史文博
摘 要：以基坑自动化监测的主要对象和内容作为切入点，以某深基坑自动化监测项目为例，从监测点布设、数据采集传输、数据分析、有限元模拟以及自动化预警等角度对基坑自动化监测方案的设计要求进行了分析，并从系统精度、变形尺度以及水平位移等角度，针对自动化系统可靠性进行了比对，力求为有关项目与工作者提供参考。
关键词：基坑工程；
自动化监测；
可靠性研究；
比对分析
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）05-0076-03
0引言
基坑工程指的是为确保土建工程地下空间结构安全稳定所开展的挡土建设、降水施工、环境保护等一系列系统性工程。由于基坑空间内部环境较为复杂，安全影响因素众多，给工程安全与施工质量保障带来了一定的挑战，亟待采取针对性措施进行管控。相关从业人员应当充分认识到自动化监测技术在基坑施工当中的价值和作用，及时采取措施对自动化监测方案进行规划设计，对监测技术应用可靠性进行比对分析，促进土建基坑工程的高质量发展。
1基坑自动化监测的主要对象和内容
1.1 围护结构变形监测
随着土建工程建设施工规模不断扩大，危险性较大的深基坑数量日增，围护结构变形开裂的情况屡见不鲜，给施工安全带来了严重威胁。基坑支护结构的变形形态主要可分为水平变形与竖向变形两种。运用基坑自动化监测技术，能够让技术人员更加及时有效地掌握围护结构两方向所产生的变形情况，进而采取相应的工程措施进行处理和优化，为保障工程建设安全提供支持。
1.2 地表沉降监测
基坑开挖与地下工程建设施工过程当中，其内部受力结构往往会产生一定的改变，地下结构对地表土体的承载能力也不断下降，进而可能会引发地表沉降现象，威胁土建工程安全。因此，在进行基坑自动化监测工作时，应针对地表沉降现象进行准确量测，明确不同监测点位在不同监测周期当中所呈现的高差，经过比对分析，确定目标现场出现的地表沉降状态。
1.3 支撑轴力监测
支撑轴力主要指的是基坑空间内部作用在支护与围护结构上的，沿其长度方向的拉伸或压缩力，是检测结构变形的另一项关键性指标[1]。在针对基坑自动化监测方案进行设计与规划时，相关技术团队应当按照国家相关标准化要求做好基坑内部支撑轴力的监测工作，明确钢筋上的应力变化情况以及温度因素、结构截面积因素对钢筋支撑轴力所产生的影响。
1.4 水平位移监测
在进行基坑自动化监测方案的设计与规划过程当中，相关技术人员应当依托滑动式或固定式测斜仪，对目标对象在水平方向上的位移情况进行有效监测。将监测数据向中枢管理计算机进行回报与反馈，可让技术人员能够借助自动化监测系统更加直观地掌握不同监测点位上倾斜角所发生的变化情况，提升水平位移监测准确性与可靠性。
1.5 地下水位监测
在土建基坑工程的建设与施工过程中，地下水一方面会导致坡体稳定性不断下降，使基坑内部结构变形的风险不断扩大，另一方面还可能会受土层渗透因素的影响导致土层强度发生变化，给建筑工程基坑施工带来一定风险。
2基坑自动化监测方案设计
2.1 工程概况
本文以我国东南沿海地区某文体中心深基坑监测项目为例进行分析和研究。案例项目用地面积为5 460 m2，建筑总面积为23 100 m2，在施工规划与建设过程当中，将基坑面积设定为3 600 m2，基坑开挖深度设定为9.65～13.25 m。
通过对施工现场进行勘查后发现，案例项目地下水形态主要涵盖了孔隙潜水与孔隙承压水两种主要类型，受季节性影响较为显著，夏季水位明显低于冬季水位。此外，从基坑支护结构来看，选用了水泥搅拌桩联合钢筋混凝土相结合的双层支护系统，力求保障基坑内部施工安全与施工稳定性。
2.2 监测点布设与频次设定
2.2.1 土体深层位移监控
在针对基坑土层位移进行监测点位布置的过程当中，基于图纸要求以及土层结构情况在土层内部预埋土体深层位移监测孔。同时采用专用PVC测斜管针对土层内部发生的侧向位移以及水平位移现象进行及时监控[2]。在测斜管埋设过程当中，技术团队应当关注到孔位周边空隙对最终监测结果产生的影响，并采用砂石材料对测斜管空隙进行回填，使测斜管在监测孔位内部的状态更加稳定，提升自动化监测效果。
2.2.2 地下水位变化监控
在针对地下水位监测点进行布设的过程中，技术人员结合案例工程现场实际情况针对水位深度层次进行了划分，并结合图纸要求对水位自动化测点进行了布设，并采用相应记号进行了标记，使水位数据能够基于水位管及时进行回传，以反映出基坑工程施工过程中不同层次地下水位的变化情况。
2.2.3 支撑轴力自动监测
在针对支撑轴力监测点进行布设时，由于其监测对象往往具备一定的刚性，因此最终获取到的监测数据以及监测结果往往会产生相互影响，因此技术人员应当针对自动化监测点位的温度情况以及受力情况进行更加细致的分析，减少关联性数据对自动化监测精度造成的冲击。
2.2.4监测周期与频率设定
基坑工程流程较为复杂，影响工程进程和安全性的要素较为众多，因此技术人员应当在开挖流程、底板浇筑流程、支撑拆除流程以及回填流程时，设定差异化的监测周期以及监测频率，保障基坑自动化监测活动的顺利进行，避免对施工进程造成负面影响。
2.3 数据采集与传输
相较于传统的人工监测模式而言，基坑工程自动化监测技术有效加快了监测工作效率，提升了监测活动的准确性与可靠性，相关技术团队应充分加强对数据采集与传输工作的关注程度，使基坑相关数据信息的反馈更加全面完善[3]。
2.3.1 传感器选型与布置
为适应自动化监测模式的特性与要求，选用传感器网络针对基坑空间内部信息数据进行采集，在选择传感设备的过程当中，技术人员应当关注设备的量程、灵敏度等性能要求，进而使钢筋轴力、基坑斜度等指标数据得到直观测量和展现。
2.3.2 无线传输网络建设
在本次基坑工程自动化监测项目的数据传输网络建设过程当中，通过无线组网架构的优化设计，能够减少网络系统当中某一模块故障给其他功能模块产生的影响，使监测设备能够及时按照阈值设定发送报警信号，使技术人员能够直观感知到基坑空间内部所产生的突发事件并能够及时采取措施进行处理，减少基坑安全风险带来的损失和威胁。
2.3.3 监测噪声处理
设计人员在针对采集与传输模块进行开发的过程中，应当做好数据信息噪声的辨识和处理，针对自动化监测系统反馈回传的数据信息地址、频率等关键性指标进行比对和辨认，从而及时掌握数据信息可靠性状态，为数据噪声处理提供支持。
2.4 监测数据分析
2.4.1 数据格式转换
受基坑自动化监测项目、传感设备基准值设定等相关因素的影响，导致最终反馈回的基坑数据信息可能与基坑内部空间实际情况之间产生一定脱节[4]。因此在进行数据分析工作前，技术团队应结合基坑土层位移、地表沉降、地下水位变化等相关项目参数特点以及传感器设备基准值设定情况进行数据转换处理，使相关数据信息能够较为准确地反映基坑自动化监测工作的目标和对象，从而掌握基坑建设与施工过程中上述指标数据的变化走向以及变化趋势，满足监测分析要求。
2.4.2 遗漏数据插补
在数据处理与分析的过程当中，需要结合实际对遗漏数据进行及时插补，进而提升基坑自动化监测数据的参考价值。一般来说，在自动化监测数据的插补过程当中，常用的插补方法主要包括线性内插法、拉格朗日插值法、均值替换法等，在本次研究过程当中采用了线性内插法开展相关处理工作。
2.4.3 异常数据捕捉
在开展自动化监测工作的过程当中，可能会产生一定的异常数据对数据处理结果造成影响。技术人员应当结合基坑工程开展实际情况针对传感器网络反馈的异常数据进行跟踪分析，明确异常数据的特征与类别，并深入现场掌握异常数据的产生原因，使基坑施工过程中的安全系数得到更加充分的保障。
2.5 有限元数值模拟
土建工程当中的基坑施工规模较大，影响要素较为众多，因此常规的现场实验方法难以有效施展，技术人员可采用有限元数值模拟的方式，针对采集到的数据信息进行分析。目前，土建工程基坑施工有限元模拟领域常用的工具包括MIDAS GTS模型等。通过有限元模拟，能够将基坑土层当中不同岩土类别的性能指标录入三维模型当中，使模型能够形成位移云图、结构弯矩图等直观图像，让技术人员以及施工团队能够从不同的周期角度，对基坑内部相关数据的变化情况进行分析和验证，从而掌握自动化监测数据的准确性以及基坑工程的安全性[5]。
2.6 自动化预警管理
项目技术团队在针对基坑自动化监测系统进行开发和应用的同时，还应当引进智能预警相关功能，在展开现场监测工作之前，针对自动化监测系统中枢计算机进行设定。需结合基坑环境实际情况以及土建工程相关建设要求，对基坑位移、结构变形、地下水水位变化等关键性指标的阈值进行设定，待自动化监测以及数据处理完成后，将预设阈值与实际监测结果进行相互比对，使技术人员能够明确掌握基坑内部空间的相关状态，直观了解到基坑工程当中风险产生概率，进而做出更加准确有效的判断。基坑自动化监测参数预警值见表1所示。
3自动化监测系统可靠性分析和验证
3.1 监测系统精度分析
在针对监测系统精度进行分析的过程当中，技术人员可分别基于监测设备位置、监测目标位置以及监测角度等相关参数建立三维坐标系，并依托坐标系针对监测点位的测量精度进行计算和分析，同时将其与自动化监测系统的反馈数据进行比对，从而掌握系统精度状况，明确基坑自动化监测体系可靠性。
3.2 变形尺度可靠性分析
在开展土建工程基坑施工自动化监测过程当中，其周边环境要素的变化幅度往往较小，因此可选取自动监测系统当中的代表性点位与人工监测点位数据进行比对研究，从而明确二者之间的差异情况，并针对监测系统可靠性做出相对应分析。如图1所示，在本次研究过程当中能够发现，相较于传统人工监测方法而言，基坑自动化监测技术精度更高，误差更小，反馈数据具备较强的可靠性，能够作为基坑施工的依据与参考。
3.3 水平位移可靠性分析
在水平位移可靠性分析的过程中，同样也可选取代表性点位针对人工监测结果与自动监测结果进行比对，并针对相关数据进行离散分析，其中，人工监测所得数据离散性较大，相关曲线波动幅度较为明显，自动化监测技术所得数据离散性较小，分布较为密集，测量稳定性更高，整体可靠性较好。
4结束语
在现阶段的基坑施工建设过程当中，加强基坑施工参数监测对保障施工质量与施工安全具有重要意义。有关技术团队与施工单位应当强化对自动化监测技术的引进与应用，使基坑工程的建设发展更加安全稳定。
参考文献
[1] 孙泽信，段举举.某深基坑工程全自动化监测技术的应用[J].勘察科学技术，2022（3）：52-56.
[2] 王智强.深基坑自动化监测系统的应用与研究[J].低碳世界， 2022，12（8）：190-192.
[3] 王磊.自动化监测技术在深基坑监测中的应用[J].工程技术研究，2022，7（24）：190-192.
[4] 张家炜.非接触式自动化基坑变形监测技术研究[J].四川建材，2022，48（5）：69-70.
[5] 刘思波.自动化监测在深圳某大厦基坑支护工程中的应用[J].广东土木与建筑，2022，29（2）：17-19.
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