自动化监测系统在深基坑监测中的可靠性分析

李轶宇　杨复兴　苏世雄

【摘要】深基坑是工程施工中常见的施工项目，然而，深基坑的施工充满着许多隐藏的危险和问题，因此深基坑的监测对于城市设施的安全施工至关重要。为及时采取有效措施，确保深基坑安全施工。本文主要探讨自动化监测系统在深基坑监测中的应用过程，并进行可靠性分析，以证明通过使用自动化监测系统可以有效提高深基坑施工的安全性，并促进城市建设的良好发展。

【关键词】自动化监测系统;可靠性;深基坑监测;应用

【DOI】10.12334/j.issn.1002-8536.2021.15.106

1、深基坑的概述

深基坑施工在城市中非常常见，主要是指施工深度在5米或5米以上，或者虽然深度未达到5米但是施工环境极为复杂的工程。由于城市环境的复杂性，因此在发展过程中必然会遇到深基坑施工。施工质量和深基坑施工安全性直接影响城市发展水平和施工效果。因此，有必要加强对深基坑工程的安全监测和项目管理，促进城市环境中深基坑工程的施工，避免发生安全相关的紧急情况，并有效改善深基坑工程设计的质量和水平。

2、自动化监测系统

自动化监测系统主要由数据收集系统、数据分析和处理系统以及结果报告系统组成。自动化监测系统中的数据收集系统其功能主要是收集有关深基坑深水平位移的数据和有关深基坑地下水水位的数据，随后将所有收集的数据及时传输到数据库，以便监测站和数据处理中心可以同时监测深基坑。自动化监测系統的数据分析系统基本上自动组织、分类、处理和计算所有收集的数据，然后将所有处理的数据存储在数据库中。结果报告系统功能主要包括数据查询、视频数据管理、分析和统计以及风险预警和预测。结果报告系统的数据查询功能可以调出数据库中的相关数据，以及实时查询和计数深基坑的监测数据。其他功能在深基坑现场的安全监测和管理中也起着重要作用。

当前，随着城市发展速度和水平的不断提高，深基坑施工项目数量不断增加，面积和深度也在增加，施工的复杂性也在增加。由于城市的大部分深基坑都位于交通繁忙以及地下管道密集的区域，因此环境相对复杂，周围有一些永久性建筑物。因此，在深基坑施工中，监测深基坑的安全非常重要。

3、自动化监测系统在深基坑监测中的可靠性分析

3.1全站仪自动化监测系统的精度分析

自动化监测系统使用Trimble监测点S8全站仪，该全站仪已安装在所需的观察台上，并使用极坐标法的全圆观察法观察单测站[6]。要分析监测点的整体精度，需要分析平面的精度。将仪器放在所需的观察台上，可以忽略调整误差。假设原点为O，观测点P，测水平角ɑ，垂直角β和倾斜距离S，可以从中得出要测量的P点的3D坐标。计算公式（1）如下：

Xp=S·cosα·cosβ

Yp=S·sinα·cosβ

Zp=S·sinβ

根据公式（1），假定水平距离OP为监测点D监测点=S·cosβ，找到观测值α、β、S的全微分并将其转换为中误差，计算公式（2）如下：

在公式m监测点x中，m监测点y和m监测点z分别是在x，y和z方向上的点的坐标中心的误差。ms，mα，mβ分别是测量边界的误差，水平角的误差和垂直方向的误差。可以算出点P的平面精度（3）如下：

从点P的平面测量精度（3）的公式可以看出，角度测量的精度和距离测量的精度共同影响测量点的位置误差。因此，角度测量精度和距离测量精度相匹配，可以提高测量点的测量精度。

3.2自动化监测系统深基坑监测实例

在某地大楼深基坑监测中采用该自动化监测系统，该项目位于人口稠密的地区，环境复杂，传统的手动监测很困难。自动化监测系统安装在大楼的顶部，根据需要建造一个监测台，可防止建筑环境阻挡棱镜。将3个棱镜固定到3个周围的建筑物上，以创建基准网。监测点L形棱镜位于凹坑顶部，作为观察点。测量点之间的距离约为15m，总共有20个。经过连续30期监测得出如下结果（如表1所示）。

可以计算出P控制点的平面精度，并且不超过±0.8471监测点mm。计算结果表明，在野外观测条件下，平面控制的精度优于测量二次变形时控制位移所需的观测精度，点中心误差为±3.0监测点mm。手动测量结果的点差较大，相邻点之间的偏移差大于自动测量的点差。最大偏移量1.5毫米。自动测量数据的波动较小。手动测量的波动明显更大，并且测量数据的稳定性低于自动测量的稳定性。经过比较分析，可以得出结论，在监测水平位移时，自动测量的稳定性要比手动测量的稳定性高得多。因此，自动的可靠性控制可以满足的要求。

4、在深基坑监测中使用自动化监测系统的策略研究

（1）构建和改进用于自动监测深基坑的集成管理平台：集成管理平台可以远程监测深基坑工程的各种参数和数据，例如应力、坡度、位移、水位、轴向力等，以收集有关实时动态预警和自动警报处理以及项目安全的项目数据，最后生成具有查询功能的监测数据报告，从而节省在深基坑设计的成本，提高了工作效率和管理水平，并有助于有效改善深基坑的技术和水平监测，协助施工监督部门及时，全面地接收来自深基坑城市项目的监测数据，评估安全状况。

（2）部署自动监测点：在监测深基坑工程时，可以结合深基坑的特殊情况使用自动化监测系统，并可以设置多个监测点来监测深层水平位移并控制深基坑中的地下水位。并将所有收集的数据传输到数据库管理中心。使用自动化监测系统收集城市深基坑监测数据可以完全保留所有原始收集的数据，从而有效地提高了监测数据的可靠性。

（3）通过深基坑监测自动处理数据：自动处理通常使用Trimble4D软件，该软件可以自动更正收集到的数据中的一些严重错误，然后更正。同时，在处理监测数时，应使用自动化监测系统对数据进行自动分类和组织，并对所有收集的数据进行预处理，提高数据自动处理的效率和质量。

（4）发布监测数据：监测数据的在线发布是自动化监测系统的重要功能，可以提供在线预警，还可以发布包含动态数据的地图或可视化地图，以提供有关城市深度基准的信息，有效捕获坑的动态变形，做出更及时有效的决策和措施，以确保深基坑的安全施工。

结语：

深基坑工程的数量和范围在不断扩大，对深基坑工程的监测也变得极为重要。为了有效提高深基坑工程监测的效率，采用自动化监测系统实时采集，分析，处理和发布深深基坑各种监测数据的结果，其可靠性可以满足实际应用的需求，并可以有效提高监测的质量，保证深基坑的施工安全。

参考文献：

[1]张冬林.浅析自动化监测在深基坑施工中的应用[J].低碳地产，2016，2（9）：34-34.

[2]申冠鹏.自动化技术在深基坑监测中的应用[J].城市建筑，2015（24）：110-110.