静力水准系统在沉降监测中的应用

静力水准系统在沉降监测中的应用
作者：胡云龙；汪大超；





 

       随着科技发展的突飞猛进，自动化监工监测技术应运而生，为城市建设与管理带来巨大便捷和经济效益。而基坑工程的沉降监测，当前仍以传统的监测方法作为主要技术手段，其工作效率低，检测难点大，管理程度低，不能实时反馈数据，影响施工决策，对工程的施工监测和运营监护都提出了严峻的挑战。因此，探索出能适应复杂多变的基坑环境的新技术迫在眉睫。

      静力水准系统是一种应用于监测多点相对沉降的监测系统。其由精密液位测量元件组成，使用连通管将各个独立的静力水准仪连接成统一系统，当监测点高程变化导致一起内液位同步变化时，由一起内浮子或其它传感设备测出其液位变化量，进而能得到出各仪器之间的相对高程变化。具有可靠性高、安装维护方便、适用范围广等特点，是理想的变形测量仪器。静力水准监测技术作为自动化监测手段，在城市建设与管理中心的应用研究成果可在市政重大工程的建设与管理中心得到广泛应用，具有广阔的应用前景。同时其实时的监测成果，将有效及时的指导施工，节约施工成本，具有很好的经济效益和社会效益，可应用于深基坑的沉降监测工程。

2.工程应用

       天津市滨海新区中新生态城某工程拟进行深基坑开挖，基坑东西向长约100m，南北方向宽约150m。地上由独栋多层建筑物组成，地下有一层地下室，基坑开挖深度为16m，因基坑开挖地点距离海边高速路高架桥较劲，同时基坑面积达，土体卸载量大，基坑施工会对周围建筑产生形变影响，因此需对其进行变成监测。该高架桥白天车流量很大，人工检测效率和安全性都得不到保障，只能在夜间车流量较少时实施检测，检测时间较短。因此本项目采用人工监测和静力水准自动化监测相结合的方法来实施，确保了基坑施工对周围建筑的安全。

       该项目在滨海高速路高架桥和基坑附近敏感位置布设沉降监测点，共计19个，采用静力水准仪对监测点进行自动化检测，采用电子水准仪对监测点进行人工水准测量作为对比数据，静力水准仪量程为20mm，按照仪器的标称精度计算测量精度可达到20mm*0.5%=0.1mm。

3.数据分析

现场安装调试完成后，将当日采集的各监测点高程数据设为该监测点初始高程值，使用静力水准监测信息管理系统每天返回一次监测数据，分析知，静力水准自动监测点的沉降变化规律与施工工况、测点与施工区间的相对位置、密切相关：

（1）各监测点沉降量在施工期间均呈持续上升趋势，说明隧工程施工期间对各监测点有明显影响。

（2）在6月24日之前，各监测点沉降量均相对稳定在±1mm之内，由于该时期工程尚未进入全面施工，6月24日加快工程施工进站后，可以看出各监测点的沉降量明显提升，说明静力水准检测信息管理系统的检测结果能及时反映工程施工对建筑结构的影响。

（3）6月24日之后，各监测点沉降量明显不同，这是由于安装位置不同，有的靠近施工现场，说明静力水准检测信息管理系统的监测结果能正确反映不同监测点的沉降趋势和状态。

（4）可以看出，各监测点的静力水准数据图均交替出现多个波峰波谷，说明静力水准系统能正确反映监测点的实际沉降情况，即在工程施工期间监测点受多种因素影响造成的不平衡作用力，其实际沉降趋势是在波动中逐渐变大的状态。此外，将自动化检测变形曲线与人工监测曲线进行对比知，人工监测和静力水准自动化检测的整理沉降趋势基本一致，说明静力水准系统能够正确反映沉降情况，并且，由于静力水准系统采集数据密集，其信息量比人工监测从结果更加丰富。

4、问题和解决方案

静力水准系统在工程实践中能客观迅速地反映出待测区域的变形程度和状态，但在监测过程中也出现了一些困难和问题。

（1）使用静力水准系统式需要每个监测点均安装一台仪器，而产品的生产质量参差不齐，有时会出现设备故障或者线路故障等硬件问题，导致监测数据不能及时反馈到监控中心。解决方法：在监护项目开始前需要对每台仪器进行检定，在监护周期内需要定时检查设备安全和线路。

（2）静力水准系统采用连通管原理，要求所有设备安装在同一水准面上，但在实际工程中受限于现场复杂条件，很难将长距离的静力水准检测安装在同一水准面上。解决方法：采用高程传递，将静力水准设备分组安装在不同的水准面上，各组之间设置转点仪器传递高程值即可。

（3）位于高架桥上的静力水准监测点，在早晚车流量高峰时读数波动比较大，不能客观地反映出基坑施工对待测区域的影响情况。解决方法：选择车流量较少的时间的监测数据作为有效观测数据。

5、小结

通过本次自动化检测，掌握并控制了该基坑沉降检测的变形情况。通过本次检测，保证了项目的运营安全，达到了预期的检测目的。

（1）本工程采用自动化检测技术和人工检测技术相结合的方法对基坑实施了监测，监测成果数据分析表明，自动化检测精度较高，能反映工程施工对附件设施的影响，应用于线性工程师可行的。

（2）由于人工监测不能随时实施，故自动化检测很好的弥补了人工监测的不足，使工程技术人员在施工时能及时了解监测点的变形影响，以便及时调整施工进度和施工方法等。

（3）在监测项目中，对于监测线路过长需要布设多处高程传递点的项目，应关注转点处一起安装和高程传递的精度，提高静力水准系统的数据精度。




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