自动化监测技术在深基坑工程的应用

【摘要】自动化施工是未来建筑行业施工技术的发展方向，受益于智能化电子信息技术的进步，现今建筑市场已涌现出一批新型智能建筑机器人，应用于测量放线、混凝土浇筑、砌筑、抹灰等方面。自动化监测技术也同步孕育而生，目前受成本及技术限制，多用于水电站、地铁、桥梁、隧道、公路、古墓迁移等重大高危项目。本文结合深基坑项目应用自动化监测技术实例，从应用背景、应用工程、监测项目、监测方法、应用成效等发面进行论述，为后续新建深基坑工程的自动化监测应用提供参考。

【Abstract】Automated construction is the development direction of construction technology in the future building industry. Benefiting from the advancement of intelligent electronic information technology, a batch of new intelligent construction robots have emerged in the current construction market, which are applied to surveying and setting out, concrete pouring, masonry, plastering, and other aspects. Simultaneously, automated monitoring technology has also emerged, but currently due to cost and technical limitations, it is mostly used in major high-risk projects such as hydropower stations, subways, bridges, tunnels, highways, and ancient tomb relocations. This article discusses the application of automated monitoring technology in deep foundation pit projects from the perspectives of application background, engineering examples, monitoring items, monitoring methods, and application effectiveness, providing a reference for the automated monitoring application in newly built deep foundation pit projects.

【关键词】 深基坑；支撑梁拆除；自动化；监测

【Keywords】Deep Foundation Pit; Support Beam Removal; Automation; Monitoring

0 引言

随着城市化进程的加快，超高层写字楼、住宅已成为国内一二线城市建设开发首选，深基坑支护设计趋于常规，长远角度来看应用比较广泛。深基坑作为建设工程中的重大危险源，基坑监测是必不可少的一环，目前房建工程基坑监测主要为人工测量，1个测量队负责多个工程项目的模式，测量人员需根据项目进度、项目位置排好每日行程计划，依次进行监测复核，该模式工作效率较低、人员流动频次较大。

1 应用背景

在当前疫情防控的大环境下，建设工地作为人员聚集区多采取封闭式管理，为减少监测人员流动，避免疫情在建设工地聚集性爆发，保障现场施工人员的生命财产安全，在三七互娱广州总部大楼项目基坑施工过程中经组会研讨，决定采用新型自动化基坑监测技术，可以替代人工对基坑进行实时监测、实时上传监测数据反应基坑位移动态变化，避免人员频繁流动的同时保证了项目地下施工的安全性。

2 应用工程

三七互娱广州总部大楼项目位于广州市海珠区琶洲西区 AH040124 地块，用地面积约6427平方米，总建筑面积约9.6万平方米。地上37层、地下4层。建筑高度172.5米。项目基坑面积约5607.9㎡，周长约297.3m(内边线)，开挖深度约20.0m，基础型式为刚性桩复合地基，基坑采用1000mm厚地下连续墙+三道钢筋混凝土支撑梁进行支护。

3 监测项目

3.1 监测目的

根据现场监测以追求更确切的施工安全性及经济性。在地下工程施工中，根据测定施工过程中的支护结构墙顶和周边相关实体的变形，随时把握周围土体及支护材料的动态，比较其在施工过程中的变化，进行合理的、定量的分析、判断和评价土体及支护结构的状态，及时提供便于迅速变更相应设计的数据，并指导施工管理，确保施工的安全性、合理性、经济性。

3.2 监测项目

基于项目基坑监测特点，选取监测频次较高的基坑顶水平位移、基坑顶竖向位移、支护深层水平位移、支护深层竖向位移作为自动化监测技术主要应用项。

4 监测方法

4.1 监测点的选择

根据设计文件，项目基坑顶水平位移、基坑顶竖向位移监测点均匀设置在冠梁顶面，分别分布在北侧4个、南侧5个、东西侧各3个；支护深层水平位移和支护深层竖向位移监测点均匀设置在第二道腰梁顶面和第三道腰梁顶面，分别分布在南北侧各4个、西侧3个、东侧2个，垂直方向保持对齐。

4.2 监测设备的安装

设备安装前需将基面杂物清理干净，合理调整激光发射器和感光板安装方向和角度，保证各点位通视，本点位激光发射器打出的激光点能够垂直落在下一点位感光板的中心处；设备安装时在定位处钻孔植入螺杆用于激光发射器和感光板的固定；最后将太阳能充电板悬挂于防护栏杆上部绑扎牢固。为规避监测设备损坏风险，可购置成品防护罩或采用模板木枋制作防护罩进行保护。同时现场施工过程中，须由施工单位安排专人每日对监测设备运行状况进行检视，确保监测工作稳定进行。

土方开挖过程中，须按施工进度在冠梁处沿顶面布设15组监测设备，在第二、三道腰梁处沿顶面分别布设13组监测设备，经调试后即可分批开始对地连墙整体的相对水平位移及竖向位移进行自动化实时监测。

4.3 监测设备的原理

项目用于水平位移、竖向位移自动化监测设备为LRK-DL630A二维面阵激光位移计，主要利用激光发射点和光斑位置采集仪之间的相对位移来测量建（构）筑物或监测点的横向位移与竖向沉降。该设备内置锂电池并配备太阳能充电板，可实现长期的24h不间断的在线监测。主要功能体现为：

•一体化设置，内置锂电池；

•无线数据传输，具备自动程序更新功能；

•大容量锂电池。配备外置的太阳能电池可以实现长期、高频次测量；

•回收率：90％以上使用寿命≥3 年。

设备原理：利用激光光束传递监测点与基准点的沉降和位移变化，结合机械传动技术与自平衡校正功能来实现高精度监测：

5 应用成效

本项目采用自动化监测设备，基于物联网、5G通信和大数据等技术的自动化监测系统，通过在基坑作业现场安装传感器等，并将传感器现场采集到的基坑支护变形数据回传至信息管理平台，检测技术人员可以通过计算机后台操作实现对土方开挖及支撑梁拆除作业过程中基坑结构和受力情况的实时监测和判断。信息管理平台及危大工程数据采集管理界面如下图所示。

经过11个月不间断对基坑支护主体的监测，共形成88期监测报告和如下位移累计变化量曲线图，根据监测数据和曲线显示：基坑全周期各监测项目数据正常。施工期间，测量人员仅需每周到现场对监测设备进行维护，对测量成果进行复核，节省了大量人力损耗，避免了因临进人员长期在场引发聚集性疫情爆发的风险。

6 结语

基坑支护的安全问题和建设工地的防疫管理广受社会各界关注，能够在满足防疫政策的基础上保证基坑施工安全平稳可靠，在深基坑工程中应用自动化基坑监测技术无疑是未来发展的主流。自动化基坑监测技术在各项重大工程中的应用已经向社会展现了它的便利性和可靠性，我们更要顺应潮流，加强引导它的应用与研究，在保证监测成果准确的基础上降低设备成本，大规模推广应用于房建深基坑工程、常规基坑工程。

【参考文献】

[1] GB50497-2019 建筑基坑工程监测技术标准 [S].

[2] 刘佳 《自动化监测系统在深基坑监测中的运用》 黑龙江水利科技，2021（07）173-175

[3] 王光 《自动化监测系统应用于基坑监测的特点》 西部资源，2021（02）173-175

[4] 王文辉 《远程无线自动监测系统在深基坑工程中的应用研究》 福建建筑，2015（12）77-81

[5] 苏瑞明 《深基坑工程自动化监测技术研究》 工程建设与设计，2018（11）62-63

【作者简介】易建辉，男，工程师，中国建筑第二工程局有限公司三七互娱广州总部大楼项目副经理