深基坑工程監(jiān)測數(shù)據(jù)處理與分析系統(tǒng)應(yīng)用探析

郭興

上海市城市建設(shè)設(shè)計研究總院（集團(tuán)）有限公司 上海 200125

1、前言

實(shí)際進(jìn)行深基坑施工的過程中，深基坑周圍的土壤會受到壓力進(jìn)而發(fā)生一定的形變，其內(nèi)部的性質(zhì)也會發(fā)生一定程度的改變，從靜態(tài)土向動態(tài)土過渡，進(jìn)而可以給周圍的工程施加應(yīng)力。在施工過程中的深基坑工藝中，對基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)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(tài)進(jìn)行綜合監(jiān)測，只有妥善的處理好了這些內(nèi)容才能夠有效的確保工程項(xiàng)目在后期依然順利進(jìn)行。

2、深基坑工程監(jiān)測的意義

巖土工程對于受力的分析一直以來都是十分復(fù)雜困難的要點(diǎn)，地下土壤巖石的結(jié)構(gòu)是相對十分復(fù)雜的，任何周圍環(huán)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(shè)計定量計算，實(shí)際情況與理論情況之間都存在一定差距。結(jié)果只是可能值的近似值。中國城市建設(shè)所倡導(dǎo)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(jīng)過了多年的實(shí)踐，相應(yīng)的應(yīng)用已經(jīng)愈發(fā)成熟，尤其是深基坑施工的監(jiān)測過程和相關(guān)的工程管理過程，而且也越來越多地由業(yè)主，設(shè)計，監(jiān)理，建設(shè)，科研等部門實(shí)施。很多建筑企業(yè)在實(shí)際進(jìn)行深基坑施工監(jiān)測過程中經(jīng)常是會引入第三方進(jìn)行監(jiān)測，這毫無疑問證明了深基坑施工的重要性?？傊ㄟ^監(jiān)測，我們可以及時發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定因素，驗(yàn)證設(shè)計，指導(dǎo)建設(shè)，保護(hù)業(yè)主和相關(guān)社會利益，分析區(qū)域建設(shè)的特點(diǎn)。在對入站數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控之前，應(yīng)對監(jiān)控數(shù)據(jù)執(zhí)行嚴(yán)重錯誤檢測，以便測量數(shù)據(jù)盡可能不包含不正確的數(shù)據(jù)，以確保手動數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的可靠性。如果在流程圖或相關(guān)圖上繪制新的測量值，則繪圖點(diǎn)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(diǎn)觀測可能包含大的錯誤。

3、深基坑工程監(jiān)測的內(nèi)容

深基坑工程監(jiān)測過程有幾個主要的工作內(nèi)容，實(shí)際工作過程中應(yīng)當(dāng)重點(diǎn)將精力放到這幾點(diǎn)上。

3.1 監(jiān)測支撐結(jié)構(gòu)的水平位移和沉降位移

現(xiàn)在進(jìn)行深基坑施工的工程監(jiān)測過程中會應(yīng)用到大量的相關(guān)設(shè)備設(shè)施，最主要的就是經(jīng)緯儀和測距儀等一系列能夠精準(zhǔn)的測量長寬高和角度的儀器設(shè)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(zhǔn)測量，觀測基坑的垂直位移變形。1）檢測系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，最精準(zhǔn)最快速的監(jiān)測其實(shí)還是機(jī)器人的監(jiān)測過程，通常來說一臺針對性的監(jiān)測機(jī)器人能夠當(dāng)作一臺智能化的信息處理站使用，可以進(jìn)行目標(biāo)的全自動搜索定位，施工的過程中更可以獲取周圍的環(huán)境信息，也可以對整個施工環(huán)境進(jìn)行成像。2）每個制造商的電子水平使用大致統(tǒng)一的結(jié)構(gòu)，其基本結(jié)構(gòu)包括光機(jī)械組件，自動調(diào)平補(bǔ)償設(shè)備和電子設(shè)備。實(shí)際應(yīng)用的過程中，使用到的電子設(shè)備主要還是編碼器傳感器和一些電子元件等，應(yīng)用的信息交流載體主要是條形碼，能夠方便的進(jìn)行電子讀取和測量，但是現(xiàn)在存在的問題是不同設(shè)備之間沒有建立起來一個統(tǒng)一的信息交流平臺，更換了制造商之后條形碼就不能在設(shè)備之間相互流通。

3.2 圍護(hù)結(jié)構(gòu)的變形監(jiān)測

在基坑開挖過程中，對圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的監(jiān)測至關(guān)重要，通過使用測斜儀收集數(shù)據(jù)并根據(jù)數(shù)據(jù)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(tài)，為設(shè)計提供參數(shù)，指導(dǎo)施工。

3.3 土壓力和孔隙水壓力監(jiān)測

進(jìn)行深基坑支護(hù)工作的過程中深基坑坑體本身會受到來自周圍土壤的應(yīng)力作用，1）側(cè)向土壓力，也是土壤在周圍環(huán)境出現(xiàn)變化的時候能夠通過介質(zhì)進(jìn)行力的傳遞的原理所在，出現(xiàn)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(jié)構(gòu)產(chǎn)生決定性的影響，因而施工的時候就需要對這些內(nèi)容進(jìn)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(dāng)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(huán)境和天氣的變化過程中也會表現(xiàn)出來不同的應(yīng)力情況，進(jìn)而也會影響到深基坑邊坡的壓力情況，影響穩(wěn)定性，所以實(shí)際施工的過程中也需要對這一內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測和確定。

3.4 圍護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)應(yīng)力監(jiān)測

支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測通常將鋼筋應(yīng)力計安裝在代表性位置的鋼筋混凝土工程樁和地下連續(xù)墻主應(yīng)力鋼筋上。這種應(yīng)力計應(yīng)用的主要目的是對結(jié)構(gòu)下方或者圍護(hù)結(jié)構(gòu)當(dāng)中所存在的應(yīng)力進(jìn)行探測，最為常用的應(yīng)力計是振弦式應(yīng)力計，其應(yīng)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(yīng)力的大小，因而應(yīng)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(wěn)定可靠，使用壽命長等，適合長期使用，即使在惡劣環(huán)境中也能觀測。

3.5 地下水位監(jiān)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(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，進(jìn)而對深基坑整體穩(wěn)定性產(chǎn)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(dāng)探頭接觸水位時，聲波被激活，讀取并測量標(biāo)尺和管道頂部之間的距離，并根據(jù)管道頂部的高程計算地下水位的高程。

4、深基坑工程監(jiān)測的數(shù)據(jù)分析

大量高層建筑的建設(shè)帶來了大規(guī)模的基坑工程，也造成了基坑事故的發(fā)生。東南沿海地區(qū)開放城市事故總數(shù)的三分之一主要是由于基坑土體的位移和支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞，造成大規(guī)?；?，道路開裂，附近地下設(shè)施的位移和破壞，鄰近建筑物的倒塌，給國民經(jīng)濟(jì)和人民生命財產(chǎn)安全造成了巨大損失。

4.1 檢測支護(hù)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度

基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)不僅要滿足自身的強(qiáng)度和變形要求，還要滿足周圍環(huán)境的變形要求。在軟土地區(qū)，后者往往與前者同樣重要。在許多項(xiàng)目中，當(dāng)支撐結(jié)構(gòu)沒有出現(xiàn)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(yán)重后果。因此，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)和環(huán)境安全的總體考慮應(yīng)基于理論計算，確定一系列變形預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行控制。預(yù)警指標(biāo)包括靜態(tài)指標(biāo)和動態(tài)指標(biāo)。如果想在開挖過程中準(zhǔn)確地掌握支撐結(jié)構(gòu)和環(huán)境情況，則必須依靠現(xiàn)場監(jiān)測，并將施工過程中測得的變形和內(nèi)力數(shù)據(jù)與預(yù)警指標(biāo)進(jìn)行比較。一旦發(fā)現(xiàn)異常情況，可以采取措施及時控制情況，以防止出現(xiàn)問題。由于經(jīng)濟(jì)原因，一些投資者忽視了基坑工程的現(xiàn)場監(jiān)測，導(dǎo)致工程事故。

4.2 加強(qiáng)現(xiàn)場監(jiān)測

因此，為了達(dá)到預(yù)警的目的，現(xiàn)場監(jiān)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(yīng)力以及周圍環(huán)境，以獲得所需要的數(shù)據(jù)，與預(yù)測值或計算值相比可以以定量的量準(zhǔn)確地反映影響程度，因此現(xiàn)場監(jiān)測至關(guān)重要。對于復(fù)雜的大中型項(xiàng)目，必須在施工組織設(shè)計中制定詳細(xì)的現(xiàn)場監(jiān)測計劃。雖然基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的計算盡可能詳細(xì)，但設(shè)計與施工之間的斷開是不可避免的。一方面，由于設(shè)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(shè)計師往往只根據(jù)傳統(tǒng)的假設(shè)工作條件來計算。但是，由于施工過程中條件復(fù)雜多變，實(shí)際施工條件與原設(shè)計不符。在這種情況下，有必要進(jìn)行全面的現(xiàn)場監(jiān)測，以確定以前的施工是否符合預(yù)期的要求，并確定和優(yōu)化下一個施工參數(shù)，以實(shí)現(xiàn)信息化建設(shè)。所謂信息化建設(shè)，是指在開挖過程中充分利用巖土工程，結(jié)構(gòu)變形，結(jié)構(gòu)變化等信息，并與勘察設(shè)計進(jìn)行比較。在判斷前段設(shè)計和施工合理性的基礎(chǔ)上，采用反饋分析和巖土參數(shù)預(yù)測后續(xù)工程的新行為和新動態(tài)，重新優(yōu)化施工。

5、結(jié)論與建議

基于深基坑工程監(jiān)測高精度，長測量時間和復(fù)雜測量條件的特點(diǎn)，探討了深基坑工程的信息化建設(shè)。根據(jù)施工過程中的反饋信息，不斷修改基坑地質(zhì)條件和施工條件的設(shè)計。通過綜合組織和使用各種先進(jìn)的監(jiān)測儀器，全面監(jiān)測基坑工程，及時反饋監(jiān)測數(shù)據(jù)，確保施工安全。期待監(jiān)測技術(shù)能進(jìn)一步完善，以發(fā)揮深基坑工程監(jiān)測在工程建設(shè)中的積極作用。