝合金，采用深度阳极氧化加表面防护漆方式防腐蚀（针对高腐蚀地区，采用其他高强度防腐材料）。采用高精度MEMS传感器，最高分辨率可达0.01mm，长期稳定性小于±0.01%。

②多通道振弦式频率采集仪。振弦式频率采集模块应用于振弦式传感器的自动化采集，可兼容市面上常见的振弦式的监测原件，同时采集原件温度。多通道振弦式频率采集仪采集范围：400Hz～3800Hz。具有测量精度高，抗干扰能力强等特点。

③压力式水位计。压力式水位计是根据压力和水深成正比的静水压力原理，运用压敏原件作传感器，实现自动化监测，具有安装灵活、环境适应力强、分辨率高等优点。

4  监测数据分析

4.1 测斜数据对比分析

测斜自动化监测点以CX30为例，在2018年11月5日～2018年11月16日自动化监测期间，使用传统测斜仪对自动化监测旁的人工监测点进行数据采集，以2018年11月5日的管型为基准，通过对比上述所选时间间隔数据，得出该测斜人工监测点和自动化监测点，在累计变量最大变化位置和最大变化量上基本一致。有1mm左右的差异，测斜自动化监测成果可以真实反应墙体变形情况。

4.2 自动化轴力数据分析

自动化轴力监测，最快可以做到3分钟一次，对于轴力的突变已经轴力的变化趋势能自动化监测较人工监测能更加直观快速的反应出来。

2019年8月9日基坑开挖，砼支撑在基坑开挖到第二道钢支撑支撑架设完毕期间受力情况，自动化轴力随着开挖深度缓慢上升的过程。

钢支撑一般按照设计值的70%进行加力架设，架设完毕之后，自動化轴力监测模块可以快速的反馈出可能因为架设质量导致的卸力的过程。同时自动化轴力监测模块能够精确的测量出随着基坑开挖深度的加大，详细描绘出钢支撑受力的变化。

4.3 水位数据对比分析

图2、图3展示了2019年3月14日～2019年5月11日期间水位变化情况，可以看出水位人工监测和自动化监测水位变化趋势基本一致。自动化水位和人工测量水位同步监测出SW03水位监测点与2019年3月27日因为地墙接缝处轻微漏水导致水位降低，累计值超过设计给出的水位累计报警值-1000mm，从而达到II级预警。与实际工况一致。

5  结语

苏州轨道交通首次尝试自动化监测，通过此次的尝试表明自动化监测可真实反应基坑变形情况。同时对自动化监测的领域有了更加深刻的理解，也获得一些研究成果。但是过程中也发现需要继续改进的地方：

①设计阶段给出的监测报警值或预警值按现行的管理办法处理，自动化监测很容易就会出现预报警的情况，在现有管理体系下会大量增加总包及监测单位的工作压力，所以很多时候难以处理。

②针对自动化监测传感器市场良莠不齐，这几年市场厂家众多，也没有多少新技术，造成各厂家为抢占市场，低价竞争，很多传感器达不到工程精度需要，导致部分自动化监测设备无法测出正确的数据。

③现有管理体现中缺乏自动化监测管理办法或者自动化监测标准等指导性的文件。在后续的监测管理工作中，相关职能部门定会指定相应的管理办法和制定自动化监测行业标准。

参考文献：

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[2]DGJ32/J 195-2015，江苏省城市轨道交通工程监测规程[S].

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