深基坑工程監測數據處理與分析系統應用探析

郭興

上海市城市建設設計研究總院（集團）有限公司 上海 200125

1、前言

實際進行深基坑施工的過程中，深基坑周圍的土壤會受到壓力進而發生一定的形變，其內部的性質也會發生一定程度的改變，從靜態土向動態土過渡，進而可以給周圍的工程施加應力。在施工過程中的深基坑工藝中，對基坑支護結構進行處理，并對基坑及鄰近建筑物和地下管線周圍的土壤和地下水動態進行綜合監測，只有妥善的處理好了這些內容才能夠有效的確保工程項目在后期依然順利進行。

2、深基坑工程監測的意義

巖土工程對于受力的分析一直以來都是十分復雜困難的要點，地下土壤巖石的結構是相對十分復雜的，任何周圍環境的變動都可能會給巖土帶來一定的影響，因此，無論是什么理論，軟件，計算方法和設計定量計算，實際情況與理論情況之間都存在一定差距。結果只是可能值的近似值。中國城市建設所倡導的深基坑工程涉及地下空間，這是巖土工程中較為突出的問題之一，可作為基坑工程決策的參考。巖土工程中的一些重要理論和公式經過了多年的實踐，相應的應用已經愈發成熟，尤其是深基坑施工的監測過程和相關的工程管理過程，而且也越來越多地由業主，設計，監理，建設，科研等部門實施。很多建筑企業在實際進行深基坑施工監測過程中經常是會引入第三方進行監測，這毫無疑問證明了深基坑施工的重要性?？傊?，通過監測，我們可以及時發現不穩定因素，驗證設計，指導建設，保護業主和相關社會利益，分析區域建設的特點。在對入站數據進行監控之前，應對監控數據執行嚴重錯誤檢測，以便測量數據盡可能不包含不正確的數據，以確保手動數據庫數據的可靠性。如果在流程圖或相關圖上繪制新的測量值，則繪圖點與趨勢線延伸之間的偏差大于測量值與趨勢線之間的平均偏差。點觀測可能包含大的錯誤。

3、深基坑工程監測的內容

深基坑工程監測過程有幾個主要的工作內容，實際工作過程中應當重點將精力放到這幾點上。

3.1 監測支撐結構的水平位移和沉降位移

現在進行深基坑施工的工程監測過程中會應用到大量的相關設備設施，最主要的就是經緯儀和測距儀等一系列能夠精準的測量長寬高和角度的儀器設備，采用視線法，小角度法和測距法觀測水平位移變形。采用精確的水準測量，觀測基坑的垂直位移變形。1）檢測系統運行的過程中，最精準最快速的監測其實還是機器人的監測過程，通常來說一臺針對性的監測機器人能夠當作一臺智能化的信息處理站使用，可以進行目標的全自動搜索定位，施工的過程中更可以獲取周圍的環境信息，也可以對整個施工環境進行成像。2）每個制造商的電子水平使用大致統一的結構，其基本結構包括光機械組件，自動調平補償設備和電子設備。實際應用的過程中，使用到的電子設備主要還是編碼器傳感器和一些電子元件等，應用的信息交流載體主要是條形碼，能夠方便的進行電子讀取和測量，但是現在存在的問題是不同設備之間沒有建立起來一個統一的信息交流平臺，更換了制造商之后條形碼就不能在設備之間相互流通。

3.2 圍護結構的變形監測

在基坑開挖過程中，對圍護結構變形的監測至關重要，通過使用測斜儀收集數據并根據數據繪制曲線，可以形象的反映出基坑的變形情況，分析基坑的安全狀態，為設計提供參數，指導施工。

3.3 土壓力和孔隙水壓力監測

進行深基坑支護工作的過程中深基坑坑體本身會受到來自周圍土壤的應力作用，1）側向土壓力，也是土壤在周圍環境出現變化的時候能夠通過介質進行力的傳遞的原理所在，出現這種作用力的原因主要是水壓和土壤自重等的作用，這種力的大小會對周圍的結構產生決定性的影響，因而施工的時候就需要對這些內容進行充分的核查和對比，確保能夠保證其安全性。2）與此同時土壤當中也存在了大量的孔隙，其中會因降雨等問題而含有一定的水分，這些水分在周圍環境和天氣的變化過程中也會表現出來不同的應力情況，進而也會影響到深基坑邊坡的壓力情況，影響穩定性，所以實際施工的過程中也需要對這一內容進行監測和確定。

3.4 圍護結構內應力監測

支撐結構的內部應力監測通常將鋼筋應力計安裝在代表性位置的鋼筋混凝土工程樁和地下連續墻主應力鋼筋上。這種應力計應用的主要目的是對結構下方或者圍護結構當中所存在的應力進行探測，最為常用的應力計是振弦式應力計，其應用的過程中使用的是非電能源測量原理，通過頻率來計算應力的大小，因而應用范圍相對來說十分廣泛，溫度對其的影響效果也是十分小的，絕緣要求低，性能穩定可靠，使用壽命長等，適合長期使用，即使在惡劣環境中也能觀測。

3.5 地下水位監測

深基坑施工過程中地下水位也會一定程度上對深基坑周圍的土壤巖石結構產生影響，進而對深基坑整體穩定性產生影響，地下水位可用鋼尺水位計測量。將測量探頭插入地下水管中。當探頭接觸水位時，聲波被激活，讀取并測量標尺和管道頂部之間的距離，并根據管道頂部的高程計算地下水位的高程。

4、深基坑工程監測的數據分析

大量高層建筑的建設帶來了大規模的基坑工程，也造成了基坑事故的發生。東南沿海地區開放城市事故總數的三分之一主要是由于基坑土體的位移和支護結構的破壞，造成大規?；?，道路開裂，附近地下設施的位移和破壞，鄰近建筑物的倒塌，給國民經濟和人民生命財產安全造成了巨大損失。

4.1 檢測支護結構強度

基坑支護結構不僅要滿足自身的強度和變形要求，還要滿足周圍環境的變形要求。在軟土地區，后者往往與前者同樣重要。在許多項目中，當支撐結構沒有出現故障跡象時，周圍地層的變形有時會對相鄰建筑物或地下管道造成損害，甚至造成嚴重后果。因此，基坑支護結構和環境安全的總體考慮應基于理論計算，確定一系列變形預警指標進行控制。預警指標包括靜態指標和動態指標。如果想在開挖過程中準確地掌握支撐結構和環境情況，則必須依靠現場監測，并將施工過程中測得的變形和內力數據與預警指標進行比較。一旦發現異常情況，可以采取措施及時控制情況，以防止出現問題。由于經濟原因，一些投資者忽視了基坑工程的現場監測，導致工程事故。

4.2 加強現場監測

因此，為了達到預警的目的，現場監測是非常必要的。有必要跟蹤施工過程中的施工活動，測量基坑本身的變形和應力以及周圍環境，以獲得所需要的數據，與預測值或計算值相比可以以定量的量準確地反映影響程度，因此現場監測至關重要。對于復雜的大中型項目，必須在施工組織設計中制定詳細的現場監測計劃。雖然基坑支護結構的計算盡可能詳細，但設計與施工之間的斷開是不可避免的。一方面，由于設計理論的局限性，工作條件模型的計算不能充分反映施工的具體情況;另一方面，設計師往往只根據傳統的假設工作條件來計算。但是，由于施工過程中條件復雜多變，實際施工條件與原設計不符。在這種情況下，有必要進行全面的現場監測，以確定以前的施工是否符合預期的要求，并確定和優化下一個施工參數，以實現信息化建設。所謂信息化建設，是指在開挖過程中充分利用巖土工程，結構變形，結構變化等信息，并與勘察設計進行比較。在判斷前段設計和施工合理性的基礎上，采用反饋分析和巖土參數預測后續工程的新行為和新動態，重新優化施工。

5、結論與建議

基于深基坑工程監測高精度，長測量時間和復雜測量條件的特點，探討了深基坑工程的信息化建設。根據施工過程中的反饋信息，不斷修改基坑地質條件和施工條件的設計。通過綜合組織和使用各種先進的監測儀器，全面監測基坑工程，及時反饋監測數據，確保施工安全。期待監測技術能進一步完善，以發揮深基坑工程監測在工程建設中的積極作用。