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1、 基坑自动化监测实例分析与展望 摘要：通过基坑施工监测实例，对人工和自动化监测的各优缺点进行对比分析，提出了一种人工和自动化相结合的监测手段。同时，依据实例分析对基坑自动化监测的推广应用提出了一些建议。关键词：基坑；监测；自动化；人工监测；结合1 引言 随着超深、超大基坑工程施工也越来越多。由于施工监管及监测反馈不及时等原因，基坑工程事故频发，造成了巨大的经济损失和人员伤亡，因此基坑施工过程中的连续监测以确保施工环境及周边环境安全显得尤为重要。人工监测手段的元器件成本投入低且较易实施，是目前主要的基坑监测手段，但其受环境影响易造成监测效率较为低下，信息化程度不高。自动化监测技术能自动且实时地进
2、行监测数据的采集、传输等，能解决人工监测的一些缺点，从而更好的进行基坑施工的风险防范。2 基坑自动化监测综述1,22.1 概念自动化监测主要是通过传感器及自动采集传输一体化设备，将监测数据通过网络传输至信息化管理平台并进行数据处理，进而得到监测成果，完成从采集到成果输出及反馈的自动化流程（图1）。图1 自动化监测流程2.2 主要优缺点根据调查以及部分研究成果，自动化监测的优缺点如下：（1）优点：能实现监测数据的实时采集、传输，保证监测成果反馈的及时性；减少人员、设备投入等；监测数据更加连续和稳定；监测效率和信息化程度高。（2）缺点：传感器等元器件一次性成本投入较为高昂；对现场条件要求相对较高，
3、需有针对性的进行保护；缺乏完善的标准和规范文件。2.3 应用现状自动化监测技术虽然日趋成熟，但在基坑监测中应用并不广泛，主要原因有以下几点：（1）自动化监测元器件设备的一次性投入成本高昂；（2）部分项目自身条件不适合自动化监测；（3）相关标准及规范等尚不完善。3 自动化监测实例及分析3.1 项目概况拟建项目位于武汉市东西湖区径河街金北二路（原三店北路）以北，基坑总开挖面积约为41748.1m2，周长833m；地下室基坑开挖深度6.3m10.8m，局部需超挖1.400m；坑中坑开挖深度1.03.0m。基坑四周环境较为宽松，基坑四周均为规划路段，东南侧拟建1栋3F幼儿园，该幼儿园先于基坑施工。本基
4、坑采用的支护方案为：“钻孔灌注桩+钢筋混凝土支撑、悬臂桩、双排桩、放坡”，本基坑重要性等级：DE/EF/NP/PQ/QR段为二级，其余段为一级，设计使用期限12个月。根据设计及规范要求，本基坑施工过程监测主要监测内容见表1。表1 基坑监测主要内容序号监测项目1支护边坡水平、竖向位移2支护结构顶水平、竖向位移3支护结构深层水平位移4坑外土体深层水平位移5支撑应力6立柱竖向位移7道路沉降8周边建筑物沉降及倾斜9周边建筑及地表裂缝10重要管线竖向位移3.2 自动化监测项目根据监测内容及成本等因素，本次自动化监测选取土体深层水平位移及支撑应力作为自动化监测项目，并根据实际情况有针对性地选取三个采集点（
5、图2）。各采集点具体传感器埋设情况为：（1）采集点1：点位位于CX2，埋设深度为11m，每1m安装一个固定测斜仪传感器；（2）采集点2：点位位于CX8，埋设深度为15m，每2m安装一个固定测斜仪传感器；（3）采集点3：点位位于CX13，埋设深度为12m，每2m安装一个固定测斜仪传感器，同时与轴力监测点ZL3、ZL4、ZL5共用一个采集箱，每个轴力监测点位预埋4个钢筋计，每个点位选取2个钢筋计进行自动化数据采集，另外2个钢筋计作为与人工监测对比之用。其中，土体深层水平位移监测采用元件为MAS-GCLI02型固定测斜仪，测斜管为土体钻孔后埋设；支撑轴力采用元件为YD-GXR型振弦式钢筋计，在砼支撑
6、钢筋绑扎完成后替焊于监测点位。每个采集点为相互独立的采集箱，太阳能电池板供电。本次使用的自动化监测管理平台为知物云平台。图2 自动化监测采集点位图3.3 应用实例分析本工程基坑监测采取人工和自动化监测相结合的方式，下面从成本投入、数据质量、监测频次、反馈时效性及实用性等方面对人工监测和自动化监测进行对比分析。（1）成本投入与人工监测相比，自动化监测设备的额外投入为固定测斜仪、采集箱、管理平台的使用等费用。监测成本投入见表2。从总体投入来看，自动化监测主要为前期设备一次性投入，后期监测则无人工投入。而人工监测虽然前期投入较少，但后期人工投入成本会随施工周期的增长而逐渐增加。因此，根据项目特点、基
7、坑施工周期等有针对性的选取自动化监测项目是可取的。表2 人工及自动化监测费用投入项目人工监测投入（万元）自动化监测投入（万元）支撑轴力0.168（钢筋计）0.168（钢筋计）土体深层水平位移0.950（测斜管）0.950（测斜管）+4.322（固定测斜仪）采集箱及线缆等02.880平台使用00.500人工3.1850合计4.3038.820备注：人工投入按照65次监测计算。（2）数据质量自动化监测数据经采集箱传输至管理平台后，平台软件将对当天零时起至当前时间内的数据进行整体分析，剔除明显异常点，再经相关处理之后作为当前时间的位移值，消除了随机误差、人为误差等，相比较当日人工监测时间不确定性而可
8、能带来的数据不稳定，数据质量有明显提升。（3）监测频次采取人工监测手段时，支撑轴力和土体深层水平位移均需利用专用设备进行现场数据采集。从监测频率要求可知，采取人工监测手段的最高频率为1次/d，而1d内监测1次所在的时间段受人为因素及现场条件等限制，有较大机动性，并不利于基坑开挖阶段的风险管控。本工程自动化监测采集频率设置为每半小时采集一次数据，且当数据出现异常时可及时进行后台调控以加大数据采集频率，从而指导安全施工，自动化监测更有利于基坑施工的安全风险管控。（4）反馈时效性采取人工监测手段时，现场采集数据后并不能及时得出数据变化情况，需返回室内进行数据处理后才能进行结果反馈，时效性相对较差。采
9、取自动化监测手段时，不仅仅是数据的实时采集和传输，其传输至管理平台后会进行实时自动处理，手机端或PC端平台上所见即为当次观测成果（图3、图4），因此能进行实时的监测成果反馈，时效性极高。图3 CX8数据成果曲线图（累计位移）图4 CX8数据成果曲线图（不同深度处的单点位移）（5）实用性根据本工程自动化监测实例分析，支撑轴力、深层水平位移对现场施工环境相对要求较低，且受施工影响小，较适合于采用自动化监测手段。但固定测斜仪成本较高，需酌情选取点位进行自动化监测，辅以人工监测手段。大部分基坑施工环境复杂，实用性并不高。因此不能一味的为了自动化监测而不计成本和现场情况，应有针对性的选取项目进行自动化监
10、测，有的放矢，才能达到最优结果。4 结论及展望（1）从数据质量、监测频次、反馈时效性的优越性等方面来看，基坑自动化监测必将是行业趋势，但因为一次性投入成本、标准规范缺失等未能得到较广泛的推广，这是亟需解决的问题之一；（2）目前由于市场等原因，自动化监测软元器件的一次性投入成本仍较高，但可以根据工程实际情况，同时兼顾成本投入、经济效益等，有针对性的选取变形参数进行自动化监测，与人工监测手段相结合，是进行基坑监测较为可行的思路，但主要问题在于缺少国家或行业标准作为依据；（3）建筑基坑工程监测技术标准GB50497-2019中虽然明确了“仪器监测可采用现场人工监测或自动化实时监测”，但对自动化实时监
11、测并无详细规定及具体标准要求，本次成果可为相关地方及行业标准的形成及相关国家标准的补充提供相关数据支撑。参考文献1 王鹏，王宇，胡文奎，林祥宏，自动化监测系统在城市深基坑监测工程中的应用J.城市勘测，2017（6）：122-125；2 张傲，陈航，林泽耿，临近深基坑城市轨道交通自动化变形监测实例J.广州建筑，2019（2）：42-45；3 李伟强，目前基坑监测中常用自动化测量方法的比较分析J.城市勘测，2018（2）：152-156；4 范思广，城市地铁车站基坑施工安全自动化监测与变形控制研究D.青岛：青岛理工大学，2018；5 中华人民共和国住房和城乡建设部，国家市场监督管理总局. 建筑基坑工程监测技术标准：GB 50497-2009S.北京：中国计划出版社，2019； -全文完-
