深基坑工程监测数据处理与分析系统应用探析

郭兴

上海市城市建设设计研究总院（集团）有限公司 上海 200125

1、前言

实际进行深基坑施工的过程中，深基坑周围的土壤会受到压力进而发生一定的形变，其内部的性质也会发生一定程度的改变，从静态土向动态土过渡，进而可以给周围的工程施加应力。在施工过程中的深基坑工艺中，对基坑支护结构进行处理，并对基坑及邻近建筑物和地下管线周围的土壤和地下水动态进行综合监测，只有妥善的处理好了这些内容才能够有效的确保工程项目在后期依然顺利进行。

2、深基坑工程监测的意义

岩土工程对于受力的分析一直以来都是十分复杂困难的要点，地下土壤岩石的结构是相对十分复杂的，任何周围环境的变动都可能会给岩土带来一定的影响，因此，无论是什么理论，软件，计算方法和设计定量计算，实际情况与理论情况之间都存在一定差距。结果只是可能值的近似值。中国城市建设所倡导的深基坑工程涉及地下空间，这是岩土工程中较为突出的问题之一，可作为基坑工程决策的参考。岩土工程中的一些重要理论和公式经过了多年的实践，相应的应用已经愈发成熟，尤其是深基坑施工的监测过程和相关的工程管理过程，而且也越来越多地由业主，设计，监理，建设，科研等部门实施。很多建筑企业在实际进行深基坑施工监测过程中经常是会引入第三方进行监测，这毫无疑问证明了深基坑施工的重要性。总之，通过监测，我们可以及时发现不稳定因素，验证设计，指导建设，保护业主和相关社会利益，分析区域建设的特点。在对入站数据进行监控之前，应对监控数据执行严重错误检测，以便测量数据尽可能不包含不正确的数据，以确保手动数据库数据的可靠性。如果在流程图或相关图上绘制新的测量值，则绘图点与趋势线延伸之间的偏差大于测量值与趋势线之间的平均偏差。点观测可能包含大的错误。

3、深基坑工程监测的内容

深基坑工程监测过程有几个主要的工作内容，实际工作过程中应当重点将精力放到这几点上。

3.1 监测支撑结构的水平位移和沉降位移

现在进行深基坑施工的工程监测过程中会应用到大量的相关设备设施，最主要的就是经纬仪和测距仪等一系列能够精准的测量长宽高和角度的仪器设备，采用视线法，小角度法和测距法观测水平位移变形。采用精确的水准测量，观测基坑的垂直位移变形。1）检测系统运行的过程中，最精准最快速的监测其实还是机器人的监测过程，通常来说一台针对性的监测机器人能够当作一台智能化的信息处理站使用，可以进行目标的全自动搜索定位，施工的过程中更可以获取周围的环境信息，也可以对整个施工环境进行成像。2）每个制造商的电子水平使用大致统一的结构，其基本结构包括光机械组件，自动调平补偿设备和电子设备。实际应用的过程中，使用到的电子设备主要还是编码器传感器和一些电子元件等，应用的信息交流载体主要是条形码，能够方便的进行电子读取和测量，但是现在存在的问题是不同设备之间没有建立起来一个统一的信息交流平台，更换了制造商之后条形码就不能在设备之间相互流通。

3.2 围护结构的变形监测

在基坑开挖过程中，对围护结构变形的监测至关重要，通过使用测斜仪收集数据并根据数据绘制曲线，可以形象的反映出基坑的变形情况，分析基坑的安全状态，为设计提供参数，指导施工。

3.3 土压力和孔隙水压力监测

进行深基坑支护工作的过程中深基坑坑体本身会受到来自周围土壤的应力作用，1）侧向土压力，也是土壤在周围环境出现变化的时候能够通过介质进行力的传递的原理所在，出现这种作用力的原因主要是水压和土壤自重等的作用，这种力的大小会对周围的结构产生决定性的影响，因而施工的时候就需要对这些内容进行充分的核查和对比，确保能够保证其安全性。2）与此同时土壤当中也存在了大量的孔隙，其中会因降雨等问题而含有一定的水分，这些水分在周围环境和天气的变化过程中也会表现出来不同的应力情况，进而也会影响到深基坑边坡的压力情况，影响稳定性，所以实际施工的过程中也需要对这一内容进行监测和确定。

3.4 围护结构内应力监测

支撑结构的内部应力监测通常将钢筋应力计安装在代表性位置的钢筋混凝土工程桩和地下连续墙主应力钢筋上。这种应力计应用的主要目的是对结构下方或者围护结构当中所存在的应力进行探测，最为常用的应力计是振弦式应力计，其应用的过程中使用的是非电能源测量原理，通过频率来计算应力的大小，因而应用范围相对来说十分广泛，温度对其的影响效果也是十分小的，绝缘要求低，性能稳定可靠，使用寿命长等，适合长期使用，即使在恶劣环境中也能观测。

3.5 地下水位监测

深基坑施工过程中地下水位也会一定程度上对深基坑周围的土壤岩石结构产生影响，进而对深基坑整体稳定性产生影响，地下水位可用钢尺水位计测量。将测量探头插入地下水管中。当探头接触水位时，声波被激活，读取并测量标尺和管道顶部之间的距离，并根据管道顶部的高程计算地下水位的高程。

4、深基坑工程监测的数据分析

大量高层建筑的建设带来了大规模的基坑工程，也造成了基坑事故的发生。东南沿海地区开放城市事故总数的三分之一主要是由于基坑土体的位移和支护结构的破坏，造成大规模滑坡，道路开裂，附近地下设施的位移和破坏，邻近建筑物的倒塌，给国民经济和人民生命财产安全造成了巨大损失。

4.1 检测支护结构强度

基坑支护结构不仅要满足自身的强度和变形要求，还要满足周围环境的变形要求。在软土地区，后者往往与前者同样重要。在许多项目中，当支撑结构没有出现故障迹象时，周围地层的变形有时会对相邻建筑物或地下管道造成损害，甚至造成严重后果。因此，基坑支护结构和环境安全的总体考虑应基于理论计算，确定一系列变形预警指标进行控制。预警指标包括静态指标和动态指标。如果想在开挖过程中准确地掌握支撑结构和环境情况，则必须依靠现场监测，并将施工过程中测得的变形和内力数据与预警指标进行比较。一旦发现异常情况，可以采取措施及时控制情况，以防止出现问题。由于经济原因，一些投资者忽视了基坑工程的现场监测，导致工程事故。

4.2 加强现场监测

因此，为了达到预警的目的，现场监测是非常必要的。有必要跟踪施工过程中的施工活动，测量基坑本身的变形和应力以及周围环境，以获得所需要的数据，与预测值或计算值相比可以以定量的量准确地反映影响程度，因此现场监测至关重要。对于复杂的大中型项目，必须在施工组织设计中制定详细的现场监测计划。虽然基坑支护结构的计算尽可能详细，但设计与施工之间的断开是不可避免的。一方面，由于设计理论的局限性，工作条件模型的计算不能充分反映施工的具体情况;另一方面，设计师往往只根据传统的假设工作条件来计算。但是，由于施工过程中条件复杂多变，实际施工条件与原设计不符。在这种情况下，有必要进行全面的现场监测，以确定以前的施工是否符合预期的要求，并确定和优化下一个施工参数，以实现信息化建设。所谓信息化建设，是指在开挖过程中充分利用岩土工程，结构变形，结构变化等信息，并与勘察设计进行比较。在判断前段设计和施工合理性的基础上，采用反馈分析和岩土参数预测后续工程的新行为和新动态，重新优化施工。

5、结论与建议

基于深基坑工程监测高精度，长测量时间和复杂测量条件的特点，探讨了深基坑工程的信息化建设。根据施工过程中的反馈信息，不断修改基坑地质条件和施工条件的设计。通过综合组织和使用各种先进的监测仪器，全面监测基坑工程，及时反馈监测数据，确保施工安全。期待监测技术能进一步完善，以发挥深基坑工程监测在工程建设中的积极作用。