1、谈全自动高精度基坑监测施工工艺 张伟 山西二建集团有限公司 摘 要： 根据某一具体深基坑工程中使用 Geo Mo S 自动监测系统和全自动高精监测机器人组合对基坑进行监测, 对此基坑监测体系进行了具体介绍及分析论证并对此基坑监测系统的优点进行了阐述。关键词： 深基坑; GeoMoS 自动监测系统; 高精监测机器人; 作者简介：张伟 (1985-) , 男, 工程师收稿日期：2017-09-16Discussion on construction technology of fully automatic high precision foundation pit monitoringZhang
2、 Wei Shanxi Second Construction Group Co., Ltd; Abstract： A specific deep foundation pit project, using GeoMoS automatic monitoring system and automatic high precision monitoring robot combination to monitor the foundation pit. In this paper, the monitoring system of sub pit is introduced and analyz
3、ed. The advantages of the pit monitoring system are expounded.Keyword： deep foundation pit; Geo Mos automatic monitoring system; high precision monitoring robot; Received： 2017-09-160 引言随着我国建筑经济领域的不断发展, 城市用地的日益稀缺, 越来越多的高层及超高层建筑在市中心地区拔地而起, 深基坑工程所产生的变形危害也屡有发生, 因此对于深基坑及周边建筑物的变形监测就变得越来越重要。对相应深基坑或周围的参照点实
4、施定期、自动监测就可以得到对象的形变情况。对变形数据进行准确高效的分析, 对形变量的预警分析, 以及对可能由此造成的事故分析是监测人员必须要完成的工作。在当今的监测领域, 实施高精监测和变形预警分析是一项具有挑战性的精细工程, 因此需要有高精度, 可靠的传感器及监测仪器, 完全自动的测量过程以及高效的计算方法和分析工具相配合。1 工程概况我公司承建的某一住宅小区, 地处市中心繁华地带, 基坑深度 11 m, 属于深基坑开挖, 基坑距周边建筑平均距离 5.5 m, 且周边建筑多为 6 层砖混结构, 建于 20 世纪 80 年代, 基础多为砖基础, 稳定性较差, 因此高精度的基坑变形监测对自身工程
5、及周边建筑的安全稳定起着至关重要的作用, 采用的 Geo Mo S 自动监测系统和全自动高精监测机器人组合对基坑进行监测, 技术先进, 取得了良好的经济及社会效益。2 深基坑监测的目的深基坑工程施工过程中, 随着土方开挖的面积及开挖深度的不断变化, 相应土应力发生变化, 会引起基坑地表面的应力回弹现象, 产生竖向位移变形;在基坑周边土侧向压力的变化作用下, 会引起周边围护结构内应力的变化, 产生水平位移变形;如果围护结构的强度和刚度无法满足要求, 将导致支护桩倾斜变形, 甚至出现大面积坍塌, 周边建筑开裂倾斜等重大安全事故;同时由于基坑降水的影响, 水位的下降会引起土体的固结, 使地面发生沉降
6、, 尤其是如果周边支护结构防渗抗渗系统存在缺陷, 将会造成渗漏, 流沙等现象的发生, 从而导致基底地面开裂以及周边建筑物产生不均匀沉降, 使周边建筑开裂倾斜。对基坑及周边环境的沉降及水平位移进行监测, 预警并防范过大位移、变形所导致的工程事故发生, 通过监测, 保证整个基坑工程的安全施工, 保证人员及财产安全。3 监测施工工艺原理所采用的全新监测工艺主要原理为利用 Geo Mo S 自动监测系统和全自动高精监测机器人组合体系对深基坑及周边进行监测。Geo Mo S 自动监测系统是一个可升级且根据用户需求, 自定义系统的软件, 其监测应用范围很广。所有的监测数据及变形分析数据, 都可以自动存储在
7、一个结构化查询语言 (SQL) 数据库中, 无论用 Geo Mo S 系统还是第三方软件都可以安全的对数据访问和调用。系统支持型号广泛的传感器, 可以匹配多种型号的监测仪器。对于联合使用的多种类型测量仪器和传感器所采集到的数据, Geo Mo S 都可以自动进行分析计算。全自动高精监测机器人是一台具有超远距离高精度自动照准, 灵活多样数据交换方式的智能全自动全站仪, 自动照准距离达 3 000 m, 角度精度达 0.5, 具有无与伦比的监测精度。此外, 仪器具备 IP65 超高防尘防水等级、高分辨率的图像测量技术、智能电源管理系统和高效便捷的 WLAN 传输模块等, 保障了仪器在恶劣环境下高精
8、度、高效率, 全天候智能化的完成监测工作。4 关键施工技术要点4.1 监测点布设、监测方法和精度分析基准点和工作基点的布设。由于基准点是整个工程水平位移监测点的参考标准, 因此基准点的布置位置至关重要。在实际操作过程中, 基准点应设置在变形影响范围以外, 且地基坚实稳固有利于标识长期保存与观测, 不易被破坏的地方。考虑到城市市区建筑物密集, 周边环境复杂, 一些监测点靠近变形监测区域, 需要定期、自动对监测进行复测检查, 复查基准点位置情况, 确保基准点位置的稳定性和可靠性。工作基点应选设在靠近监测点且便于联测基准点的稳定或相对稳定位置。一个基坑中应布设 3 个4 个基准点, 1 个工作基点。
9、为了工作基点的稳定性, 本工法工作基点位置布设在基坑坡顶 H 型钢外露部分, 强制观测墩模型, 模型尺寸:长宽高=500 mm500 mm1 500 mm, 并浇筑混凝土, 放置数天等待晾干后拆除模板, 为了保证全站仪 (工作基点) 与监测点以及基准点通视, 强制观测墩高度视情况而定, 墩顶部埋设强制对中盘以及强制对中螺栓。1) 基准点埋设。基准点主要用于后方交会, 及时修正及恢复测站 (工作基点) 坐标使用, 一般使用大头棱镜, 基于此工地周边环境复杂, 基准点将布设至基坑周边影响区域以外或影响较小的周边建筑物侧墙, 此方案布设基准点 6 个, 分别位于工作基点 360不同方位 (不可有且只
10、安置在与工作基点同一条直线内) 。2) 监测点布设。监测点位置必须选择在通视处, 设立在能反映基坑变形特征的位置或变形监测断面上, 选择合适的反射圆棱镜或 L 型棱镜, 使用观测墩或其他固定装置, 固定好监测棱镜, 并做好保护措施, 一般情况下, 距离基坑 10 cm20 cm 最为合适, 既可避开安全栏杆, 又不影响施工, 还能起到保护作用。基坑边坡顶部的水平位移以及竖向位移的监测点应沿着基坑周边进行设置。其中监测点应重点布设在基坑周边中部及阳角处, 监测点间距不宜大于 20 m, 固定监测点数目不少于 3 个。基坑监测点采用统一规格的18 mm600 mm 钢筋, 钢筋顶部拉上十字, 顶部
11、露出地面 1 cm2 cm, 或焊接至 H 型钢基坑监测标志。4.2 监测方法及精度分析1) 基准点和工作基点的观测采用边角网法, 工作基点的稳定性监测采用后方交会法, 监测时首先进行自由设站 (后方交会法) 。2) 监测点的观测采用极坐标法测量三维坐标, 监测点上安装永久性发射棱镜目标, 实现不同时期 (时段) 重复观测同一目标, 得到不同时期 (时段) 三维坐标。将第一次观测的各点三维坐标 (X io, Yio, Zio) 作为初始观测值, 其后观测周期测量的三维坐标经过气象差分修正后与初始观测值相对比, 从而计算出每个监测点的水平方向位移变形值 (d x, dy) 以及竖向位移变形值 (
12、d z) , 即三维变形值, 从而实现变形监测目的。3) 观测技术要求如表 1 所示。表 1 观测技术要求 下载原表 4.3 监测系统组成监测系统由全站仪、通讯模块、检测软件 (Geo Mo S) 、后视基准和监测点部分组成。其中后视基准点需要定期复测, 一旦发现测站数据有位移, 需要通过后视基准点, 采用后方交会法进行测站数据更正。通讯模块可以选择有线或无线两种。4.4 数据处理分析与信息反馈现场数据记录使用电子手册, 及时进行处理分析。将每次观测到的沉降及位移数据核查无误后, 传输到计算机中, 经过专用软件分析处理, 自动生成监测数据报表。5 结语基坑采用 Geo Mo S 自动监测系统和全自动高精监测机器人组合系统进行监测, 更充分的利用了先进的智能化技术, 为深基坑周边建筑物的保护及监测提供了全新的技术思路;通过对基坑及周边环境的变形监测, 确保了工程顺利进展, 规避了由于环境因素引起的工程暂停、建筑物破损赔偿等风险, 取得了较好的经济效益。采用此监测施工保证了基坑及周边建筑物安全, 是一项具有实用性及经济性的施工工艺创新。参考文献1赵帆.深基坑工程技术的进步与展望J.建筑技术, 2003 (1) :25-26. 2张德民.深基坑施工中监测系统的应用研究J.建筑工程技术与设计, 2005 (17) :23-24.
