岩土施工工程中基坑监测方法技术探究

摘 要：在岩土施工工程中基坑监测是确保工程安全和稳定性的关键环节。基于此，详细分析基坑监测的要点与特点，深入探讨了水准测量法、测斜法等传统监测方法，并对光纤传感技术、无人机监测等现代技术进行了综合评述，为基坑监测技术的选择和应用提供了理论支持，也对提升岩土工程安全管理水平具有重要指导意义。

关键词：基坑监测；岩土工程；监测技术

中图分类号：TU198 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）07-0079-03

0 引言

岩土施工工程的安全性与效率在很大程度上依赖于对基坑的有效监测，其中基坑监测技术的发展与应用是工程安全管理中的核心环节。基坑监测不仅涉及工程结构的稳定性评估，也关乎bbpP0tqn7VDKkrsTXcy7HGeV3Rf88i4rW6OwECffH5g=周边环境的安全。随着工程技术的进步和城市化进程的加快，对基坑监测方法的精确性和实时性要求日益增高。

因此，深入探讨和研究基坑监测的各项技术，对于提升岩土施工工程的安全性和预防潜在风险具有重要的现实意义和长远价值。本文对传统与现代监测技术的深入分析，旨在为岩土工程领域提供更全面、更高效的监测解决方案，以保障工程和社会的可持续发展。

1 岩土施工工程中基坑监测要点与特点

1.1 基坑监测要点

在岩土施工工程中基坑监测是确保工程安全和效率的重要环节，其包括基坑监测监控点高程和平面位移的监测，基坑支护结构及被支护土体的侧向位移监测、深基坑坑底隆起测量，基坑支护结构内外压力监测，基坑支护结构内外孔隙水压力监测，基坑支护结构的内力监测，基坑地下水位变化的监测，以及邻近基坑的建筑物和管线变形监测等[1]。

监控点高程和平面位移的监测是基坑稳定性分析的基础，通过精确测量可以有效评估基坑变形趋势为工程调整提供数据支撑。基坑支护结构和被支护土体的侧向位移监测，对于评估基坑边坡的稳定性至关重要，能够及时发现潜在的滑移和坍塌风险。深基坑坑底隆起测量则关注基坑底部的上升趋势，这一现象可能预示着地下水位的异常变化或土体的不均匀沉降。基坑支护结构内外压力监测，对于确定支护结构的承载能力和稳定性具有重要意义，尤其是在复杂的地质条件下。

孔隙水压力的监测在于土体的水压力变化，这对于预防基坑水害和保障基坑周边环境的稳定性有着显著作用。基坑支护结构的内力监测是评估结构完整性和预防结构失效的关键环节，能够及时发现支护结构的过度变形或损伤。基坑地下水位的监测不仅与基坑的安全性紧密相关，还可能影响周边地区的地下水环境。邻近基坑的建筑物和管线变形监测，是保护周边设施安全的重要措施，特别是在城市密集区域，这种监测可以有效避免因基坑施工引起的第三方损害。

1.2 基坑监测的特点

岩土施工工程中基坑监测的特点，主要表现在时效性、高精度性和等精度性3方面。时效性特点体现在基坑监测对于数据的实时性要求极高。这是因为基坑的工况变化迅速，若监测数据不能及时反馈则可能无法有效预防或应对突发的地质或结构问题[2]。

在基坑开挖过程中，土体和水文条件的变化可能导致边坡稳定性降低，而及时的监测数据可以为采取紧急加固措施提供依据。因此基坑监测系统需要具备快速响应和数据实时传输的能力，以确保监测信息的时效性和工程安全。基坑监测的高精度特性是指监测技术和设备必须具备高度的精确度，以满足工程安全的严格要求。基坑工程涉及的土体、水文和结构等方面的变化细微而复杂，监测系统需要能够精确捕捉这些变化，确保监测数据的准确性和可靠性。例如，基坑边坡的微小位移可能预示着滑坡的风险，仅有高精度的监测设备才能及时准确地捕捉到这些关键信息。

等精度性特点强调的是在不同的监测阶段和不同的监测点，监测数据需要保持一致的精度。这一特点对于基坑监测系统的设计和运行至关重要，意味着在整个监测过程中，无论是在开挖初期还是后期，无论是在基坑深处还是近地表处，监测数据都应保持相同的精度标准，从而确保对基坑整体状态的全面和连续监控，避免因监测精度的不一致而产生的风险评估偏差。

基坑监测在岩土施工工程中的特点，体现在其对实时性、高精度和等精度性的要求。这些特点不仅决定了基坑监测技术和设备的选择，也是确保基坑工程安全的关键因素。通过持续、精确、全面的监测，可以有效提高工程安全性，及时响应各种潜在的风险和挑战。

2 岩土施工工程中基坑监测技术方法

2.1 传统监测方法

2.1.1 水准测量法

在岩土施工工程中水准测量法作为一种传统且重要的基坑监测技术，其应用历史悠久且广泛，主要用于监测基坑和邻近建筑物的沉降与位移情况。水准测量法依赖于高精度的水准仪器，通过测定一系列水准点的高程来确定地面或结构物的垂直位移[3]。

在基坑周围布设一系列固定的水准点，这些点的布置应考虑到工程的特点和周围环境，以确保能全面反映基坑的变化。使用高精度水准仪进行初测，建立各监测点的初始高程基准。在后续的监测过程中，定期使用相同的方法对这些水准点进行复测。通过比较不同时间点的高程数据，可以计算出每个点的沉降量。这些数据通常以mm为单位进行记录，精确度可达±0.1 mm。

为了确保数据的准确性和可靠性，监测过程中需采取措施减少各种潜在的误差源，如温度、气压的变化以及仪器的稳定性等。在数据分析阶段，将连续的监测数据进行时间序列分析，可以揭示基坑或邻近结构物的沉降趋势和速率。通过对沉降数据的深入分析，结合地质和工程条件，可以评估基坑的稳定性，并在必要时采取相应的加固措施。

水准测量法的数据还可以与其他监测手段如测斜法、GPS监测等相结合，以获得更全面的基坑变形分析。从整体上来看水准测量法在基坑监测中扮演着不可或缺的角色，其数据的高精度和可靠性对于保障岩土施工工程的安全性具有重要意义。该方法的应用不仅限于基坑监测，还广泛应用于其他各类地质工程和建筑工程中，是工程技术人员必备的基本技能之一。

2.1.2 测斜法

在岩土施工工程中测斜法作为一种传统且关键的基坑监测技术，主要用于监测基坑边坡、支护结构以及邻近地下结构物的侧向位移和变形[4]。测斜法的核心在于利用测斜仪监测测斜管内斜坡的变化，从而推断土体或结构物的位移情况。

测斜管通常采用直径为70～100 mm的钢管或塑料管，沿预定的监测线路垂直或倾斜地埋设于基坑边坡或关键结构物中，监测过程分为初设阶段和定期监测阶段。在初设阶段，要先确定测斜点的位置，并按设计要求埋设测斜管。

测斜管安装完毕后，使用测斜仪进行初始测量，建立每个测斜点的初始位移数据。测斜仪通常能够提供±0.1 mm的位移测量精度，保证监测数据的准确性。在定期监测阶段，按计划周期（通常为每周或每月）对每个测斜点进行复测，记录数据并与初始数据进行比较，从而获得各测斜点的位移量和位移方向。通过分析连续监测数据，可以准确地描绘基坑边坡或结构物的变形特征和发展趋势。如若监测到某一测斜点的位移速率突然增大，可能预示着该区域的稳定性下降，需要及时采取加固或应急措施。

测斜法的数据还可以与其他监测方法如水准测量、GPS监测等相结合，进行综合分析，以提高监测结果的准确性和可靠性。测斜法在基坑监测中发挥着至关重要的作用，其数据不仅能够及时准确地反映基坑及邻近结构物的变形情况，还能为基坑的稳定性评估和安全管理提供科学依据，因此掌握和正确应用测斜法对于保障岩土施工工程的安全性至关重要。

2.2 现代监测技术

2.2.1 光纤传感技术

在岩土施工工程的基坑监测领域，光纤传感技术作为一种现代监测技术，近年来受到了广泛的关注和应用[5]。这种技术以其高灵敏度、长期稳定性和抗干扰能力强等特点，在基坑监测中展现出巨大的潜力。光纤传感技术主要是利用光纤作为传感媒介，通过光纤内部光信号的变化来监测基坑的位移、应变、温度等参数。

在光纤传感技术的应用过程中，需要设计和布置光纤传感网络，根据基坑的具体工程特点和监测需求，确定传感光纤的布设方式和位置。传感光纤可以沿基坑边坡、支护结构表面或内部布置以实现对基坑的全方位监测。

安装完成后，通过专用的光纤传感器读取设备，采集光纤中传输的光信号。光纤中的光信号会因为基坑的位移、变形或其他物理参数的变化而产生微小的变化，这些变化通过光纤传感器转换为电信号，进而被解析为具体的监测数据。

光纤传感技术在数据的准确性和稳定性方面具有显著优势。该技术能够提供的监测精度高达毫米级甚至更高，且监测数据受温度、湿度和电磁干扰的影响较小，保证了监测结果的稳定性和可靠性。

光纤传感器具有较长的使用寿命和良好的耐腐蚀性，适合长期埋设在复杂的地下环境中。通过对光纤传感技术收集到的数据进行分析，可以实时监控基坑的变化情况，及时发现潜在的安全风险。

2.2.2 无人机监测

在岩土施工工程中尤其是在基坑监测领域，无人机监测技术作为一种现代化的监测方法已经逐渐成为重要的技术手段[6]。无人机监测利用无人机搭载的高清摄像头、红外摄像头或激光扫描仪等设备，对基坑及其周边环境进行全方位、高效率的监测和数据采集。该技术的核心优势在于其高效的空间覆盖能力和灵活性，以及能够提供实时的高分辨率图像和三维数据。

无人机监测的流程主要包括无人机的飞行规划、数据采集、数据处理和分析四个阶段。在飞行规划阶段根据监测目的和基坑的具体情况，设计无人机的飞行路线和飞行高度，确保无人机能够覆盖到所有关键的监测区域。在数据采集阶段，无人机沿预设路线飞行通过其搭载的传感器设备捕捉高清图像或激光扫描数据。这些数据能够反映基坑的形态变化、边坡的位移、裂缝的发展等关键信息。在数据处理阶段，采集到的原始数据需要经过专业的软件进行处理，以生成高精度的二维图像或三维模型。这些处理过程包括图像拼接、三维重建等步骤，最终生成的数据可以呈现毫米级的分辨率，为基坑的监测提供详尽的视觉信息。在数据分析阶段，通过对比连续监测的数据，分析基坑的变化趋势，评估潜在的安全风险，如通过对比不同时间点的三维模型，可以精准地测量基坑边坡的移动距离，或者识别出新出现的裂缝和变形。

无人机监测技术在岩土施工工程中的基坑监测，展现出了极高的应用价值，不仅提高了监测的效率和安全性，还能够提供更加全面和精确的监测数据，对于保障工程安全、优化施工方案具有重要的意义。随着技术的不断发展和完善，无人机监测在未来的岩土工程中将扮演越来越关键的角色。

2.3 地面雷达监测技术

地面雷达监测技术在岩土施工工程中的基坑监测领域，凭借其非接触式、高精度的监测特性已成为提升工程安全性与监测效率的关键技术手段。该技术通过向监测区域发射微波信号并接收反射回的信号，来分析基坑的位移与变形，从而实现对基坑稳定性的实时监控。由于其具备的高时间分辨率与空间分辨率，能够精确捕捉到微小的位移变化，因此在预警基坑潜在风险方面显示出无与伦比的优势。

地面雷达监测技术的应用范围广泛，不仅适用于基坑监测，还可用于滑坡、堤坝、桥梁等多种岩土工程的稳定性监测。该技术的核心价值在于其能够提供连续、实时的监测数据，这对于早期识别基坑及周边结构的微小变化及时采取防范措施、避免重大安全事故的发生具有重要意义。此外地面雷达监测技术支持远程操作，能够在恶劣天气或高风险环境下安全高效地进行数据采集，极大提高了工作人员的安全性及工作效率。

在实际应用中，地面雷达监测技术已经成功应用于多个重要工程项目，通过部署地面雷达设备，工程团队能够实时监控基坑边坡的位移情况及时发现异常变化并采取相应的措施，有效降低了工程风险。尤其在大型、深基坑工程项目中该技术，能够精确测量并分析基坑支护结构的位移与变形，提供科学依据，为工程设计与施工提供强有力的技术支持。地面雷达监测技术在岩土工程领域的应用正处于快速发展阶段，随着技术的不断进步和完善，其在精度、稳定性、用户友好性等方面的性能正在不断提高，同时结合大数据分析、云计算等现代信息技术，地面雷达监测技术的应用潜力及价值将进一步得到发挥。

3 结束语

本文通过对基坑监测方法技术的探究，展示了岩土施工工程中基坑监测的重要性和多样性。从传统的水准测量法和测斜法到现代的光纤传感技术和无人机监测，各种方法各有特点、相互补充，共同构成了一个综合性的监测体系。深入分析和应用这些技术不仅可以提高基坑监测的精确度和效率，还能够有效预防和降低工程风险，保障施工安全。随着技术的不断进步和创新，岩土施工工程中基坑监测的技术将继续发展，为工程安全管理提供更加坚实的技术支持。

参考文献

[1] 刘家添.岩土工程深基坑监测技术要点分析[J].智能建筑与工程机械，2022，4（7）：89-91.

[2] 黎宣奎.深基坑岩土工程施工中的监测技术的处理分析[J].现代工程项目管理，2023，2（19）：46-48.

[3] 陈章霖.深基坑支护技术在岩土工程施工中的应用[J].工程技术研究，2022，7（22）：64-66.

[4] 祁曜刚.岩土工程建设中深基坑支护及勘察技术分析[J].智能建筑与智慧城市，2022（5）：97-99.

[5] 张南.基于岩土工程基础施工中深基坑支护施工技术分析[J].科技创新导报，2022，19（1）：100-102.

[6] 李志.岩土工程勘察对基坑支护施工的影响探析[J].世界有色金属，2022（5）：181-183.