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标题: 自动化监测技术在深基坑工程中的应用与实践——以某地... [打印本页]
作者: 脏脏羊 时间: 前天 13:41
标题: 自动化监测技术在深基坑工程中的应用与实践——以某地...
本帖最后由 脏脏羊 于 2025-5-16 13:41 编辑
随着城市地下空间开发向更深、更广维度发展,深基坑工程的安全监测面临前所未有的挑战。本文以某城市地铁车站深基坑工程为研究对象,系统阐述了自动化监测技术的工程应用实践,通过对比传统人工监测方法,验证了自动化技术在提升监测精度、效率和预警能力方面的显著优势。
1. 工程概况与技术挑战1.1 项目背景某城市地铁枢纽站深基坑工程具有"三深一难"特点:
- 开挖深度深:最大挖深28.5m,局部电梯井区域达32m
- 地下水埋深深:承压水头位于地面下15m处
- 周边环境复杂:最近建筑物距基坑仅6.2m(0.22H)
- 施工难度大:需穿越3层不同地质单元
1.2 监测技术难点- 传统人工监测频率(2次/天)无法捕捉支护结构动态响应
- 人工读数误差导致累计偏差可达±1.5mm/m
- 数据反馈滞后(≥4小时)影响应急决策
- 夜间及恶劣天气监测存在盲区
2. 自动化监测系统构建2.1 系统架构设计采用"三层五域"架构体系:
感知层:高精度传感器阵列 ├── 支护结构监测域(测斜管+应变计) ├── 周边环境监测域(静力水准仪+裂缝计) ├── 地下水监测域(渗压计+水位计) ├── 支撑轴力监测域(振弦式传感器) └── 施工荷载监测域(土压力盒)传输层:多模融合网络 ├── 工业以太网(主干网络) └── LoRa无线自组网(移动节点)平台层:智能分析中枢 ├── 实时数据库(时序数据压缩存储) └── 预警决策引擎(多参数耦合分析)
2.2 关键传感器选型[td]
监测参数 | 传感器类型 | 精度指标 | 采样频率 |
支护桩水平位移 | MEMS测斜仪 | ±0.02mm/m | 10Hz |
支撑轴力 | 振弦式应力传感器 | ±0.1%FS | 1Hz |
地下水位 | 激光水位计 | ±1mm | 0.1Hz |
地表沉降 | 静力水准系统 | ±0.3mm/km | 5Hz |
在基坑周边设置6个边缘计算网关:
- 采用NVIDIA Jetson Xavier NX模块
- 实现数据预处理(降噪、异常值剔除)
- 本地存储72小时原始数据
- 无线传输功耗<15W
3. 监测数据对比分析
3.1 精度对比试验选取典型监测点CX05进行72小时连续观测:
[td]
时间点 | 人工测量值(mm) | 自动监测值(mm) | 差异率 |
开挖8m | 12.3 | 12.45 | 1.2% |
开挖15m | 28.6 | 29.12 | 1.8% |
暴雨期间 | 34.2* | 36.75 | 7.5% |
(*人工测量受天气影响数据缺失) |
| |
|
3.2 效率提升分析[td]指标 | 人工监测 | 自动监测 | 提升倍数 |
单次测量耗时 | 45分钟 | 实时 | ∞ |
日有效数据量 | 2组 | 1440组 | 720倍 |
异常识别响应速度 | 6小时 | <3分钟 | 120倍 |
4. 工程预警案例
4.1 典型预警事件支撑轴力突变预警:
- 时间:2023年5月18日03:12
- 位置:ZC03支撑点
- 系统反应:
- 03:12:30 轴力从1568kN跃升至1824kN(超黄色预警值)
- 03:13:15 触发二级报警(声光报警+短信推送)
- 03:25 现场确认支撑垫块失稳
- 03:40 完成临时加固
4.2 预警准确性统计[td]
预警级别 | 触发次数 | 有效预警 | 误报率 |
一级 | 23 | 21 | 8.7% |
二级 | 7 | 7 | 0% |
三级 | 2 | 2 | 0% |
5. 综合效益评估
5.1 直接经济效益- 减少监测人工成本约65万元
- 避免事故损失预估达1200万元
- 缩短工期18天(节省管理费84万元)
5.2 技术效益- 获取10.8亿条高质量监测数据
- 建立深基坑数字孪生模型
- 形成3项发明专利技术
6. 经验总结与展望
6.1 实施经验- 传感器防护:研发专用防潮外壳(IP68等级)
- 供电保障:太阳能-超级电容混合供电系统
- 标定方法:建立现场动态标定流程
6.2 未来改进方向- 引入北斗三代高精度定位(亚毫米级)
- 开发基于数字孪生的预测性维护系统
- 探索AI驱动的自主决策机制
本工程实践表明,自动化监测技术将深基坑安全控制从"被动应对"转变为"主动预防",监测数据准确率提升至99.2%,成功预警全部7次重大风险,为类似工程提供了可复制的技术范式。随着5G+AI技术的深度融合,深基坑监测将向"无人化、智能化"方向持续演进。
(注:文中数据来自实际工程监测报告,部分参数已做脱敏处理)
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