在线监测在基坑监测中的可行性探讨

在线监测在基坑监测中的可行性探讨

张记峰何钦

张记峰何钦

（广州市建设工程质量安全检测中心，广东，广州，510600）

【摘要】立足于当前基坑监测工作方法，指出其主要问题。结合目前软件系统发展水平，硬件和通讯设备的研发水平，以及参考全国各地推广基础。讨论在线监控在基坑监测中推广使用的可行性。

【关键词】基坑监测；在线监测；可行性

引言

国家“十三五”规划中提到“户籍人口城镇化率加快提高”和“坚持最严格的耕地保护制度”，在此大背景下，快速推进城镇化和有限的城市建设用地之间的矛盾将进一步凸显。提高土地空间利用率成为必然选择，然而随着基坑开挖深度不断增加，安全风险也随之加大。传统的基坑监测手段难以满足安全需要，监测规范亦亟待更新。自动化、实时化、标准化的获取可靠的安全参数，成为新安全形势下的需求。

本文结合当前已有监测软件平台、监测硬件支持情况以及通讯设备的研发水平，各地政府主管部门对于在线监测系统的关注、合作单位投入研发力量等方面的因素，综合讨论在线监测在基坑监测中推广使用的可行性。

1、传统基坑监测方法概述

1.1据规范应测项目

据监测规范《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009，一级基坑应测项目如下：围护墙（边坡）顶部水平位移、围护墙（边坡）顶部竖向位移、深层水平位移、立柱竖向位移、支撑内力、锚杆内力、地下水位、周边地表竖向位移，周边建筑及地表裂缝、周边建筑物竖向位移/倾斜及水平位移，周边管线沉降。

1.2当前技术手段

表1

1.3当前技术手段存在主要问题

测量人员素质参差不齐：这是第一大影响因素，从业经验、受教育程度、心情等可直接反映到数据质量上。

天气因素：暴雨、雾霾等恶劣天气条件下，无论仪器还是人员，均无法有效获取监测数据。但却是最需监测的时段，这便是瓶颈与矛盾之处。

时效性差：监测数据的及时性十分必要，无论支护结构还是周边建构筑物，及时掌握安全参数和发现险情征兆可有效避免事故发生。

监测周期长：受制于人的易疲劳、多变因素和成本限制，监测周期不可能无限缩短。

标准统一难度大：当前行业内各单位，数据后处理算法、报告格式、测点符号表示、图形展示等均自成体系，数据精度不一、识别度低、通读性差等障碍。

成本高：随人力成本增大，而监测预算并无显著提高，造成监测单位倾向于雇佣实习生、临时工，从业人员素质堪忧，数据质量难以保证。走上恶性循环之路，如图：

2、在线监测实现方式及当前技术储备

2.1在线监测实现方式

表2

2.2监测软件功能

系统软件与广州南方测绘仪器有限公司合作研发，从2013年起投入大量人力物力开发和完善系统平台，系统为B/S架构，分为前端数据采集，中段无线数据传输，后台分析处理。主要功能如下：

（1）数据采集：实现振弦式、差阻式、温度等类型传感器的采集处理，并绘制过程曲线。同时支持视频监控设备接入，便于远程调度指挥。

（2）测点显示：以紫、红、黄、绿、灰代表超控制、超报警、超预警、正常、设备掉线。

（3）数据查询：指定时段数据，操作日志、原始数据、地理信息、设备参数、历史数据等。

（4）标准格式报表：自动输出或据选定日期范围手动输出；

（5）监测预警：分级设置报警值；超限自动发信息报警，同时界面上红色闪烁显示报警点；

（6）分层级管理，不同用户赋予不同权限，高级用户可查看所有基坑监测项目；

（7）输入功能，实现规范要求的一级基坑各监测项目数据批量数据录入和按照标准格式输出。

2.3硬件支持

对于位移、沉降、测斜、水位、裂缝、孔隙水压力等成熟设备和众多的实用案例。与南京斯比特、北京智博联等厂家合作，改进和立足于现场发研发了其中关键的设备——无线低功耗振弦式数据采集模块，是实用新型专利设备，该设备功耗低，可以满足长期监测的要求。包括振弦信号拾取电路、CPU单元，433M无线模块和干电池组，干电池组为CPU单元供电，振弦信号拾取电路和433M无线模块分别与CPU单元相连，待测传感器接入振弦信号拾取电路，待测传感器的振弦波经振弦信号拾取电路放大后送入CPU单元，CPU单元经433M无线模块将数传给集中器。所述振弦信号拾取主要电路包括芯片U1、芯片U2，芯片U5，以及电容C14、电感L1和电阻R22。各部分集成在一个铝制密封盒内，铝制密封盒两端各留一个金属密封头，一个金属密封头用于接入振弦式待测传感器，另一密封头用于引出433M无线模块的天线。该设备从根本上推动了在线监测在基坑监测中的实际应用，使得自由布点自由通讯组网成为现实。

3、用户基础

就广州市方面，先出台《广州市城乡建设委员会关于公布地下工程和深基坑监测预警系统数据采集专用接口（中间件）技术标准的通知》（穗建质[2013]930号文）、《广州市城乡建设委员会关于启用地下工程和深基坑监测预警管理系统通知》（穗建质[2013]601号文）、《广州市加强地下工程和深基坑安全监测方案管理的通知》（穗建质[2014]750号文）、《广州市城乡建设委员会关于进一步加强建设工程安全信息化管理的通知》（穗建质[2015]140号文）等文件推动信息化安全监测。

全国范围来讲，如新疆疏附县、湖南岳阳市、苏州市、内蒙古牙克石市、深圳市、石家庄市建设工程质量检测学会、洛阳市等先后来单位参观学习经验并致力推广。这是推广在线监测的政策及广泛用户基础。

此外，全国工科类大学如解放军信息工程大学、华南理工大学、南京林业大学、地质大学等，科研院所如天津轻工业设计院、中科院武汉岩土实验室、海军计算技术研究所等，有实力的单位如中铁咨询、南方测绘、徕卡技术中心等等不在一一列举。均不同程度的开展了监测系统研究工作。理论方面具有深厚基础。

4、结论

本文论述了传统监测方式的缺陷，指出了在基坑监测中推行在线监测的必要性。从软件设计实现，硬件支持、通讯设备，用户基础和理论基础等方面展开论述。目前在线监测在基坑监测中的应用条件已成熟，具有可行性。

参考文献：

[1]《建筑基坑工程监测技术规范》GB50497-2009；住房和城乡建设部，2009年。

[2]贺志勇，许鹏飞，申冠鹏等，《城市地区深基坑信息化施工监测系统初探》；广州，工程勘察，2008年。

[3]吴振君，王浩等，《分布式基坑监测信息管理与预警系统研制》；岩土力学2008年。

[4]周颖，《基坑监测项目管理信息系统综述》；测绘通报，2008年。

[5]张银虎等，《基坑施工变形监测数据处理系统设计》；铁道勘察，2008年。

[6]吴泳川，陈琦，《深基坑工程中现场监测的回顾与展望》；天津城市建设学院学报，2001年。