浅谈在建综合管廊基坑自动化监测技术应用

浅谈在建综合管廊基坑自动化监测技

术应用

摘要：为解决传统在建综合管廊基坑监测中人工成本高、效率低和频率受气

候影响等问题，利用物联网技术实现监测数据实时采集、自动化数据分析、处理

及异常预警。基于此，通过对工程案例的概述，结合在建管廊现场实际，浅谈在

建综合管廊基坑自动化监测技术应用。

关键词：管廊基坑监测；自动化监测；信息化系统

中图分类号：TUX947

在当前我国社会经济全面发展的环境下，城市化建设进程逐渐加快，这给地

质资源有限的城市发展带来了直接影响。为了全面响应国家城市发展号召，通过

建设城市地下综合管廊，能够把电力、通信、燃气等管道进行统一管理，有效地

提高城市地下空间应用效率。在建管廊工程往往穿越建（构）筑物及人车道路密

集区域，在进行综合管廊施工过程中，一旦出现险情，失事，影响和损失将无比

巨大。为了在建管廊安全和稳定，需要对在建管廊进行持续监测。传统的人工监

测耗时费力，监测频率无法保障。根据工程实际情况，选择对应的监测技术，实

现城市建设的健康发展尤为重要。物联网技术的发展及自动化测量设备的出现，

自动化监测系统应运而生，并将在发展中逐步应用与优化。

1 管廊基坑监测的主要内容

1.1 支护结构监测

在管廊基坑工程施工过程中，支护结构的受力和变形是一个动态变化的过程，加之地面堆载突变、超挖等偶然因素的发生，使得结构荷载作用时间和影响范围

难以预料，出现施工工况与设计工况不一致的情况。为了保护支护结构的安全，

需要对其进行实时监测，作为管廊基坑监测中的重点部分，支护结构监测对结构

变形抑制有着重要的作用，支护结构监测一般有结构顶部位移、深层水平位移、结构内力监测等。

1.2 周边地表沉降及地下水位监测

因为部分的管廊基坑工程项目处于地下水比较丰富的区域中，正常施工作业开展时，地下水位、坑外土体常常会对基坑安全性产生直接的干扰，因此，在管廊基坑监测中必须要进行地下水位、周边地表沉降的监测。

1.3周边环境保护监测

因为部分的管廊基坑工程项目处于地段繁华的的区域中，正常的基坑施工作业开展时，常常会对周边环境安全性产生直接的影响，为保证安全生产，需要对周边影响区域内的建（构）筑物、地下管线及道路进行变形监测。

2 自动化监测发展现状

（1）基坑自动化监测成本较高，这也是制约自动化监测发展的最大障碍。自动化监测由硬件和软件系统组成，硬件主要由各式传感器、数据采集系统、无线传输系统、终端硬件设施构成，高精度的监测设备费用高。

（2）目前市场上自动化监测系统硬件生产厂家繁多，性能参差不齐，部分设备硬件性能不够稳定，兼容性差，集成度低，需要通过不断的做对比试验，自动化设备才能单独应用于工程监测。

（3）自动化监测设备易受施工的干扰和破坏。管廊基坑工程一般建在城市中心、交通繁忙的道路上，场地空间狭小。加之管廊基坑在施工过程中，各种机械设备来回移动，建筑材料搬运吊装，场地条件拥挤，施工条件较为复杂，给远程自动化在线监测设备的安装、保护及破坏后的及时恢复提出了很高的要求，目前90%以上的基坑工程仍采取传统人工方法监测。

（4）相关标准与规范缺位，不能引领和适应新技术的发展。

3自动化监测概述

3.1及时性原则

通过自动化设备，实现全天候24h连续性监测，并将采集的数据自动上传到

基坑监测预警平台，现场各方能第一时间掌握管廊基坑的监测信息，开展信息化

施工[[1]]。

3.2技术性与经济性原则

受当前技术条件限制，并非全部监测项目都能实施自动化，大部分受制于自

动化设备或改造成本较高，自动监测除了满足日常监测以外，还应考虑其设备的

成本及精度，选取当前技术条件下最具价值的自动化监测设备，实现经济、合理、高效自动化监测。

3.3信息化原则

传统人工监测方法存在时效性差、监测频率低、监测数据误差大，都是以点

模拟线，监测成果显得管理紊乱。自动化监测的重点就是实现信息化测量及管理，规范行业作业标准。与传统的人工监测技术相比，二者的对比结果如表1 所示。

表1人工监测与自动化监测对比表

4自动化监测方法简述

4.1 位移自动化监测

运用软件连接带伺服马达的测量机器人，实现水平位移、竖向位移的自动化

监测；

对施工影响区域内的支护结构埋设小棱镜，将测量机器人放在带强制对中装

置的观测架子上，外接电源，通过专业软件控制测量机器人，对水平位移、竖向

位移实施全自动监测，自动发送数据至信息平台，处理分析。

4.2 深层水平位移自动化监测

采用固定式多个倾斜传感器及数据采集模块，实现深层水平位移自动化监测；

对施工区域内的桩体埋设测斜管，倾斜传感器首尾按0.5m的间隔相连，沿

着测斜管的沟槽进行安装，连接数据采集模块。当待测区域发生形变时，测斜管

也跟随倾斜，并会带动其中的倾斜传感器。通过数据采集模块采集数据，自动发

送数据至信息平台，处理分析。

4.3 支撑轴力自动化监测

采用应变传感器及数据采集模块，实现支撑轴力自动化监测；

对施工区域内的混凝土支撑及钢支撑埋设应变传感器，连接数据采集模块。

当待测区域发生形变时，支撑受压或受拉，并会带动其中的应变传感器。通过数

据采集模块采集数据，自动发送数据至信息平台，处理分析。

4.4 地下水位自动化监测

采用带伺服马达的液位计一体化采集终端，实现地下水位自动化监测；

在施工区域内钻孔埋设地下水位监测管，在管内安装一体化的水位采集终端。当待测区域水位发生变化时，并会带动监测孔的液位计传感器。通过一体化采集

终端采集数据，自动发送数据至信息平台，处理分析。

4.5 建筑物沉降自动化监测

采用倾角式静力水准仪一体化采集终端，实现建筑物沉降自动化监测；

由多个安装在不同测点的倾角式静力水准仪组成，其中一个安装在不动点作

为基准点。通过连通水管将每个传感器连接，整个系统装一定量的水，水箱与大

气相通，保证系统的稳定性。测点传感器发生沉降，会带动基准点传感器液位也

发生变化，通过一体化采集终端采集数据，自动发送数据至信息平台，处理分析。

4.6 建筑物倾斜自动化监测

采用无线倾角仪传感器一体化采集终端，实现建筑物倾斜自动化监测；

在施工影响区域内的建筑物顶部安装无线倾角仪传感器一体化采集终端。当

待测区域建筑物发生倾斜时，并会带动监测倾斜传感器。通过一体化采集终端采

集数据，自动发送数据至信息平台，处理分析。

5工程概况

以某地的地下综合管廊工程项目为例，其中明挖段围护结构基坑长约

894.72m，基坑深度约7.9-8.7m，局部深约11.2m，采用咬合桩+内支撑支护形式，第一道支撑为混凝土支撑、第二道为钢支撑，基坑安全等级为一级。根据《建筑

基坑工程监测技术标准》(GB 50497-2019）[[2]]要求，现场监测项目众多，实施