基坑监测技术
基坑监测是基坑工程施工中的一个重要环节,是指在基坑开挖及地下工程施工过中,对基坑岩土性状、支护结构变位和周围环境条件的变化,进行各种观察及分析工作并将监测结果及时反馈,预测进一步施工后将导致的变形及稳定状态的发展,根据预测确定施工对周围环境造成影响的程度、来指导设计与施工,实现所谓信息化施工。
1 基坑现场监测常用仪器:传统监测仪器主要有水准仪、经纬仪、全站仪、测斜仪、分层沉降仪、应力应变计、钢筋计、土压力计、孔隙水压计、水位计、温度计、低应变动测仪和超声波无损检测(检测支护结构的完整性和强度)等。随着大数据、云计算等先进技术的发展,监测技也逐步实现了数字化和智能化,一般有监控专家系统、智能控制系统、可视化监测软件配套工具,反应时间可控制在1s范围内、采样频率可达100Hz,完全能够做到实时监测为工程建设提供信息化支持。
2 基坑工程现场监测内容及方法
基坑监测通常是指对变形、应力、地下水动态等的监测与分析
(1)变形监测主要指地面、边坡、坑底土体、支护结构(柱、锚、内支撑、连续墙等)、周围建(构)筑物、地下设施等水平或整向位移的监测与分析。
采用目测的方法进行实时巡视,对倾斜、开裂等问题准确进行记录,并进行拍照:用精密光学仪器、全站仪、视准线或收敛计测量水平位移;经纬仪投影测量倾斜;埋设测管、分层沉降仪测量深层土体变形。
(2)应力监测主要指支护结构中受力杆件、土体内应力的监测与分析
预埋应力传感器、钢筋应力计、电阻应变片等原件,埋设土压力盒或应力铲测压仪定杆件或土层中的应力变化。
(3) 地下水动态监测主要指对地下水位、水压力、排水量等的监测与分析。设置地下水观测孔,观测地下水位变化;埋设孔水压力计或钻孔测压仪监测孔水力;对抽水量及含沙量定期观测记录。
3 基坑监测数据处理
基坑监测应科学、准确,及时反馈监测数据,进行数据分析,形成技术成果,包括当日报表、阶段性报告、总结报告,并及时报送,供施工、设计、监理等各方参考决策,对后续施工及类似工程施工予以指导。
新型监测技术
国内外应用于基坑工程监测的技术和方法正在从传统的点式仪器监测向分布式、自化、高精度和远程监测的方向发展。
分布式光纤传感技术一光纤传感器具有抗电道干扰、防水、抗腐蚀和耐久性长等点。分布式光纤传感器体积小、重量轻,便于铺设安装,更重要的是突破了传统点式传的概念,可以测出光纤沿线任一点上的应变、温度和伤等信息,能够捉到被测对象整体应变性状,实现对监测对象的远程分布式监测。
无人机图像处理技术+数学算法的监测技术,利用无人机快速获取基坑图像,建立基点云模型,获取点云数据,结合数学算法计算监测指标,与安全指标对比确定其安全性能智能联网监测技术。在基坑周围埋设监测点,通过GNSS监测,并将数据通过传感器实时传至数据处理平台,自动进行计算与分析,生成变量曲线图,并根据预先设定好的规范值自动预警报警。
基于激光投射和图像识别的基坑监测技术。监测系统工作时。激光发射器将光斑投射到屏幕上,摄像头固定在投射屏幕前正对屏幕,实时采集屏幕上光斑图像。若监测点发生位移,则光斑也会有相应的位移,通过采集图像并进行分析计算,得到光斑的位移,即监测点的位移。见图3-8。
三维激光扫描技术。可以快速准确地完成大型结构的监测工作,并能提供结构表面的三维点数据,从而建立高精度的结构三维模型,效率高、精度高,但造价较高,一般只适用于大坝、矿区等大型工程结构的监测和建模,对小型结构的监测不具备经济性。数值模拟技术。近些年,有限元软件的功能不断完善,计算方法逐步成熟,可根据实际参数建立基坑模型,模拟基坑所处的力学变化状态,得到基坑支护结构及周围土体的位移和内力等结果。由于土体环境较为复杂,而模型是在原基础上简化而成,所以计算结果会存在一定的偏差。
钢支撑伺服式预应力加压稳压系统。由监控站、液压伺服泵站系统、钢套箱组成。伺服系统监控主机与泵站具有自动补偿功能:监控站依据具体工程设计参数、系统采集数据启动自动监控自动补偿功能。当数据超出范围时,监控站发出指令,控制泵站、液压元件、千斤顶等工作,实现钢支撑轴力的伺服监控,保证有效控制轴力及基坑侧墙的位移。同时数据实时存储本地和上传云平台。
目前,我国5G技术领先全球,要充分利用5G互联网技术,开发集数据收集、存储、分析于一体的数据处理平台,避免重要科研数据的泄露和国外由于贸易战等因素带来的使用权限制,使基坑监测技术智能化。
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