新时期深基坑工程安全监测和信息化监控

新时期深基坑工程安全监测和信息化监控
摘要：最近几年，伴随着社会经济的不断发展，深基坑工程数量有了明显增加，其在快速增加的同时也产生了很多新的问题和理论。

基于此，本文主要从基坑安
全监测的角度入手，详细分析了深基坑现有的研究方向、监测方式、信息化等方
面的现状，然后在此过程中，论述了深基坑监测后期发展趋势。

关键词：新时期；深基坑工程安全监测；信息化监控
深基坑在开挖支护施工期间，因工程岩土构造具有地质条件复杂、受力性能
特殊等特点，因此，在监测参数设定，监控方案设计环节中，预估值计算值和具
体施工中的实测值存在较大的差别性，离散性，随机性。

从中看出，对于深基坑
工程的质量和安全管理，不仅和规范设计有一定的联系，同时还在一定程度上取
决于施工整个过程的安全监测情况。

安全监测作为保证深基坑工程施工安全的关
键性措施，其具有十分重要的作用。

在深基坑施工期间，对土体以及支护结构实际现状进行定性分析和定量检测/
监测，能够为后期工程稳定运行提供有利的条件，对此，进行深基坑施工的时候，要从基坑周围支护结构和工程地质，水文地质分析入手，在全面了解和掌握施工
过程安全控制的基础上保证工程整体质量和毗邻建筑物、构筑物，相关施工人员
及设施的安全。

1、监测项目以及监测方法
1.1位移的具体监测方法
在工程项目当中，监控方通常使用的位移监测方法有两种：水平以及侧向监测。

在具体的监测过程中，通常所说的位移速率的监测是指的在拟定监测的计划
之内，把相应监测位间隔的时间段作为项目参考的过程。

同时，项目的位移监测
是最为重要的安全监测项目。

1.1.1项目工程的水平位移监测方法
监控方在进行工程项目的位移监测后，可以在监测后数据处理提供基坑边壁
的水平变形量以及位移的变形速率和整个基坑平面几何变形分布信息。

一般可以
通过分析信息数据，进一步研究基坑边壁的稳定性及变形发展趋势。

与此同时，
通常情况下，水平位移监测使用经纬仪、全站仪、固定点GPS等方法来进行相关
的测量工作。

进行视准线方法的操作时，可以依据不同的标准分为距离变化方法
以及角度变化方法。

在工程项目当中，利用精密全站仪来测量某个监测点的具体
坐标，将其称为坐标变化方法。

在项目工程监测过程中，使用后一种测量方法与
人工三角网监测来比较，目前如使用TCA2003自动全站仪进行工程监测时，监测
过程具有精度高，响应快，数据处理快，人工工作量较小等优点。

GPS已经在工程项目的基坑监测过程中得到了广泛的应用。

根据测量技术的
使用案例，从相关工程基坑施工监测的实践数据以及实践效果来看，使用这种测
量方法不仅可以避免光学仪器方法对于工地现有条件的项目限制，还可以在工程
施工的工作效率和工程测量数据的精准度上得到较大提高，确保监测工作的质量
始终处于受控状态。

1.1.2深基坑侧位移监测方法
监控方在进行工程项目的侧向位移监测中，通过这种测量，可以为基坑开挖/
支护提供基坑围护结构及坑壁不同深度，不同范围的倾斜位移的具体分布情况数据，在基坑的施工中，侧向位移监测的有关数据对于基坑的建设安全特别重要，
因此需要在测量和数据分析时特别重视。

进行侧向位移监测时，可在测量中采用
石英挠性加速器作为敏感元件的滑动式测量斜度的测斜仪，测斜仪在工作过程中，是将倾斜的角度以电压的形式输出，其电压转换精度在mv级别，从而可以在滑
动过程中连续不断地测量基坑预埋测斜管（轨道）整体倾斜方位角和累计变形
量。

在测量斜度的仪器当中，通常采用伺服加速度计式以及电阻应变式两种形式，在具体工程项目中可根据实际情况灵活选用，通常情况下，通过对比试验得出，伺服加速度计式测斜仪精密度比较高，并且在进行监测的过程当中工况相对
稳定。

但是伺服加速度测斜仪在价格方面也比较昂贵，监控方应根据实际情况和
工程经济论证进行仪器比选。

1.2压力的监测方法
对于深基坑土体的压力监测，通常包括的是对于基坑内外土压力（主动土压力、被动土压力、静止土压力）以及土层孔隙水压力的具体监测。

可以通过上述
两种压力监测方法来掌握基坑开挖过程中的土体压力变化情况以及具体的土体压
力变化规律，来及时的发现影响基坑土层稳定性的有关因素，及时采取具体控制
措施来确保土层以及围护结构的安全稳定。

在工程项目当中，在进行工程基坑的开挖以及边坡支护时，在施工的基坑现
场都会采取土层压力以及土层孔隙水压力的有关观测措施，且该观测方法已经在
建筑行业实行了很长的时间，与此同时，业已在观测施工中积累了较多的工程经验，对于监测行业来说，也促进了很多监测传感器的改进发展。

在当前，我国通
常使用的压力传感器可以依据不同的工作原理分成电阻应变片式和电感调频式，
还包括了钢弦式（振弦式）等等。

在这些众多类型的传感器当中，根据工程现场
的使用情况，以钢弦式（振弦式）压力传感器性质最为稳定，并且对于电的绝缘
性要求也不高，可以在长期的基坑工程中埋设使用而不易损坏，在基坑恶劣的自
然环境下也不影响土层压力以及土层孔隙水压力的正常观测。

但是在进行传感器
的埋设之前，必须要对于所使用的传感器进行工程防水性检测，线路保护，以及
具体的传感器温度设定，初始监测频率记录等工作。

1.3 基坑边坡支护结构的内力监测
1.3.1基坑边坡支护结构中主受力结构应力的监测方法
基坑维护结构类型较多，对支撑式以板桩，灌注桩，型钢桩，地下连续墙等
类型居多。

工程基坑的边坡支护结构的施工时，一般情况下，最重要的结构受力
体当属基坑当中钢筋混凝土支护桩和地下连续墙的主要受力钢筋，在这其中进行
结构受力的监测时，应布置钢筋应力（应变）计，以此对基坑支护结构进行应力
监测。

在进行应力监测点的设置时，应该要全方位的进行考虑整体受力情况和薄
弱点监测，综合应力可能出现的最大点，薄弱点，安全保护重点等各方面因素进
行布置分析。

1.3.2支护结构中对于锚杆内应力监测
对于拉锚式支护结构，在进行基坑边坡的支护时，应该特别注重锚杆的受力
监测，来确保锚杆的荷载（应力）的具体变化情况以及锚杆的蠕变量情况的变化，进而可以对于锚杆本身在整个的施工期间之内应力的承受是否达到设计值进行评估。

还可以通过锚杆变化量的反映数据，进一步了解在挡土墙之后锚杆的具体受
力情况，可以在很大程度上方便我们后期对于锚杆的设计校验以及锚杆工法的改进。

但是，由于在基坑的长时间的测量过程中，监测出锚杆的微小位移变化是特
别困难的，因此，在锚杆的监测中一般仅仅测量荷载（应力）的变化情况，以布
置钢弦式锚杆测力计为主，而且同样存在锚杆监测仪器布置分析工作。

2、深基坑监测后期发展趋势
2.1信息化监控的设计与施工方向
因为在很大程度上基坑信息化施工其实就是指采集的信息，然后再经过处理
以后和预设的数值进行对比；其次就是以分析的方式来求出比较符合的实际参数（开挖参数，支护参数，安全参数等）指导施工和安全防护。

当然，还可以利用
求出的参数来预测出下一个阶段施工的岩土力学结构，在这样的情况下，就可以
进行反复的PDCA循环，还要不断的采集信息，更要不断修改设计，还要进行指
导施工，最后将设计置于实际的动态过程中，一方面，可以通过分析施工的基础上，来对施工的信息进行反复设计，以此可以使得设计和施工逐渐接近实际的参数，进而就可以降低险情，以达到质量和安全的施工目标。

很大程度上这是一项
有发展前途的新技术，然后就需要把代价比较小的优点，应用在实际施工中，在
现阶段中，没有进入到普及阶段的原因有两个：第一，专家的缺乏；第二，反应
出的速度比较慢；第三、施工中不确定因素较多，不良地质构造深基坑监测工况
复杂。

但是随着计算机技术的不断进步和发展，对于这三个问题来说，通过强有
力的数值分析，模型分析等方法可以得到逐步解决。

2.2建立起完善的信息及险情预警系统
目前，施工规范化，程序化日益完善，施工企业质量管理系统，安全管理系
统都需要建立起险情（事故）预警系统，一旦监测数据和信息系统分析结果触发
预警系统安全预设阀值，就会自动提醒施工各方注意工况是否达到极限状态，同
时可以立即报警，以此方便施工和管理各方采取有效的应对措施，防止质量事故，安全事故的发生，给安全应急预案留下充分的反应时间等。

随着现代计算机和网
络技术的快速发展，电脑数据处理能力越来越强，通信速度越来越快。

基于成熟
的计算机技术，深基坑监控可以方便地建立信息管理系统。

对数据采集，管理，
分析，预警，报警，传输，参数设定，数据输出，报表管理，打印等工作形成有
效管理。

这样就建立了一套比较完善的监控体系，在极大程度上可以避免人为误差，反应流程不畅，信息传递不全面等现实弊端。

3、结语
在深基坑工程发展期间，离不开完善的设计理论和施工技术的支撑，而现场
安全监控能够有效将其连接在一起，其产生的作用是巨大的。

因此，在后期信息
化施工期间，设计环节、施工过程以及现场监测必定成为了三者并行的管理体系，它们都会对深基坑施工水平的提升起到较大的作用。

与此同时，深基坑施工也可
以在工程实践中得到快速的发展。

因此，深基坑施工监控工作信息化是今后监测
工作必然的发展方向。

对工程质量管理，施工安全管理有极大的促进作用。

参考文献：
[1]吴光水，徐文彬．论深基坑施工技术相关特点要点[J]．科技创新导报，2017.
[2]阙济兴，傅晟等．深基坑工程施工主要安全隐患浅析[J]．建筑安全，2017.
[3]李朝安．深基坑施工特点与技术探讨[J]．建筑工程技术与设计，2016.。