深基坑工程監(jiān)測(cè)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(jì)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(guò)程中，深基坑周?chē)耐寥罆?huì)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(huì)發(fā)生一定程度的改變，從靜態(tài)土向動(dòng)態(tài)土過(guò)渡，進(jìn)而可以給周?chē)墓こ淌┘討?yīng)力。在施工過(guò)程中的深基坑工藝中，對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理，并對(duì)基坑及鄰近建筑物和地下管線周?chē)耐寥篮偷叵滤畡?dòng)態(tài)進(jìn)行綜合監(jiān)測(cè)，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(cè)的意義

巖土工程對(duì)于受力的分析一直以來(lái)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(duì)十分復(fù)雜的，任何周?chē)h(huán)境的變動(dòng)都可能會(huì)給巖土帶來(lái)一定的影響，因此，無(wú)論是什么理論，軟件，計(jì)算方法和設(shè)計(jì)定量計(jì)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(guó)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(wèn)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(guò)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(cè)過(guò)程和相關(guān)的工程管理過(guò)程，而且也越來(lái)越多地由業(yè)主，設(shè)計(jì)，監(jiān)理，建設(shè)，科研等部門(mén)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(cè)過(guò)程中經(jīng)常是會(huì)引入第三方進(jìn)行監(jiān)測(cè)，這毫無(wú)疑問(wèn)證明了深基坑施工的重要性。總之，通過(guò)監(jiān)測(cè)，我們可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定因素，驗(yàn)證設(shè)計(jì)，指導(dǎo)建設(shè)，保護(hù)業(yè)主和相關(guān)社會(huì)利益，分析區(qū)域建設(shè)的特點(diǎn)。在對(duì)入站數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控之前，應(yīng)對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)執(zhí)行嚴(yán)重錯(cuò)誤檢測(cè)，以便測(cè)量數(shù)據(jù)盡可能不包含不正確的數(shù)據(jù)，以確保手動(dòng)數(shù)據(jù)庫(kù)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(cè)量值，則繪圖點(diǎn)與趨勢(shì)線延伸之間的偏差大于測(cè)量值與趨勢(shì)線之間的平均偏差。點(diǎn)觀測(cè)可能包含大的錯(cuò)誤。

3、深基坑工程監(jiān)測(cè)的內(nèi)容

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

3.1 監(jiān)測(cè)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(cè)過(guò)程中會(huì)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(cè)距儀等一系列能夠精準(zhǔn)的測(cè)量長(zhǎng)寬高和角度的儀器設(shè)備，采用視線法，小角度法和測(cè)距法觀測(cè)水平位移變形。采用精確的水準(zhǔn)測(cè)量，觀測(cè)基坑的垂直位移變形。1）檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行的過(guò)程中，最精準(zhǔn)最快速的監(jiān)測(cè)其實(shí)還是機(jī)器人的監(jiān)測(cè)過(guò)程，通常來(lái)說(shuō)一臺(tái)針對(duì)性的監(jiān)測(cè)機(jī)器人能夠當(dāng)作一臺(tái)智能化的信息處理站使用，可以進(jìn)行目標(biāo)的全自動(dòng)搜索定位，施工的過(guò)程中更可以獲取周?chē)沫h(huán)境信息，也可以對(duì)整個(gè)施工環(huán)境進(jìn)行成像。2）每個(gè)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(dòng)調(diào)平補(bǔ)償設(shè)備和電子設(shè)備。實(shí)際應(yīng)用的過(guò)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(cè)量，但是現(xiàn)在存在的問(wèn)題是不同設(shè)備之間沒(méi)有建立起來(lái)一個(gè)統(tǒng)一的信息交流平臺(tái)，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(cè)

在基坑開(kāi)挖過(guò)程中，對(duì)圍護(hù)結(jié)構(gòu)變形的監(jiān)測(cè)至關(guān)重要，通過(guò)使用測(cè)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(jì)提供參數(shù)，指導(dǎo)施工。

3.3 土壓力和孔隙水壓力監(jiān)測(cè)

進(jìn)行深基坑支護(hù)工作的過(guò)程中深基坑坑體本身會(huì)受到來(lái)自周?chē)寥赖膽?yīng)力作用，1）側(cè)向土壓力，也是土壤在周?chē)h(huán)境出現(xiàn)變化的時(shí)候能夠通過(guò)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(huì)對(duì)周?chē)慕Y(jié)構(gòu)產(chǎn)生決定性的影響，因而施工的時(shí)候就需要對(duì)這些內(nèi)容進(jìn)行充分的核查和對(duì)比，確保能夠保證其安全性。2）與此同時(shí)土壤當(dāng)中也存在了大量的孔隙，其中會(huì)因降雨等問(wèn)題而含有一定的水分，這些水分在周?chē)h(huán)境和天氣的變化過(guò)程中也會(huì)表現(xiàn)出來(lái)不同的應(yīng)力情況，進(jìn)而也會(huì)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(guò)程中也需要對(duì)這一內(nèi)容進(jìn)行監(jiān)測(cè)和確定。

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

支撐結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應(yīng)力監(jiān)測(cè)通常將鋼筋應(yīng)力計(jì)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(jì)應(yīng)用的主要目的是對(duì)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(cè)，最為常用的應(yīng)力計(jì)是振弦式應(yīng)力計(jì)，其應(yīng)用的過(guò)程中使用的是非電能源測(cè)量原理，通過(guò)頻率來(lái)計(jì)算應(yīng)力的大小，因而應(yīng)用范圍相對(duì)來(lái)說(shuō)十分廣泛，溫度對(duì)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(zhǎng)等，適合長(zhǎng)期使用，即使在惡劣環(huán)境中也能觀測(cè)。

3.5 地下水位監(jiān)測(cè)

深基坑施工過(guò)程中地下水位也會(huì)一定程度上對(duì)深基坑周?chē)耐寥缼r石結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，進(jìn)而對(duì)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(jì)測(cè)量。將測(cè)量探頭插入地下水管中。當(dāng)探頭接觸水位時(shí)，聲波被激活，讀取并測(cè)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(jì)算地下水位的高程。

4、深基坑工程監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)分析

大量高層建筑的建設(shè)帶來(lái)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(kāi)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)模滑坡，道路開(kāi)裂，附近地下設(shè)施的位移和破壞，鄰近建筑物的倒塌，給國(guó)民經(jīng)濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全造成了巨大損失。

4.1 檢測(cè)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?chē)h(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(méi)有出現(xiàn)故障跡象時(shí)，周?chē)貙拥淖冃斡袝r(shí)會(huì)對(duì)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(jì)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(dòng)態(tài)指標(biāo)。如果想在開(kāi)挖過(guò)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(chǎng)監(jiān)測(cè)，并將施工過(guò)程中測(cè)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(shí)控制情況，以防止出現(xiàn)問(wèn)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(chǎng)監(jiān)測(cè)，導(dǎo)致工程事故。

4.2 加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)

因此，為了達(dá)到預(yù)警的目的，現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)是非常必要的。有必要跟蹤施工過(guò)程中的施工活動(dòng)，測(cè)量基坑本身的變形和應(yīng)力以及周?chē)h(huán)境，以獲得所需要的數(shù)據(jù)，與預(yù)測(cè)值或計(jì)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(chǎng)監(jiān)測(cè)至關(guān)重要。對(duì)于復(fù)雜的大中型項(xiàng)目，必須在施工組織設(shè)計(jì)中制定詳細(xì)的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)計(jì)劃。雖然基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的計(jì)算盡可能詳細(xì)，但設(shè)計(jì)與施工之間的斷開(kāi)是不可避免的。一方面，由于設(shè)計(jì)理論的局限性，工作條件模型的計(jì)算不能充分反映施工的具體情況;另一方面，設(shè)計(jì)師往往只根據(jù)傳統(tǒng)的假設(shè)工作條件來(lái)計(jì)算。但是，由于施工過(guò)程中條件復(fù)雜多變，實(shí)際施工條件與原設(shè)計(jì)不符。在這種情況下，有必要進(jìn)行全面的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，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(gè)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(kāi)挖過(guò)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(jì)進(jìn)行比較。在判斷前段設(shè)計(jì)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(cè)后續(xù)工程的新行為和新動(dòng)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(cè)高精度，長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間和復(fù)雜測(cè)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(guò)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(jì)。通過(guò)綜合組織和使用各種先進(jìn)的監(jiān)測(cè)儀器，全面監(jiān)測(cè)基坑工程，及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，確保施工安全。期待監(jiān)測(cè)技術(shù)能進(jìn)一步完善，以發(fā)揮深基坑工程監(jiān)測(cè)在工程建設(shè)中的積極作用。