岩土深基坑工程监测技术及设备的运用分析

摘 要：岩土深基坑工程施工中，监测技术作为整个施工的重要环节，不仅对整个工程的施工进度具有重要作用，也是确保工程质量的关键。岩土深基坑工程监测技术能够对整个工程施工的进度以及质量进行有效控制，为后续工程施工提供有效数据。基于此，从监测技术在岩土深基坑工程中的应用优势入手，分析了岩土深基坑工程监测技术的特点，对岩土深基坑工程监测技术及设备的应用进行了探究，以期为相关人员提供参考。

关键词：岩土深基坑工程；监测技术；设备

中图分类号：TU198 文献标识码：A 文章编号：2096-6903（2024）08-0080-03

0 引言

在建筑工程领域，岩土深基坑工程的安全监测技术已成为确保工程安全、提高施工效率的关键因素。随着工程技术的不断进步和创新，从传统的手动测量到现代的自动监测系统，岩土深基坑工程监测技术及设备的应用不仅展示了科技的进步，也反映了工程领域对安全和精确性的日益追求。面对复杂多变的地质条件和工程环境，有效地运用这些先进技术和设备，可确保工程的稳定性和安全性也变得更有挑战。基于此，深入分析岩土深基坑工程监测技术及设备的运用，不仅能够帮助工程团队更好地理解这些技术的实际应用，也为工程安全管理提供了重要的参考。

1 监测技术在岩土深基坑工程中的应用优势

1.1 提高工程安全性

监测技术可以实时监控基坑的稳定性，包括对基坑边坡、支护结构和附近建筑物的监测。通过对这些关键部位进行连续的观测，可以及时发现裂缝扩展、土体滑移、支护结构变形等危险信号。例如，倾斜仪、应变计和地表沉降仪等设备能够提供精确的变形和位移数据，这些数据能够有效评估基坑的整体稳定性。监测技术还可以监测地下水位和土体水分变化。地下水位的上升可能导致土体软化，增加滑坡和坍塌的风险，而监测技术能够提供及时的水位信息，指导施工中的排水和加固工作。监测技术还有助于识别不同土层之间的相互作用和压力分布。

在深基坑工程中，不同土层的力学特性差异可能导致不均匀沉降或侧向压力增大，监测数据可以帮助工程师了解这些复杂的地质情况，采取相应的应对措施。监测技术还可以在施工过程中提供实时反馈。施工过程中的各种活动，如挖掘、装卸和爆破等，都可能对基坑稳定性产生影响。通过实时监测，可以及时捕捉这些活动对基坑造成的影响，确保施工过程中的安全性。

长期的监测还能够评估基坑周围环境的变化对工程安全的影响。随着时间的推移，周围建筑物的荷载、交通振动和季节性气候变化都可能影响基坑的稳定性。因此，长期监测能够提供这些外部因素变化的数据，能够及时采取补救措施，确保基坑长期的稳定性和安全性[1]。

1.2 优化工程设计方案

通过对基坑开挖区及其周边环境进行细致的地质调查和持续监测，工程师可以获得关于土壤类型、地下水位、土壤承载能力等多方面的翔实数据。这些数据对于确定基坑工程的最佳设计参数至关重要，如支撑系统的布置、基坑的尺寸和形状，以及施工过程中的各项安全措施。监测技术在工程设计的初期阶段就能够发挥作用，通过预测基坑开挖过程中可能出现的各种问题，比如土体不均匀沉降、水土流失等，工程师可以提前规划应对措施，从而在设计阶段就有效规避这些风险。

在施工过程中，实时监测到的数据可能与预测值存在差异，这时工程师可以根据最新的监测结果及时调整设计方案，比如加固基坑支撑、调整排水系统，或者改变开挖顺序等，以确保设计方案始终适应当前的工程状态。通过分析在施工过程中收集的数据，工程师可以总结经验教训，为未来类似工程的设计提供参考。这不仅包括基坑工程本身的设计，还包括施工方法、工程材料选择等方面的优化。

通过对基坑开挖和施工过程中的环境影响进行监测，还可以帮助工程师设计更为环保的施工方案，减少对周围环境的影响。例如，监测到的噪声和振动数据可以指导工程师采取减振措施，而对周围水体和空气质量的监测则有助于制定有效的污染控制策略。监测技术在岩土深基坑工程中的应用，极大地优化了工程设计方案，提高了设计的准确性和效率，还有助于环境保护和工程的可持续发展。

2 岩土深基坑工程监测技术的特点

2.1 时效性特点

岩土深基坑工程监测技术需要能够及时响应各种地质和环境变化。在深基坑工程施工过程中，地质条件的微小变化都可能导致严重的工程问题，因此监测技术必须具备高度的时效性，以便能够在第一时间内发现问题并及时进行处理。岩土深基坑工程的安全监控依赖于实时数据的准确，这要求监测设备不仅能够持续不断地收集数据，还要能够快速处理这些数据，以确保监测结果能够实时反映出基坑的实际情况。岩土深基坑工程监测技术的时效性还关系到监测结果的及时反馈与决策支持。

监测技术不仅要实时监控基坑状态，还需能够快速将监测结果转化为决策依据，为工程师提供及时的技术支持。例如，在监测到潜在的滑坡或坍塌风险时，要能够迅速通知相关人员采取应对措施，从而避免或减轻事故发生。岩土深基坑工程监测技术的时效性，还体现在其对环境变化的快速响应能力上。在面对复杂多变的自然环境，如降雨、地震等自然因素影响时，监测系统需要能够快速调整监测参数，从而适应环境变化，确保监测数据的准确性和可靠性。

岩土深基坑工程监测技术的时效性是确保工程安全的重要保障，它要求监测技术不仅要有能力实时收集和处理数据，还要能够及时反馈监测结果，并快速响应环境变化，以支持工程决策和风险管理。这种高度的时效性特点，使得岩土深基坑工程监测成为一个高度综合性和技术性的领域，其发展和应用对工程安全和效率有着至关重要的影响[2]。

2.2 高精度特点

精度监测技术在岩土工程领域的应用，关系到工程安全、稳定性评估以及后续施工的准确性。在测量数据的准确性方面，监测技术能够精确捕捉到深基坑中的微小变化，如土体位移、裂缝宽度的变化及应力分布的微小调整。这种高精度测量是通过先进的测量设备和精细的数据处理算法实现的，例如使用微差GPS、激光扫描仪和多点位移计等。

在监控深基坑的稳定性和安全性方面，高精度监测技术能够细致地观察基坑的动态变化。这包括对基坑边坡的微变形监测、支撑结构的应力变化监控以及对地下水位和土壤湿度等关键因素的精确测量。这些高精度的测量数据为工程决策提供了重要依据，能够指导工程调整施工方案以适应实际地质情况。

在处理复杂的地质环境和不确定的工程条件时，监测技术能够精确地识别和分析各种微小的变化，如土壤层的微小移动和水文地质条件的轻微变化。这种对细节的关注不仅提高了监测的全面性，也增强了预测和预防潜在风险的能力。

高精度监测技术在数据的连续性和一致性上也表现突出。通过长期稳定的监测，这些技术能够提供一系列连贯、一致的数据记录，这对于理解和分析基坑在整个施工周期内的行为至关重要。

岩土深基坑工程监测技术的高精度特点，也表现在其对监测数据的精确复现能力上。即使在极端或复杂的工程环境中，监测技术也能够保持数据的高精度和可靠性，确保监测结果的准确性和重复性。岩土深基坑工程监测技术的高精度特点为确保工程安全、提高施工效率和优化工程设计提供了坚实的技术支持。

3 岩土深基坑工程监测技术及设备的应用

3.1 围护桩顶沉降监测

在岩土深基坑工程中，围护桩顶沉降监测尤其关注于基坑开挖期间，由于大量土方卸载而引起的水土压力变化，这一变化直接影响围护桩的稳定性。晶硅式静力水准仪作为围护桩顶沉降监测的主要设备。晶硅式静力水准仪的应用优势在于其差压式传感器的设计，精准地利用监测点间的压力值变化来计算沉降量，能够有效捕捉由水土压力变化引起的微小位移。晶硅式静力水准仪的设计特点包括其高精度传感器、小体积以及较大的量程，使其能够适应不同的地面走势而无需调平，这一特性尤其适用于复杂地形或不均匀地质条件下的基坑工程。晶硅式静力水准仪全密封的结构设计，也使得设备可以安全地埋设于地下，从而保证了监测过程的连续性和设备的安全性。

在晶硅式静力水准仪的系统构成中，储液罐、基点、测点和采集设备的组合提供了一个完整的监测网络。这种设计利用连通液原理进行沉降观测，通过多根连通管将不同监测点连接起来，保证储液面在同一水平面上，从而实现对沉降的精确测量。这种监测方式能够有效捕捉到各个监测点的相对差异沉降，为工程师提供了关键的数据支持。通过对不同储液罐液面高度的测量和计算，晶硅式静力水准仪能够提供围护桩顶部沉降的详细信息。这些信息对于分析和评估围护桩在基坑开挖过程中的稳定性至关重要。工程师可以根据这些数据调整工程设计，以确保基坑工程的整体安全和稳定性。长期的监测数据还可以帮助工程师分析沉降趋势，预测未来可能的风险，从而采取更有效的应对措施[3]。

3.2 基坑支护位移监测

基坑支护位移监测的核心目的是为了实时准确地跟踪和记录基坑支护系统在施工过程中的位移情况，确保整个基坑支护结构的稳定性。在监测点的布设上，工程团队需要根据基坑的具体尺寸、形状和周围环境，精心选择监测点的位置。这些监测点一般分布在基坑支护结构的关键位置，如支撑梁、围护墙和基坑角点等。在设置监测点时，工程团队还需考虑到周边建筑物、交通和其他工程活动的影响，确保监测数据的准确性和可靠性。

在监测设备的选择上，常用的有全站仪、GPS位移监测系统、电子水准仪以及倾斜计等。以全站仪为例，在进行测量前，工程团队需要准确校准仪器，确保测量数据的精确度。在测量过程中，操作人员需要对准监测标志，持续跟踪基坑支护结构的位移情况。对于GPS位移监测系统，工程团队需要正确安装GPS接收器，并确保其与卫星信号之间有良好的连接。该系统特别适合于大面积或较远距离的监测，其数据传输和处理通常需要依靠专业软件来完成。电子水准仪则是通过测量基准点的高度变化来监测位移，适用于精确测量垂直位移。倾斜计则是通过测量支护结构的倾斜角度变化来推算位移量，特别适用于监测基坑边坡和支护墙的稳定性。

在监测数据的处理和分析方面，工程团队需要将收集到的位移数据进行系统化的整理和分析。通过专业的数据处理软件，能够处理大量的数据，提供位移趋势的图表和报告。在数据分析过程中，工程师需要关注位移的速度、幅度以及其随时间的变化趋势。通过这些分析，及时识别出位移异常的情况，及早采取补救措施。定期的校验和维护是确保监测设备长期准确运行的关键。在施工现场，由于环境的复杂性和变化性，监测设备往往面临着诸如灰尘、振动和温度变化等影响，这就需要监测人员对设备进行定期的检查和调整[4]。

3.3 基坑支护结构体系应力监测

进行有效的基坑支护结构体系应力监测的前提，是对支护结构的应力状态进行全面而精确的捕捉，这通常依赖于精细布置的应变计和压力传感器。这些传感器被安装在支护结构的关键部位，如横梁、支撑墙等，以确保能够捕捉到由于土体压力、施工荷载或其他外部因素引起的应力变化。在这一过程中，监测团队需要精确选择传感器的位置和角度，以确保监测数据能够真实反映支护结构的应力状态。在实际操作中，监测团队不仅要关注传感器的安装精度，还需要考虑到传感器与数据采集系统之间的连接稳定性。例如，环境中的温度变化和振动可能影响应变计的准确性。因此，必须定期对传感器进行校准和维护，以确保其长期稳定运行。

为了更全面地理解支护结构的应力状态，通常需要结合使用多种类型的传感器。压力传感器可以监测基坑支护结构承受的土压力，而应变计则用于准确测量结构因应力变化而产生的微小形变。在数据处理和分析方面，这些监测设备收集的数据需要通过专业软件进行综合处理，以获得准确的应力分布图。这些软件不仅可以处理大量的测量数据，还能提供详细的沉降趋势分析和图表，帮助工程师及时识别潜在的风险区域。通过对比不同时间点的数据，可以准确判断沉降的速度和总量，评估围护桩的稳定性。通过长期的监测和数据积累，可以对支护结构的应力分布进行深入的时空分析，揭示支护结构的应力动态变化规律和应力传递机制[5]。这对于工程调整和决策提供了科学依据，有助于及时发现和解决潜在的安全隐患，有效地提高基坑支护结构的安全性和稳定性，保障工程的顺利进行。

4 结束语

岩土深基坑工程监测技术及设备的运用是确保工程安全、提高施工效率的关键环节。随着技术的不断进步和创新，这些监测工具和方法在精确性、可靠性以及适用性方面都有了显著的提升。工程团队应当继续探索更为高效、智能的监测技术，加强对监测数据的深度分析与应用，以更好地适应复杂多变的工程环境和挑战，这将为岩土工程的安全施工和持续发展奠定坚实的基础，也为相关领域的技术革新和进步提供强有力的支撑。

参考文献

[1] 魏宏斌，何祥红，王程秀.岩土工程基坑监测技术探析[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2023（10）：105-107.

[2] 乔开放.岩土深基坑工程监测技术与设备的具体应用[J].四川建材，2021，47（1）：60-61+63.

[3] 禹邓凯.岩土工程深基坑监测技术探讨[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2023（6）：57-60.

[4] 丁卓为.深基坑工程自动化监测技术初探[J].建筑与装饰， 2023（13）：139-141.

[5] 袁沛儒，杜狄波.岩土深基坑工程监测技术与设备的具体应用研究[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术，2022 （1）：285-287.