技术领域
[0001] 本
发明涉及高填方变形监测领域，特别是一种高填方变形无线远程综合监测系统及安装监测方法。
背景技术
[0002] 在“18亿亩耕地”不能触碰的红线下，山区城镇化建设和“一带一路”战略实施所需求的建设用地，大多通过削山填沟造地的方式来解决，削山填沟即会产生大量的高填方地基和高填方边坡。如山西吕梁机场最大填方81.9m，四川九黄机场最大填筑高度达102m的高填方机场工程；另外，十堰、兰州和延安都正在进行大规模的平山造地工程，2012年开始兰2 2
州新区平整土地约25km ，延安一期工程（北区）造地10.5km ，最大填土厚度105m，是目前世界上黄土地区规模最大的填方工程。这些高填方工程均存在不均匀沉降或侧向变形，其原因复杂：①山区和丘陵地区，地形高差大、工程地质条件与
水文地质条件复杂；②高填方地基土石方量大，工期长，不均匀沉降和工后沉降难以控制；③高填方工程在建设过程中，会产生大量新的挖、填方高边坡；④高填方施工均会破坏原始地形，改变地表水径流及
地下水渗流路径，造成土体强度变化，严重时引发填方湿化变形或滑坡等灾害。时有发生的高填方边坡滑塌灾害不断挑战着削山填沟造地战略的科学性，如宜昌三峡机场滑坡、
云南丽江机场滑坡、贵州某机场滑坡、九黄机场滑坡、攀枝花机场多次滑坡等均造成了重大生命财产损失或严重社会影响；因此需要进行综合监测。
[0003] 截至目前，有关高填方的专
门技术规范尚未形成，高填方设计和施工均处于初级的经验积累阶段。因为设计方法不成熟，高填方施工过程中，工程师们常采用所谓的信息化施工技术，即通过人工频繁的变形观测监控施工过程（目前高填方常规监测项目及监测方法见表1），并及时将观测成果反馈，供决策者调整设计和施工时参考，但这只能依赖于工程师们的经验判断，而且，上述信息化施工技术多显得盲目与被动。如表1中高填方表面变形监测和内部变形的水平位移监测方法均过于传统，且测量干扰因素多、误差大、耗时费
力、无法达到实时监测；内部变形的分层沉降监测的仪器施工不便、埋设沉降管的部位不便进行
压实施工作业、强夯或冲击碾压施工易破坏；地下水监测一般只监测水位，高填方施工过程和工后的
含水量、孔隙水压力及土压力变化未见综合监测实例。因此，高填方变形设计与施工经验不足，事故多发。
[0004] 表1 高填方常规监测项目及监测方法
[0005]
[0006] 解决此问题最有效的途径就是开发一种新的监测系统，伴随施工过程和工后对高填方进行综合实时原位监测，其中高填方地基主要监测分层沉降与总沉降、土压力、孔隙水压力及含水量
时空变化；高填方边坡主要监测坡顶沉降、深层水平位移、坡体内部孔隙水压力时空变化。本系统的安装实施可真正实现信息化设计和施工，有效减少高填方施工过程或工后沉降，对高填方边坡变形及地下水环境改变等可能引发的地质灾害提前预警，且具有重要的社会和经济效益。
发明内容
[0007] 本发明的目的是提供一种高填方变形无线远程综合监测系统及安装监测方法。
[0008] 本发明是高填方变形无线远程综合监测系统及安装监测方法，高填方变形无线远程综合监测系统，由
传感器系统1、
数据采集系统9、无线传输系统13和数据管理分析系统17构成，高填方施工过程中和工后的多种信息能通过
传感器系统1和数据采集系统9采集、存储数据，经过无线传输系统13将数据
信号传递到监测单位上网电脑21的数据管理分析系统17；
[0009] 传感器系统1包括监测高填方地基27总沉降和分层沉降的单点沉降计2、监测高填方地基27不同填高土层土压力的土压力盒5、监测高填方地基27不同填高土层内孔隙水压力的孔隙水压力计6、监测高填方地基27不同填高土体内含水量的
土壤湿度传感器7和监测高填方边坡28不同填高坡体内孔隙水压力的孔隙水压力计6、监测高填方边坡28不同填高坡体深层水平位移的测斜仪8；各传感器伴随填土施工埋设到设计点位，通过测试
导线3与数据采集系统9连接，埋设测试导线3前套上PVC
钢丝软管4；
[0010] 数据采集系统9依据接入各传感器
信号传输的不同有A型数据采集模
块10和I型数据采集模块11，二者通过
太阳能供电设备12供电；其中单点沉降计2、土压力盒5和孔隙水压力计6属于智能型弦式传感器，用A型数据采集模块10采集数据；测斜仪8
输出电压信号，用I型数据采集模块11采集数据，土壤湿度传感器7输出
电流信号，根据其
软件通讯协议，添加高精密
电阻后，将电流信号转变为电压信号，接入I型数据采集模块11采集数据；数据采集系统9的各采集模块用测试导线3
串联；
[0011] 无线传输系统13包括DTU手机上网模块14、GRPS无线数据互联网15和DNS域名解析16；其中域名服务商提供的域名设置到现场的DTU手机上网模块14中，通过太阳能供电设备
12供电，用户电脑在现场或远程通过域名服务商提供的登录软件，建立使用者电脑的IP与域名联系；现场DTU手机上网模块14通过GRPS无线数据互联网15上网，经DNS域名解析16找到与该域名对应的IP地址，实现传感器采集的数据无线远程传输；
[0012] 数据管理分析系统17包括DSC无线数据系统18、UDP联系19和
数据库20；其中DSC无线数据系统18在使用者的上网电脑上安装，利用GRPS无线数据互联网15的互联网功能，通过约定域名的方式，建立DTU手机上网模块14与上网电脑之间的UDP联系19，采集积累数据、形成数据库20。
[0013] 高填方变形无线远程综合监测系统的安装监测方法，其所包含的步骤如下：
[0014] A、传感器系统1埋设安装：
[0015] （1）单点沉降计2埋设安装：
[0016] ①原地基平整、清理后，根据监测方案确定测试点并钻孔，孔径在90mm 127mm之~间，钻孔铅垂，孔深达到基岩；
[0017] ②根据孔深计算出所需加长杆的长度，并配齐加长杆接头；
[0018] ③将底层锚头、PVC管、拉杆组成的底层锚固组件与一节加长杆相连接，然后往PVC管内注满
混凝土浆；
[0019] ④将尼龙绳一端与PVC管上麻绳相连，绳长至少比孔深长3m；
[0020] ⑤将灌好浆的锚固组件插入孔内，下放至孔口处连接下一节加长杆，继续插入孔内并连接下一节加长杆，直至将所有加长杆连接完后最后连接单点沉降计；
[0021] ⑥用力向下压孔口处的最后一节加长杆，直到把底层锚头压至基岩、压不动为止；
[0022] ⑦底层锚头安装到位后，用力拉尼龙绳，PVC管被拉出孔底，混凝土浆沉入孔底，锚固底层锚头，然后剪断尼龙绳；
[0023] ⑧用综合测试仪对单点沉降计2进行全程监控，保证单点沉降计2处于最大量程的状态；
[0024] ⑨用沙子回填，压实；
[0025] ⑩装好单点沉降计2后，将测试导线3套上PVC钢丝软管4，挖槽引出至高填方坡脚处，待下一步施工；
[0026] 伴随高填方施工的进行，在不同设计标高处安装多个单点沉降计2，并将测试导线3套上PVC钢丝软管4，挖槽引出至高填方坡面处，待下一步施工；如此，即可实时监测高填方地基27施工过程和工后不同填高土体处的分层沉降和总沉降；
[0027] （2）土压力盒5埋设安装：
[0028] ①原地基平整、清理后，根据监测方案确定测试点并挖孔，挖孔深约40cm，孔径不小于30cm；
[0029] ②土压力盒5承压膜面朝上放入孔内，底部填入10cm深中砂压实垫平，用水平尺控制将土压力盒5安装水平；
[0030] ③在其周围
覆盖30cm厚的中砂，压实；
[0031] ④土压力盒5的测试导线3套上PVC钢丝软管4进行保护，挖槽引出至高填方坡脚处，待下一步施工；
[0032] 伴随高填方施工的进行，在不同设计标高处安装多个土压力盒5，并将测试导线3套上PVC钢丝软管4，挖槽引出至高填方坡面处，待下一步施工；如此，即可实时监测高填方地基27施工过程和工后不同填高土体处所受压力；
[0033] （3）孔隙水压力计6埋设安装：
[0034] ①原地基平整、清理后，根据监测方案确定测试点并挖孔，挖孔深约40cm，孔径不小于20cm；
[0035] ②孔隙水压力计6竖直放入孔内，底部填入5cm深中砂压实垫平，在其周围用中砂填满、压实；
[0036] ③孔隙水压力计6的测试导线3套上PVC钢丝软管4进行保护，挖槽引出至高填方坡脚处，待下一步施工；
[0037] 伴随高填方施工的进行，在高填方地基和高填方边坡不同设计标高处分别安装多个孔隙水压力计6，并将测试导线3套上PVC钢丝软管4，前者挖槽引出至高填方坡面处，后者在高填方边坡平台上适当保护，待下一步施工；如此，即可实时监测高填方施工过程和工后不同填高处地基和边坡内部土体孔隙水压力的大小；
[0038] （4）土壤湿度传感器7埋设安装：
[0039] ①原地基平整、清理后，根据监测方案确定测试点并挖孔，挖孔深约40cm，孔径不小于20cm；
[0040] ②用填料制作泥浆，土壤湿度传感器7竖直插入孔内，底部填入5cm深中砂压实垫平，在其周围用泥浆填满；
[0041] ③土壤湿度传感器7的测试导线3套上PVC钢丝软管4进行保护，挖槽引出至高填方坡脚处，待下一步施工；
[0042] 伴随高填方施工的进行，在不同设计标高处安装多个土壤湿度传感器7，并将测试导线3套上PVC钢丝软管4，挖槽引出至高填方坡面处，待下一步施工；如此，即可实时监测高填方地基27施工过程和工后不同填高土体处含水量的大小；
[0043] （5）测斜仪8埋设安装：
[0044] ①高填方边坡施工至设计标高处后，将平台平整、清理后，根据监测方案确定测试点并钻孔，孔径为127mm，钻孔铅垂，孔深达到基岩；
[0045] ②根据实际孔深，把测斜管一节一节连接起来、放入孔内，节与节需连紧，用土工布缠绕2 3圈把接头部分全部包裹，最后在土工布两端用塑料扎带或细
铁丝扎牢，防止泥沙~从接头部位进入管内；
[0046] ③根据孔深和滑动式倾
角综合
探头自身长度计算出所需加长杆的长度，并配齐加长杆万向接头；
[0047] ④采用万向接头和加长杆将滑动式倾角综合探头连接，下放至孔口处连接下一节加长杆，继续插入孔内并连接下一节加长杆和滑动式倾角综合探头，直至将所有滑动式倾角综合探头连接下放完后，将其固定在管口处，并将管口包裹严实；
[0048] ⑤测斜仪8的测试导线3套上PVC钢丝软管4进行保护，在高填方边坡28平台上挖槽适当保护，待下一步施工；
[0049] 伴随高填方施工的进行，在高填方边坡不同设计标高处分别安装测斜仪8，并将测试导线3套上PVC钢丝软管4，后者在高填方边坡平台上适当保护，待下一步施工；如此，即可实时监测高填方施工过程和工后不同填高处边坡内部土体侧向位移的大小；
[0050] B、数据采集系统9设计与安装：
[0051] 单点沉降计2、土压力盒5和孔隙水压力计6属于智能型弦式传感器，用A型数据采集模块10采集数据，根据接入测试导线3线路个数的多少，选择1A、8A、16A和32A四种A型数据采集模块10进行组合，组合模块的总通道数等于或略大于传感器个数；测斜仪8输出电压信号，用I型数据采集模块11采集数据，土壤湿度传感器7输出电流信号，根据其软件通讯协议，添加高精密电阻后，电流信号转变为电压信号，接入I型数据采集模块11实现实时无线远程监测，根据接入测试导线3线路个数的多少，选择1I、8I、16I和32I四种I型数据采集模块11进行组合，组合模块的总通道数等于或略大于传感器个数；
[0052] 根据不同填方高度处埋设传感器的个数，考虑A型数据采集模块10和I型数据采集模块11的布设
位置及个数，同时使得各传感器接入采集模块的测试导线3最短、施工过程中采集数据最大化；采集模块具体安装步骤如下：
[0053] ①根据现场实际情况，确定数据采集系统埋入地下或固定在适合位置，修筑若干附属构筑物，分别安装A型数据采集模块10或I型数据采集模块11及太阳能供电设备12；
[0054] ②将采集模块的塑料盖螺丝拧出，打开
盖子，将传感器输出线从防水接头处接入盒体内的接线
端子，线的
颜色与
接线柱的标识对应，拧紧接线柱和防水接头；
[0055] ③连接好电源线和485通讯线；在计算机端连接USB转485转换线，转换线485端与采集模块485线相连；在计算机上安装总线型传感器软件和转换线的驱动；
[0056] ④给采集模块供电，
电路启动检测一次，如果绿灯亮后熄灭，则确定仪器和传感器连接正常；当传感器未连接好时绿灯闪烁后熄灭，重新连接传感器线；
[0057] ⑤打开计算机总线型传感器软件，对采集模块各项功能进行测试；
[0058] C、无线传输系统13安装与调试：
[0059] ①将各附属结构内的数据采集模块用测试导线3串联；
[0060] ②将域名服务商提供的域名设置到现场的DTU手机上网模块14中；
[0061] ③当电脑通过域名服务商提供的软件登录成功，即将使用者电脑的IP与域名建立联系；现场DTU手机上网模块14通过GRPS无线数据互联网15上网，经DNS域名解析16找到该域名对应的IP地址，即使用者的上网电脑；
[0062] ④安装手机上网流量卡，进行调试；
[0063] D、数据管理分析系统17安装：
[0064] ①在使用者的上网电脑安装DSC无线数据系统18，利用GRPS无线数据互联网15的互联网功能，通过约定域名的方式，建立DTU手机上网模块14与上网电脑间的UDP联系19；
[0065] ②运行花生壳程序，登陆相应域名，等待花生壳将域名解析为对应的IP地址；
[0066] ③启动服务，选择UDP联系19模式，拨打手机终端中放置的电话卡，将终端唤醒，使终端登录到因特网；
[0067] ④等待一段时间后，时间视手机终端所在地的移动信号和电脑所联因特网状态而异，手机终端登录到软件上，在软件中出现终端登录号；
[0068] ⑤点击相应的终端号码，则此终端号码会在选择操作对象的终端号码框中出现；
[0069] ⑥设置相应的模块编号、模块类型即可跟有线采集一样进行其它操作；
[0070] E、监测系统实施：
[0071] 设备布置调试好后，读取各测点的监测值，待数据稳定可信后，取三次监测数据的平均值作为初始监测值；在DSC无线数据系统18中设置监测
频率，建立数据库20，通过上网电脑自动采集监测数据；监测频率根据现场施工进度灵活变化，在正常施工阶段，频率设置为白天和夜晚每１h／次，在未施工和施工关键阶段，监测频率相应的减小和增大；
[0072] 监测单位上网电脑21采集到的数据通过互联网传递到建设单位上网电脑22、设计单位上网电脑23和施工单位上网电脑24，实现高填方变形无线远程综合监测。
[0073] 本发明的有益之处在于能够对高填方施工过程与工后进行实时综合监测，有效解决高填方在时间和空间上变形与稳定监测难问题，具有高
精度、自动化、实时化、远程控制的优点。
附图说明
[0074] 图1为高填方变形无线远程综合监测系统构成示意图，图2为工况一监测点剖面布置图，图3为监测点平面布置示意图，图4为工况二监测点剖面布置图，图5为工况三监测点剖面布置图，图6为工况四监测点剖面布置图，图7为高填方监测无线传输示意图，附图标记及对应名称为：1—传感器系统，2—单点沉降计，3—测试导线，4—PVC钢丝软管，5—土压力盒，6—孔隙水压力计，7—土壤湿度传感器，8—测斜仪，9—数据采集系统，10—A型数据采集模块，11—I型数据采集模块，12—太阳能供电设备，13—无线传输系统，14—DTU手机上网模块，15—GRPS无线数据互联网，16—DNS域名解析，17—数据管理分析系统，18—DSC无线数据系统，19—UDP联系，20—数据库，21—监测单位上网电脑，22—建设单位上网电脑，23—设计单位上网电脑，24—施工单位上网电脑，25—机场跑道，26—试验段，27—高填方地基，28—高填方边坡。
具体实施方式
[0075] 本发明是高填方变形无线远程综合监测系统及安装监测方法，高填方变形无线远程综合监测系统，由传感器系统1、数据采集系统9、无线传输系统13和数据管理分析系统17构成，高填方施工过程中和工后的多种信息能通过传感器系统1和数据采集系统9采集、存储数据，经过无线传输系统13将数据信号传递到监测单位上网电脑21的数据管理分析系统17；
[0076] 传感器系统1包括监测高填方地基27总沉降和分层沉降的单点沉降计2、监测高填方地基27不同填高土层土压力的土压力盒5、监测高填方地基27不同填高土层内孔隙水压力的孔隙水压力计6、监测高填方地基27不同填高土体内含水量的土壤湿度传感器7和监测高填方边坡28不同填高坡体内孔隙水压力的孔隙水压力计6、监测高填方边坡28不同填高坡体深层水平位移的测斜仪8；各传感器伴随填土施工埋设到设计点位，通过测试导线3与数据采集系统9连接，埋设测试导线3前套上PVC钢丝软管4；
[0077] 数据采集系统9依据接入各传感器信号传输的不同有A型数据采集模块10和I型数据采集模块11，二者通过太阳能供电设备12供电；其中单点沉降计2、土压力盒5和孔隙水压力计6属于智能型弦式传感器，用A型数据采集模块10采集数据；测斜仪8输出电压信号，用I型数据采集模块11采集数据，土壤湿度传感器7输出电流信号，根据其软件通讯协议，添加高精密电阻后，将电流信号转变为电压信号，接入I型数据采集模块11采集数据；数据采集系统9的各采集模块用测试导线3串联；
[0078] 无线传输系统13包括DTU手机上网模块14、GRPS无线数据互联网15和DNS域名解析16；其中域名服务商提供的域名设置到现场的DTU手机上网模块14中，通过太阳能供电设备
12供电，用户电脑在现场或远程通过域名服务商提供的登录软件，建立使用者电脑的IP与域名联系；现场DTU手机上网模块14通过GRPS无线数据互联网15上网，经DNS域名解析16找到与该域名对应的IP地址，实现传感器采集的数据无线远程传输；
[0079] 数据管理分析系统17包括DSC无线数据系统18、UDP联系19和数据库20；其中DSC无线数据系统18在使用者的上网电脑上安装，利用GRPS无线数据互联网15的互联网功能，通过约定域名的方式，建立DTU手机上网模块14与上网电脑之间的UDP联系19，采集积累数据、形成数据库20。
[0080] 根据以上所述的高填方变形无线远程综合监测系统，对于所有山区修筑公路、铁路、机场、房屋建筑的填方高度大于20m的深挖高填项目，其高填方地基27或高填方边坡28变形和稳定采用单点沉降计2、土压力盒5、孔隙水压力计6、土壤湿度传感器7、测斜仪8组成的传感器系统1，通过数据采集系统9采集数据、经过无线传输系统13进行无线远程传输，最后通过使用者的上网电脑安装的数据管理分析系统17进行无线远程综合监测，监测频率根据施工进度和关键工况设定。
[0081] 根据以上所述的高填方变形无线远程综合监测系统，对于所有填方高度大于20m的深挖高填项目，其高填方地基27在施工过程和工后的沉降变形通过不同埋深的单点沉降计2进行监测，即随着填方高度的增加，在不同设计高度处钻孔至原地面以下稳定持力层，埋设多个单点沉降计2，通过数据采集系统9既可测得分层沉降又可测得总沉降。
[0082] 根据以上所述的高填方变形无线远程综合监测系统，对于所有采用土壤湿度传感器7监测地基土含水量的项目，根据土壤湿度传感器7软件通讯协议，添加高精密电阻，将其电流信号转变为电压信号，接入I型数据采集模块11实现实时无线远程监测，采用高精密电阻型号为510Ω、15W。
[0083] 高填方变形无线远程综合监测系统的安装监测方法，其所包含的步骤如下：
[0084] A、传感器系统1埋设安装：
[0085] （1）单点沉降计2埋设安装：
[0086] ①原地基平整、清理后，根据监测方案确定测试点并钻孔，孔径在90mm 127mm之~间，钻孔铅垂，孔深达到基岩；
[0087] ②根据孔深计算出所需加长杆的长度，并配齐加长杆接头；
[0088] ③将底层锚头、PVC管、拉杆组成的底层锚固组件与一节加长杆相连接，然后往PVC管内注满混凝土浆；
[0089] ④将尼龙绳一端与PVC管上麻绳相连，绳长至少比孔深长3m；
[0090] ⑤将灌好浆的锚固组件插入孔内，下放至孔口处连接下一节加长杆，继续插入孔内并连接下一节加长杆，直至将所有加长杆连接完后最后连接单点沉降计；
[0091] ⑥用力向下压孔口处的最后一节加长杆，直到把底层锚头压至基岩、压不动为止；
[0092] ⑦底层锚头安装到位后，用力拉尼龙绳，PVC管被拉出孔底，混凝土浆沉入孔底，锚固底层锚头，然后剪断尼龙绳；
[0093] ⑧用综合测试仪对单点沉降计2进行全程监控，保证单点沉降计2处于最大量程的状态；
[0094] ⑨用沙子回填，压实；
[0095] ⑩装好单点沉降计2后，将测试导线3套上PVC钢丝软管4，挖槽引出至高填方坡脚处，待下一步施工；
[0096] 伴随高填方施工的进行，在不同设计标高处安装多个单点沉降计2，并将测试导线3套上PVC钢丝软管4，挖槽引出至高填方坡面处，待下一步施工；如此，即可实时监测高填方地基27施工过程和工后不同填高土体处的分层沉降和总沉降；
[0097] （2）土压力盒5埋设安装：
[0098] ①原地基平整、清理后，根据监测方案确定测试点并挖孔，挖孔深约40cm，孔径不小于30cm；
[0099] ②土压力盒5承压膜面朝上放入孔内，底部填入10cm深中砂压实垫平，用水平尺控制将土压力盒5安装水平；
[0100] ③在其周围覆盖30cm厚的中砂，压实；
[0101] ④土压力盒5的测试导线3套上PVC钢丝软管4进行保护，挖槽引出至高填方坡脚处，待下一步施工；
[0102] 伴随高填方施工的进行，在不同设计标高处安装多个土压力盒5，并将测试导线3套上PVC钢丝软管4，挖槽引出至高填方坡面处，待下一步施工；如此，即可实时监测高填方地基27施工过程和工后不同填高土体处所受压力；
[0103] （3）孔隙水压力计6埋设安装：
[0104] ①原地基平整、清理后，根据监测方案确定测试点并挖孔，挖孔深约40cm，孔径不小于20cm；
[0105] ②孔隙水压力计6竖直放入孔内，底部填入5cm深中砂压实垫平，在其周围用中砂填满、压实；
[0106] ③孔隙水压力计6的测试导线3套上PVC钢丝软管4进行保护，挖槽引出至高填方坡脚处，待下一步施工；
[0107] 伴随高填方施工的进行，在高填方地基和高填方边坡不同设计标高处分别安装多个孔隙水压力计6，并将测试导线3套上PVC钢丝软管4，前者挖槽引出至高填方坡面处，后者在高填方边坡平台上适当保护，待下一步施工；如此，即可实时监测高填方施工过程和工后不同填高处地基和边坡内部土体孔隙水压力的大小；
[0108] （4）土壤湿度传感器7埋设安装：
[0109] ①原地基平整、清理后，根据监测方案确定测试点并挖孔，挖孔深约40cm，孔径不小于20cm；
[0110] ②用填料制作泥浆，土壤湿度传感器7竖直插入孔内，底部填入5cm深中砂压实垫平，在其周围用泥浆填满；
[0111] ③土壤湿度传感器7的测试导线3套上PVC钢丝软管4进行保护，挖槽引出至高填方坡脚处，待下一步施工；
[0112] 伴随高填方施工的进行，在不同设计标高处安装多个土壤湿度传感器7，并将测试导线3套上PVC钢丝软管4，挖槽引出至高填方坡面处，待下一步施工；如此，即可实时监测高填方地基27施工过程和工后不同填高土体处含水量的大小；
[0113] （5）测斜仪8埋设安装：
[0114] ①高填方边坡施工至设计标高处后，将平台平整、清理后，根据监测方案确定测试点并钻孔，孔径为127mm，钻孔铅垂，孔深达到基岩；
[0115] ②根据实际孔深，把测斜管一节一节连接起来、放入孔内，节与节需连紧，用土工布缠绕2 3圈把接头部分全部包裹，最后在土工布两端用塑料扎带或细铁丝扎牢，防止泥沙~从接头部位进入管内；
[0116] ③根据孔深和滑动式倾角综合探头自身长度计算出所需加长杆的长度，并配齐加长杆万向接头；
[0117] ④采用万向接头和加长杆将滑动式倾角综合探头连接，下放至孔口处连接下一节加长杆，继续插入孔内并连接下一节加长杆和滑动式倾角综合探头，直至将所有滑动式倾角综合探头连接下放完后，将其固定在管口处，并将管口包裹严实；
[0118] ⑤测斜仪8的测试导线3套上PVC钢丝软管4进行保护，在高填方边坡28平台上挖槽适当保护，待下一步施工；
[0119] 伴随高填方施工的进行，在高填方边坡不同设计标高处分别安装测斜仪8，并将测试导线3套上PVC钢丝软管4，后者在高填方边坡平台上适当保护，待下一步施工；如此，即可实时监测高填方施工过程和工后不同填高处边坡内部土体侧向位移的大小；
[0120] B、数据采集系统9设计与安装：
[0121] 单点沉降计2、土压力盒5和孔隙水压力计6属于智能型弦式传感器，用A型数据采集模块10采集数据，根据接入测试导线3线路个数的多少，选择1A、8A、16A和32A四种A型数据采集模块10进行组合，组合模块的总通道数等于或略大于传感器个数；测斜仪8输出电压信号，用I型数据采集模块11采集数据，土壤湿度传感器7输出电流信号，根据其软件通讯协议，添加高精密电阻后，电流信号转变为电压信号，接入I型数据采集模块11实现实时无线远程监测，根据接入测试导线3线路个数的多少，选择1I、8I、16I和32I四种I型数据采集模块11进行组合，组合模块的总通道数等于或略大于传感器个数；
[0122] 根据不同填方高度处埋设传感器的个数，考虑A型数据采集模块10和I型数据采集模块11的布设位置及个数，同时使得各传感器接入采集模块的测试导线3最短、施工过程中采集数据最大化；采集模块具体安装步骤如下：
[0123] ①根据现场实际情况，确定数据采集系统埋入地下或固定在适合位置，修筑若干附属构筑物，分别安装A型数据采集模块10或I型数据采集模块11及太阳能供电设备12；
[0124] ②将采集模块的塑料盖螺丝拧出，打开盖子，将传感器输出线从防水接头处接入盒体内的接线端子，线的颜色与接线柱的标识对应，拧紧接线柱和防水接头；
[0125] ③连接好电源线和485通讯线；在计算机端连接USB转485转换线，转换线485端与采集模块485线相连；在计算机上安装总线型传感器软件和转换线的驱动；
[0126] ④给采集模块供电，电路启动检测一次，如果绿灯亮后熄灭，则确定仪器和传感器连接正常；当传感器未连接好时绿灯闪烁后熄灭，重新连接传感器线；
[0127] ⑤打开计算机总线型传感器软件，对采集模块各项功能进行测试；
[0128] C、无线传输系统13安装与调试：
[0129] ①将各附属结构内的数据采集模块用测试导线3串联；
[0130] ②将域名服务商提供的域名设置到现场的DTU手机上网模块14中；
[0131] ③当电脑通过域名服务商提供的软件登录成功，即将使用者电脑的IP与域名建立联系；现场DTU手机上网模块14通过GRPS无线数据互联网15上网，经DNS域名解析16找到该域名对应的IP地址，即使用者的上网电脑；
[0132] ④安装手机上网流量卡，进行调试；
[0133] D、数据管理分析系统17安装：
[0134] ①在使用者的上网电脑安装DSC无线数据系统18，利用GRPS无线数据互联网15的互联网功能，通过约定域名的方式，建立DTU手机上网模块14与上网电脑间的UDP联系19；
[0135] ②运行花生壳程序，登陆相应域名，等待花生壳将域名解析为对应的IP地址；
[0136] ③启动服务，选择UDP联系19模式，拨打手机终端中放置的电话卡，将终端唤醒，使终端登录到因特网；
[0137] ④等待一段时间后，时间视手机终端所在地的移动信号和电脑所联因特网状态而异，手机终端登录到软件上，在软件中出现终端登录号；
[0138] ⑤点击相应的终端号码，则此终端号码会在选择操作对象的终端号码框中出现；
[0139] ⑥设置相应的模块编号、模块类型即可跟有线采集一样进行其它操作；
[0140] E、监测系统实施：
[0141] 设备布置调试好后，读取各测点的监测值，待数据稳定可信后，取三次监测数据的平均值作为初始监测值；在DSC无线数据系统18中设置监测频率，建立数据库20，通过上网电脑自动采集监测数据；监测频率根据现场施工进度灵活变化，在正常施工阶段，频率设置为白天和夜晚每１h／次，在未施工和施工关键阶段，监测频率相应的减小和增大；
[0142] 监测单位上网电脑21采集到的数据通过互联网传递到建设单位上网电脑22、设计单位上网电脑23和施工单位上网电脑24，实现高填方变形无线远程综合监测。
[0143] 本发明的一个
实施例：甘肃省陇南市某新建机场跑道25长2800m，道面宽45m，两侧各设1.5m宽道肩，总宽48m；跑道两端各设60m×48m防吹坪。场地位于洛河西侧的中低山丘陵区，地形起伏变化较大，修建机场需要对原场地进行大规模的挖填改造，最大填方高度约3
65m，填方量约1200万m。场区工程地质条件复杂，岩基表面起伏较大，覆盖土层厚薄不均，勘察揭露
地层依次为：填土层Q4ml、粉质粘土层Q4dl+pl、强
风化基岩层N2、中风化基岩层N2。场地地下水埋深0.40 10.00m，属第四系松散类孔隙潜水，在跑道山梁两侧沟谷低洼处均有分~
布，局部为地表水下渗形成的上层滞水和基岩裂隙水，主要含水层为粉质粘土层。
[0144] 根据设计挖填方高度情况，按照潜在危险性较大部位、工程重点部位及地质条件较差部位、尽量节约投资，合理缩短工期的原则，结合机场平面布置和场区实际地形、
地貌条件、水文条件、地层结构条件及拆迁征地进度，选择场区西端头一段道槽区及北侧土面区作为试验段26，见图1。试验段26位于道槽最大填方区，同时包含挖方和填方高边坡及大面积施工所遇到的各种工况，在此进行现场监测具有代表性，对后续施工具有典型指导意义。以该高填方机场填方施工监测为例，对本发明内容进一步说明如下。
[0145] 如图7所示，高填方变形无线远程综合监测系统由传感器系统1、数据采集系统9、无线传输系统13和数据管理分析系统17构成，各系统组件和连接关系说明如下；高填方施工过程中和工后的多种信息可通过传感器系统1和数据采集系统9采集、存储数据，经过无线传输系统13将数据信号传递到监测单位上网电脑21的数据管理分析系统17，最后反馈到建设、设计和施工单位，实现高填方变形无线远程综合监测。
[0146] 如图2、图4、图5、图6所示，传感器系统1包括监测高填方地基27总沉降和分层沉降的单点沉降计2、监测高填方地基27不同填高土层土压力的土压力盒5、监测高填方地基27不同填高土层内孔隙水压力的孔隙水压力计6、监测高填方地基27不同填高土体内含水量的土壤湿度传感器7和监测高填方边坡28不同填高坡体内孔隙水压力的孔隙水压力计6、监测高填方边坡28不同填高坡体深层水平位移的测斜仪8；各传感器伴随填土施工埋设到设计点位，通过测试导线3与数据采集系统9连接，埋设测试导线3前套上PVC钢丝软管4。
[0147] 数据采集系统9依据接入各传感器信号传输的不同有A型数据采集模块10和I型数据采集模块11，二者通过太阳能供电设备12供电；其中单点沉降计2、土压力盒5和孔隙水压力计6属于智能型弦式传感器，用A型数据采集模块10采集数据；测斜仪8输出电压信号，用I型数据采集模块11采集数据，土壤湿度传感器7输出电流信号，根据其软件通讯协议，添加高精密电阻后，将电流信号转变为电压信号，接入I型数据采集模块11采集数据。数据采集系统9的各采集模块用测试导线3串联，可用专用数据采集箱或用户电脑现场采集数据，实现在填筑过程或工后对高填方地基27和高填方边坡28的综合采集监测。
[0148] 无线传输系统13主要包括DTU手机上网模块14、GRPS无线数据互联网15和DNS域名解析16。其中域名服务商提供的域名设置到现场的DTU手机上网模块14中，通过太阳能供电设备12供电，用户电脑在现场或远程通过域名服务商提供的登录软件，建立使用者电脑的IP与域名联系；现场DTU手机上网模块14通过GRPS无线数据互联网15上网，经DNS域名解析16找到与该域名对应的IP地址，实现传感器采集的数据无线远程传输。
[0149] 数据管理分析系统17主要包括DSC无线数据系统18、UDP联系19和数据库20。其中DSC无线数据系统18在使用者的上网电脑上安装，利用GRPS无线数据互联网15的互联网功能，通过约定域名的方式，建立DTU手机上网模块14与上网电脑之间的UDP联系19，采集积累数据、形成数据库20。
[0150] 高填方变形无线远程综合监测系统安装监测方法，其所包含的步骤如下：
[0151] 1、传感器系统1埋设安装：
[0152] 如图1所示，结合试验段26地下水与盲沟走向及泉眼分布，兼顾典型与重要区域，沿着试验段26最深的冲沟在道槽区、土面区和边坡区分别进行填筑体监测，在土基区选择1#点，坐标为P：4006、H：4027.5，土面区选择2#点，坐标为P：4006、H：4071.5，边坡区选择3#点，坐标为P：4006、H：4112.5，结合填方施工过程，分层布设传感器系统1，第一层传感器起始位置在高填方地基27的粉质粘土层内，传感器竖向间距约为6m。根据施工情况，在一 六~
级边坡平台上，分别选择相应点位钻竖直孔，坐标为P：4006、H：距起坡线约1m处，布设传感器系统1，传感器竖向间距也约为6m，其中一三五级高填方边坡（28）埋设孔隙水压力计（6），二四六级高填方边坡（28）埋设测斜仪（8）。监测开始施工时，现场填方高程约为1100.00m，即三级平台处，为便于施工控制，将一 三级平台施工作为第一工况，后续每级平台施工分~
别为第二、三、四工况。传感器系统（1）剖面布置图见图2，具体埋设安装如下：
[0153] 1）单点沉降计（2）埋设安装：①原地基平整、清理后，在工况一土基区1#点、土面区2#点单点沉降计（2）埋设位置处钻孔，见图2和图3，孔径约110mm，钻孔铅垂，孔深达到基岩；
②根据孔深分别计算出所需加长杆的长度，并配齐加长杆接头；③将底层锚头、PVC管、拉杆组成的底层锚固组件与一节加长杆相连接，然后往PVC管内注入混凝土浆，注浆时用工具敲击PVC管外侧，确保PVC管内注满混凝土浆；④将尼龙绳一端与PVC管上麻绳相连，打好死结，绳长至少比孔深长3m；⑤将灌好浆的锚固组件插入孔内，下放至孔口处连接下一节加长杆，继续插入孔内并连接下一节加长杆，直至将所有加长杆连接完后，最后连接单点沉降计（2）；⑥用力向下压孔口处的最后一节加长杆，直到把底层锚头压至基岩、压不动为止；⑦底层锚头安装到位后，用力拉尼龙绳，PVC管被拉出孔底，混凝土浆沉入孔底，锚固底层锚头，然后剪断尼龙绳；⑧用综合测试仪对单点沉降计（2）进行全程监控，保证单点沉降计（2）处于最大量程的状态；⑨用沙子回填，压实；⑩装好单点沉降计（2）后，将测试导线（3）套上PVC钢丝软管（4），挖槽引出至高填方坡面处，待下一步施工。
[0154] 伴随高填方施工的进行，见图4 图6，在1#点和2#点不同设计标高处分别共安装4~个单点沉降计（2），将测试导线（3）套上PVC钢丝软管（4），挖槽引出至高填方坡面处，待下一步施工；如此，即可实时监测高填方地基（27）施工过程和工后不同填高土体处的分层沉降和总沉降。
[0155] 2）土压力盒（5）埋设安装：①原地基平整、清理后，在工况一土基区1#点、土面区2#点和边坡区3#点土压力盒（5）埋设位置处挖孔，见图2，挖孔深约40cm，孔径不小于30cm，其中1#点和2#点每个测点处土压力盒（5）对称布置2个；②土压力盒（5）承压膜面朝上放入孔内，底部填入10cm深中砂压实垫平，用水平尺控制将土压力盒（5）安装水平；③在其周围覆盖30cm厚的中砂，压实；④土压力盒（5）的测试导线（3）套上PVC钢丝软管（4）进行保护，挖槽引出至高填方坡面处，待下一步施工。
[0156] 伴随高填方施工的进行，见图4 图6，在土基区1#点、土面区2#点和边坡区3#点土~压力盒（5）不同设计标高处分别埋设16个、18个和9个土压力盒（5），将测试导线（3）套上PVC钢丝软管（4），挖槽引出至高填方坡面处，待下一步施工；如此，即可实时监测高填方地基（27）施工过程和工后不同填高土体处所受压力。
[0157] 3）孔隙水压力计（6）埋设安装：①原地基平整、清理后，在工况一土基区1#点、土面区2#点和边坡区3#点孔隙水压力计（6）埋设位置处挖孔，见图2，挖孔深约40cm，孔径不小于20cm；②孔隙水压力计（6）竖直放入孔内，底部填入5cm深中砂压实垫平，在其周围用中砂填满、压实；③孔隙水压力计（6）的测试导线（3）套上PVC钢丝软管（4）进行保护，挖槽引出至高填方坡面处，待下一步施工。
[0158] 伴随高填方施工的进行，见图4 图6，在高填方地基（27）的土基区1#点、土面区2#~点和边坡区3#点孔隙水压力计（6）不同设计标高处分别埋设8个、9个和9个孔隙水压力计（6），在高填方边坡（28）一三五级平台钻孔中分别埋设2个、5个和7个孔隙水压力计（6）；将测试导线（3）套上PVC钢丝软管（4），前者挖槽引出至高填方坡面处，后者在高填方边坡（28）平台上适当保护，待下一步施工；如此，即可实时监测高填方施工过程和工后不同填高处地基和边坡内部土体孔隙水压力的大小。
[0159] 4）土壤湿度传感器（7）埋设安装：①原地基平整、清理后，在工况一土基区1#点、土面区2#点和边坡区3#点土壤湿度传感器（7）埋设位置处挖孔，见图2，挖孔深约40cm，孔径不小于20cm，本例中土壤湿度传感器（7）为TDR-3型；②用填料制作泥浆，土壤湿度传感器（7）竖直插入孔内，底部填入5cm深中砂压实垫平，在其周围用泥浆填满；③土壤湿度传感器（7）的测试导线（3）套上PVC钢丝软管（4）进行保护，挖槽引出至高填方坡面处，待下一步施工。
[0160] 伴随高填方施工的进行，见图4 图6，在土基区1#点、土面区2#点和边坡区3#点土~壤湿度传感器（7）不同设计标高处分别埋设8个、9个和9个土壤湿度传感器（7），将测试导线（3）套上PVC钢丝软管（4），挖槽引出至高填方坡面处，待下一步施工；如此，即可实时监测高填方地基（27）施工过程和工后不同填高土体处含水量的大小。
[0161] 5）测斜仪（8）埋设安装：①高填方边坡（28）施工至二级平台设计标高处后，将平台平整、清理后，在设计点位处钻孔，见图2，孔径为127mm，钻孔铅垂，孔深达到基岩；②根据实际孔深，把测斜管一节一节连接起来、放入孔内，节与节连接时，务必保证两节测斜管端面碰在一起，然后用
自攻螺钉在预留位置拧入，再用土工布缠绕2 3圈把接头部分全部包裹，~最后在土工布两端用塑料扎带或细铁丝扎牢，防止泥沙从接头部位进入管内；③根据孔深和滑动式倾角综合探头自身长度计算出所需加长杆的长度，并配齐加长杆万向接头；④采用万向接头和加长杆将滑动式倾角综合探头连接，下放至孔口处连接下一节加长杆，继续插入孔内并连接下一节加长杆和滑动式倾角综合探头，直至将所有滑动式倾角综合探头连接下放完后，将其固定在管口处，并将管口包裹严实；⑤测斜仪（8）的测试导线（3）套上PVC钢丝软管（4）进行保护，在高填方边坡二级平台上挖槽适当保护，待下一步施工。
[0162] 伴随高填方施工的进行，见图4 图6，在高填方边坡二四六级平台设计标高处分别~安装测斜仪（8），并将测试导线（3）套上PVC钢丝软管（4），在高填方边坡平台上适当保护，待下一步施工；如此，即可实时监测高填方施工过程和工后不同填高处边坡内部土体侧向位移的大小。
[0163] 2、数据采集系统（9）设计与安装
[0164] 单点沉降计（2）、土压力盒（5）和孔隙水压力计（6）属于智能型弦式传感器，用A型数据采集模块（10）采集数据，根据接入测试导线（3）线路个数的多少，选择1A、8A、16A和32A四种A型数据采集模块（10）进行组合，组合模块的总通道数等于或略大于传感器个数；测斜仪（8）输出电压信号，用I型数据采集模块（11）采集数据，土壤湿度传感器（7）输出电流信号，根据其软件通讯协议，添加高精密电阻后，电流信号转变为电压信号，接入I型数据采集模块（11）实现实时无线远程监测，本例中采用510Ω、15W的高精密电阻，根据接入测试导线（3）线路个数的多少，选择1I、8I、16I和32I四种I型数据采集模块（11）进行组合，组合模块的总通道数等于或略大于传感器个数。根据不同填方高度处埋设传感器的个数，考虑A型数据采集模块（10）和I型数据采集模块（11）的布设位置及个数，同时使得各传感器接入采集模块的测试导线（3）最短、施工过程中采集数据最大化，本例中采集模块和各传感器接线分布见表2。
[0165] 表2 采集模块和各传感器接线分布表
[0166]
[0167] 数据采集系统（9）具体安装步骤如下：①根据现场实际情况，在三级平台孔隙水压力计（6）埋设点东侧3m靠坡脚处修筑砖砌体小房屋，小房屋
屋顶预埋
太阳能电池板钢管
支架，同时安装好太阳能供电设备（12）；房屋侧面预留洞口，拟接入本测站的所有导线均从此洞口穿入；②按表2所示接线分布，分别安装2个32A采集模块、1个161采集模块；将采集模块底部的塑料盖螺丝拧出，打开盖子，将传感器输出线从防水接头处接入盒体内的接线端子，线的颜色与接线柱的标识对应，拧紧接线柱和防水接头；③连接好电源线和485通讯线；在计算机端连接USB转485转换线，转换线485端与采集模块485线相连；在计算机上安装总线型传感器软件和转换线的驱动；④给采集模块供电，电路启动检测一次，如果绿灯亮后熄灭，则确定仪器和传感器连接正常；当传感器未连接好时绿灯闪烁后熄灭，重新连接传感器线；⑤打开计算机总线型传感器软件，对采集模块各项功能进行测试；⑥依次完成四、五级边坡2#测站和3#测站的各项安装工序，见图4 图6；最后将1# 3#测站的所有模块串联，待下~ ~一步工序。
[0168] 3、无线传输系统（13）安装与调试：①将数据采集模块用测试导线（3）串联；②将域名服务商提供的域名设置到现场的DTU手机上网模块（14）中；③当电脑通过域名服务商提供的软件登录成功后，即将使用者电脑的IP与域名建立联系；现场DTU手机上网模块（14）通过GRPS无线数据互联网（15）上网，经DNS域名解析（16）找到该域名对应的IP地址，即使用者的上网电脑，见图7。④安装手机上网流量卡，进行调试。
[0169] 4、数据管理分析系统（17）安装：①在使用者的上网电脑安装DSC无线数据系统（18），利用GRPS无线数据互联网（15）的互联网功能，通过约定域名的方式，建立DTU手机上网模块（14）与上网电脑间的UDP联系（19）；②运行花生壳程序，登陆相应域名，等待花生壳将域名解析为对应的IP地址；③启动服务，选择UDP联系（19）模式，拨打手机终端中放置的电话卡，将终端唤醒，使终端登录到因特网；④等待一段时间后，时间视手机终端所在地的移动信号和电脑所联因特网状态而异，手机终端登录到软件上，在软件中出现终端登录号；⑤点击相应的终端号码，则此终端号码会在选择操作对象的终端号码框中出现；⑥设置相应的模块编号、模块类型即可同有线采集一样进行其它操作。
[0170] 5、监测系统实施：设备布置调试好后，读取各测点的监测值，待数据稳定可信后，取三次监测数据的平均值作为初始监测值。在DSC无线数据系统（18）中设置监测频率，建立数据库（20），通过上网电脑自动采集监测数据。监测频率根据现场施工进度灵活变化，在正常施工阶段，频率设置为白天和夜晚每１h／次，在未施工和施工关键阶段，监测频率相应的减小和增大。监测单位上网电脑（21）采集到的数据通过互联网传递到建设单位上网电脑（22）、设计单位上网电脑（23）和施工单位上网电脑（24），实现高填方变形无线远程综合监测。
