本文介紹了基坑監(jiān)測的背景、優(yōu)勢對比分析、設計依據(jù)、系統(tǒng)組成與工作原理、系統(tǒng)特點和優(yōu)勢、監(jiān)測解決方案和實際應用案例分析。其中，變焦視覺位移監(jiān)測儀具有非接觸式、高精度、高效率、低成本等優(yōu)勢，可實時監(jiān)測基坑變形情況，為工程安全決策提供科學依據(jù)。實際應用案例表明，該監(jiān)測系統(tǒng)能夠有效保障基坑開挖過程中的穩(wěn)定安全，評價基坑的穩(wěn)定性能并為后續(xù)工程措施提供設計依據(jù)。
基坑監(jiān)測的背景
隨著城市建設的發(fā)展，基坑深度和規(guī)模也在不斷擴大。基坑工程易受到土體性質(zhì)、鄰近建筑物、地下水位、周邊交通等環(huán)境，以及設計合理性和施工工序的影響；可能引發(fā)不可預測的安全事故。
然而，傳統(tǒng)的基坑監(jiān)測方法往往依賴于人工測量和定期巡查的低效手段，普通的自動化監(jiān)測設備存在精度不夠、施工布線成本高等問題，已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化高精度、實時性、高效率、低成本的監(jiān)測需求；因此，變焦視覺位移監(jiān)測儀應運而生。
系統(tǒng)組成與工作原理
變焦視覺位移計監(jiān)測系統(tǒng)集光學、機械、電子、邊緣計算、AI識別、云平臺軟件等技術為一體的自動化系統(tǒng)。系統(tǒng)由編碼靶標、變焦視覺位移監(jiān)測儀、安銳云及多終端組成。基于變焦機器視覺原理，采用特殊波段成像識別技術和無源靶標，將監(jiān)測數(shù)據(jù)實時傳輸至安銳測控云平臺，實現(xiàn)非接觸式大空間、多斷面、多測點的高精度水平、豎向位移的自動化監(jiān)測。
系統(tǒng)特點和優(yōu)勢
非接觸式二維位移監(jiān)測：無需在每個測點上都安裝儀器設備，只需安裝或貼裝一個靶標即可實現(xiàn)二維位移監(jiān)測。
多斷面，多靶標自動掃描測量：基于變焦自動控制鏡頭，遠近的靶標均可清晰成像，實現(xiàn)多個斷面，多個靶標測點的自動化監(jiān)測。
無需額外照明補光：新一代夜視技術，采用特殊波段成像，無需外加補光燈及照明設備，簡化了系統(tǒng)的組成。
④微米級高精度測量：采用高分辨率圖像傳感器及亞像素技術，精度可達微米級。
無源靶標，無需供電排線：采用無源靶標，可以是定制的靶標、一塊金屬片、打印的紙張甚至是噴涂的靶標均可清晰成像識別，無需排線供電。
本解決方案圍繞變焦視覺位移監(jiān)測儀在基坑項目的應用進行設計，主要對基坑結構的表面位移進行監(jiān)測，包括水平位移監(jiān)測、豎向位移監(jiān)測和裂縫監(jiān)測等。同時，系統(tǒng)還可以間接進行地下水位、降雨量、溫濕度等，全面反映基坑表面的變形狀態(tài)，為工程安全決策提供科學依據(jù)。
監(jiān)測點位布置
測點布設需按照設計院的基坑設計文件、地質(zhì)勘察文件、抗震防護等級、支護樁直徑以及結構受力計算來得到結構性能指標，進而將測點布設在基坑的關鍵位置，同時在基坑高差較大等薄弱部位增加測點數(shù)量，以保證結構的安全。
監(jiān)測點的布置應滿足監(jiān)控要求：監(jiān)測點應布置在內(nèi)力及變形關鍵特征點上，確保能夠程度地反映該區(qū)域的實際狀態(tài)及其變化趨勢。
監(jiān)測點數(shù)量與間距的確定：開挖深度不同的基坑，其監(jiān)測點間距也有所不同。例如，開挖深度不超過7m的三級基坑，監(jiān)測點間距不大于20m；而開挖深度超過7m的一、二級基坑，監(jiān)測點間距不大于10m。此外，每一典型坡段應至少設置3個監(jiān)測點。
特殊位置的監(jiān)測點布置：對于支撐內(nèi)力較大或在整個支撐系統(tǒng)中起控制作用的桿件上，應設置監(jiān)測點。同時，基坑每邊中部、陽角處和地質(zhì)條件復雜的區(qū)段也應布置監(jiān)測點。
④ 便于監(jiān)測與減少干擾：監(jiān)測點的位置應避開障礙物，便于監(jiān)測。同時，監(jiān)測點的布置應不妨礙監(jiān)測對象的正常工作，并應減少對施工作業(yè)的不利影響。
考慮現(xiàn)場具體情況：監(jiān)測點的位置，包括間距，以及距基坑邊坡邊緣的距離，應根據(jù)現(xiàn)場具體情況而定，可減少支護樁的監(jiān)測距離，來獲取更完整的基坑形變趨勢。
監(jiān)測設備安裝
首先需要對監(jiān)測儀安裝點進行科學合理的選址和布局，務必確保儀器和所有測點靶標之間能夠通視，全面覆蓋基坑的重要區(qū)域和關鍵設施。變焦視覺位移監(jiān)測儀一般在基坑的四角穩(wěn)固的位置（安裝位置如圖）各安裝一臺，（若無硬化的路面，需澆筑邊長為600mm立方體混凝土基礎，預埋鋼支架，保證監(jiān)測儀的墩臺的穩(wěn)固，因為變焦視覺為高精密儀器，墩臺稍微的熱脹冷縮都將會影響監(jiān)測精度）。
同時需調(diào)整變焦視覺位移監(jiān)測儀位置，使靶標在視野的正中間，但靶標不能與主機完全處于同一直線，避免視野中的靶標相互有所遮擋。
根據(jù)項目特點，基坑安裝好一定數(shù)量的靶標后，接上電源，無需現(xiàn)場進行復雜的靶標框選和調(diào)試，即可實現(xiàn)基坑水平位移、沉降、樁身傾斜（傾斜監(jiān)測方向與監(jiān)測儀法線方向垂直）的二維位移自動化監(jiān)測，機器自動識別視野范圍內(nèi)的靶標，非接觸式測量，無需拉線布線安裝傳感器，節(jié)省勞動力、成本，方便快捷，巡回掃描監(jiān)測。通過編碼靶標對圍護結構變形情況的監(jiān)測，可以實時了解基坑施工的整體穩(wěn)定性和安全性。
若基坑的邊寬度較小的長條形深基坑，則只需在一側安裝一臺即可實現(xiàn)兩端圍護結構水平位移、沉降、樁身傾斜的自動化監(jiān)測，實測測點可達1000個，理論還可增加測點數(shù)量，且靶標大小一致，監(jiān)測長度可達400米，測點只需要安裝靶標即可，無需拉線布線安裝傳感器，方便快捷，巡回掃描監(jiān)測，測點數(shù)量越多，相對的監(jiān)測頻率會降低。
在可能發(fā)生地表沉降的地方安裝測點靶標，將監(jiān)測儀安裝在遠離沉降區(qū)域的穩(wěn)定地域，且能看見所有地表沉降區(qū)域靶標的地方，然后再插上電源，手動框選靶標或監(jiān)測儀智能識別視野范圍內(nèi)的靶標，即可實現(xiàn)基坑地表沉降監(jiān)測，還可實現(xiàn)沉降區(qū)域測點的振動頻率高頻采集。通過編碼靶標對基坑地表沉降情況的監(jiān)測，可以實時了解基坑的整體穩(wěn)定性和安全性。
變焦視覺位移監(jiān)測儀可間接完成其他影響基坑的穩(wěn)定性因素（降雨量、溫濕度、土壤含水率、土體內(nèi)部測斜、土壓力等），僅需在儀器接口接入環(huán)境監(jiān)測傳感器（或其他監(jiān)測項的傳感器）即可，無需外加網(wǎng)關采集器、重新拉線，實現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測和位移監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合分析，以不同的角度剖析基坑穩(wěn)定性，更準確地評估基坑的穩(wěn)定性，從而采取有效的措施來預防地質(zhì)災害的發(fā)生。
