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摘要：近些年来，我国的经济和科技日新月异，地铁作为现代城市新型的交通工具，因其快速清洁的特点被国家大力推动发展，地铁工程中的施工技术也在不断的进行创新和进步。其中自动化监测技术就是其中一项非常亮眼的技术，该技术通过软硬件结合的方式，开发地铁基坑自动化监测系统，在地铁基坑中布设多种传感器和机器人来进行数据采集，借助计算机进行分析，全面的检测地铁基坑的变形情况，对于提高我国地铁基坑工程的施工水平有着非常重要的作用。本文中就简述了地铁基坑中自动化监测技术的应用流程以及组成，在此基础上分析某地的地铁工程实例，希望可以对类似的自动化监测技术应用有所帮助。
关键词：地铁基坑、自动化、变形监测、测量机器人、传感器
引言
在地铁基坑工程的施工过程中，监测地铁基坑的变形情况是一项非常重要的工作，这关系到了施工的安全，确保施工可以正常进行，防止意外事故的发生。要想全面保证地铁施工的安全性，需要对以下几个项目进行监测，分别是围护结构(边坡)顶部水平与竖向位移、围护结构体水平位移、支撑轴力以及地下水位等。以前往往使用人工的方式进行监测，监测的效率非常低，监测的数据也不够精准和全面，还很容易受到天气的影响不能够实现全天候监测，对于基坑中安全风险信息的发现和传递都不够迅速，不能够针对实际情况即使调整施工方案，总之，传统的人工监测的方法存在着很多的缺陷，要想提高监测水平，就必须使用现代的自动检测技术，该技术相比人工监测有着众多的优势，可以实现全天候检测、实时传输监测数据，同时可以有效降低人为干预造成的错误，极大程度上提高监测水平，保障地铁施工的安全性。
1 自动化基坑监测
1.1 自动化基坑监测概述
地铁基坑工程中进行自动化监测主要是通过在基坑中合理地布设一定数量的传感器或机器人，采集基坑中的数据，结合现代的网络信息技术，将数据传输到计算机中进行分析，判断基坑中的支护结构是否稳定，是否有变形等情况发生，最大程度上保障施工的安全性。自动检测技术有着精确、有序、自动化、信息化等特点，成为现在基坑监测的主要技术。
图1
1.2 自动化基坑监测流程
自动化基坑监测的技术流程大致分为以下部分:
1.2.1 外业监测数据采集
首先进行的是基坑数据的采集工作，使用传感器或机器人全天候的检测基坑中和基坑安全、支护结构稳定性相关的数据，例如基坑的水平位移、竖向位移等项目，完成数据采集之后，将这些数据传输给计算机中软件系统进行分析。
1.2.2 内业监测数据处理
在内业监测数据的处理方面，有着专业的处理软件，在外业监测数据传输过来之后，软件自动依据这些数据建立出相应的模型，分析出地铁基坑内部的变形情况和支护结构的稳定性。
1.2.3 成果反馈
从下图1中就可以看出，将内业数据的分析结果整理成报告，上传到相应的监测平台上，供施工管理人员进行分析，并采取相应的措施。
1.3 静力水准系统
在自动化检测技术中还有一个非常重要的系统，就是静力水准系统，该系统中主要使用静力水准仪来监测每一个观测点上的偏离程度，在使用过程中，静力水准仪上安装的传感器会检测内部贮液容器中通液管的液位，然后计算机再根据液位的数据计算得出相应观测点偏移程度。
1硬件系统
在实际施工过程中所使用的自动化检测系统主要由硬件和软件两部分系统组成，其中硬件系统主要包含进行数据采集的高精度测量机器人、传感器、监测系统控制箱以及负责进行数据分析的远程数据中心，其具体组成如图2所示。
在地铁基坑的施工过程中需要保证自动检测系统硬件的正常运转，应该定期检查测量机器人的性能和固定式测斜仪、轴力计等传感器的使用情况，保证数据采集的正确有序，施工现场的监测系统控制箱应该放在不妨碍施工的地方，控制相对于自动化检测很重要，集中了工控机、数据存储模块、数据传输模块、控制模块以及电源等多种重要设施。另外，为了保证传感器和机器人采集的数据可以顺利传输到控制箱中，一般选择有线的方式连接控制箱和传感器，控制箱中的数据通过网络传输到远处的数据中心，供数据分析软件进行分析处理，然后将分析结果上传到监测平台。
图2 硬件系统
2软件系统
下图是某地开发的自动化检测软件系统，该软件的主界面如图3所示：
软件系统主要分成两个部分，一个是用来处理监测数据的分析软件，另一部分是用来发布分析成果的监测平台，地铁施工管理人员主要使用该平台来获取地铁基坑之中的情况，依据后台软件的分析报告，判断地铁基坑中的变形情况和支护结构的稳定性，如果存在某些隐患，会及时采取措施加以解决。
该软件系统中集成了地铁基坑的三维位移监测、深层水平位移监测、支撑轴力监测等多个项目的监测界面，同时列出了清晰的目录，方便与管理人员进行查看。
图4 数据发布系统界面
3应用实例
为了更好地分析自动化监测技术在实际地铁基坑施工过程中的应用情况，下面介绍了某地地铁施工过程，该地工程为地下三层地铁车站的建设。车站长 219．7 m，宽 26．5 m，站中心底板埋深 25．5 m，为 2 号线与 6 号线节点换乘站。基坑的支护方式为地下连续墙围护，一共有六道支撑墙。在施工过程中，依据实际情况，需要对基坑支护墙顶的竖向和水平位移、支撑轴力、地下水位等方面进行监测。
3.1基坑墙顶竖向与水平位移自动化监测
基坑墙顶竖向和水平唯一的检测主要使用机器人进行数据采集，两者共用一个监测点，将测量机器人安放在监测点的观测墩上，然后使用数据线将测量机器人和控制箱连接到一起，然后检查是否能够正常进行传输。
在远处的数据中心当中可以选择三维位移监测功能，将测量周期、检测方位等参数设置好，就可以控制测量机器人对基坑墙顶的竖向和水平位移进行监测，确保监测数据无误可用后，就可以将相应的配置文件传输到控制箱中，控制机器人自动进行监测。
3.2基坑墙体深层水平位移自动化监测
基坑墙体深层水平位移自动化检测主要是借助固定式测斜仪获取监测数据，在设备的安装过程中，需要借助绑扎在一起的测斜管和钢筋笼进行监测点的布设，另外，为了保障测斜管通畅，需要在基坑支护围墙建设完成之后对其进行适当的检查和清理。布置固定式测斜仪时需要注意两个测斜仪之间最好保持2m的间距，同时应该保证测斜仪之间连接良好。将固定式测斜仪安装好之后需要进行调试工作，首先应该将测斜管中引出的数据线接到调试仪器中，观察测斜仪是否有数据输出，然后检测输出数据是否正确，一切无误后方可将数据线连接到控制箱中，进行数据的收集和传输。
3.3支撑轴力自动化监测
支撑轴力的自动化监测中使用的监测仪器主要是钢支撑轴力计和砼支撑钢筋计，在安装过程中，需要将这些仪器安装到支护结构重要的支撑位置处，用以监测在这些关键的支撑位置受到的压力。同样，在安装完成后要进行调试，在保证数据采集无误后方可接入到控制箱当中。支撑轴力监测使用的传感器主要测量的是监控点的应力，根据这些应力数据就可以计算得出支撑轴力。
3.4地下水位自动化监测
振弦式水压力计是进行地下水位自动化检测的关键仪器，需要安装在水下的监测点上，用来测量该点的水压值，据此来间接计算出该点的水位。
结语
总而言之，随着时代的发展，在地铁基坑工程中过去传统的人工监测方式已经远远无法满足工程的需求，自动化监测技术正在越来越受到重视，自动化的监测技术的应用水平还有很大的提升空间。另外它在软硬件方面的技术也有待创新和发展，只有不断的进步才能提高基坑的监测水平，充分保障地铁基坑工程施工的安全性。
参考文献
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论文作者:徐东辉
论文发表刊物:《防护工程》2019年第3期
论文发表时间:2019/5/22
标签：基坑论文; 地铁论文; 控制箱论文; 位移论文; 数据论文; 水平论文; 传感器论文; 《防护工程》2019年第3期论文;