巖土深基坑工程監測技術及設備的運用分析

摘 要：巖土深基坑工程施工中，監測技術作為整個施工的重要環節，不僅對整個工程的施工進度具有重要作用，也是確保工程質量的關鍵。巖土深基坑工程監測技術能夠對整個工程施工的進度以及質量進行有效控制，為后續工程施工提供有效數據。基于此，從監測技術在巖土深基坑工程中的應用優勢入手，分析了巖土深基坑工程監測技術的特點，對巖土深基坑工程監測技術及設備的應用進行了探究，以期為相關人員提供參考。

關鍵詞：巖土深基坑工程；監測技術；設備

中圖分類號：TU198 文獻標識碼：A 文章編號：2096-6903（2024）08-0080-03

0 引言

在建筑工程領域，巖土深基坑工程的安全監測技術已成為確保工程安全、提高施工效率的關鍵因素。隨著工程技術的不斷進步和創新，從傳統的手動測量到現代的自動監測系統，巖土深基坑工程監測技術及設備的應用不僅展示了科技的進步，也反映了工程領域對安全和精確性的日益追求。面對復雜多變的地質條件和工程環境，有效地運用這些先進技術和設備，可確保工程的穩定性和安全性也變得更有挑戰。基于此，深入分析巖土深基坑工程監測技術及設備的運用，不僅能夠幫助工程團隊更好地理解這些技術的實際應用，也為工程安全管理提供了重要的參考。

1 監測技術在巖土深基坑工程中的應用優勢

1.1 提高工程安全性

監測技術可以實時監控基坑的穩定性，包括對基坑邊坡、支護結構和附近建筑物的監測。通過對這些關鍵部位進行連續的觀測，可以及時發現裂縫擴展、土體滑移、支護結構變形等危險信號。例如，傾斜儀、應變計和地表沉降儀等設備能夠提供精確的變形和位移數據，這些數據能夠有效評估基坑的整體穩定性。監測技術還可以監測地下水位和土體水分變化。地下水位的上升可能導致土體軟化，增加滑坡和坍塌的風險，而監測技術能夠提供及時的水位信息，指導施工中的排水和加固工作。監測技術還有助于識別不同土層之間的相互作用和壓力分布。

在深基坑工程中，不同土層的力學特性差異可能導致不均勻沉降或側向壓力增大，監測數據可以幫助工程師了解這些復雜的地質情況，采取相應的應對措施。監測技術還可以在施工過程中提供實時反饋。施工過程中的各種活動，如挖掘、裝卸和爆破等，都可能對基坑穩定性產生影響。通過實時監測，可以及時捕捉這些活動對基坑造成的影響，確保施工過程中的安全性。

長期的監測還能夠評估基坑周圍環境的變化對工程安全的影響。隨著時間的推移，周圍建筑物的荷載、交通振動和季節性氣候變化都可能影響基坑的穩定性。因此，長期監測能夠提供這些外部因素變化的數據，能夠及時采取補救措施，確保基坑長期的穩定性和安全性[1]。

1.2 優化工程設計方案

通過對基坑開挖區及其周邊環境進行細致的地質調查和持續監測，工程師可以獲得關于土壤類型、地下水位、土壤承載能力等多方面的翔實數據。這些數據對于確定基坑工程的最佳設計參數至關重要，如支撐系統的布置、基坑的尺寸和形狀，以及施工過程中的各項安全措施。監測技術在工程設計的初期階段就能夠發揮作用，通過預測基坑開挖過程中可能出現的各種問題，比如土體不均勻沉降、水土流失等，工程師可以提前規劃應對措施，從而在設計階段就有效規避這些風險。

在施工過程中，實時監測到的數據可能與預測值存在差異，這時工程師可以根據最新的監測結果及時調整設計方案，比如加固基坑支撐、調整排水系統，或者改變開挖順序等，以確保設計方案始終適應當前的工程狀態。通過分析在施工過程中收集的數據，工程師可以總結經驗教訓，為未來類似工程的設計提供參考。這不僅包括基坑工程本身的設計，還包括施工方法、工程材料選擇等方面的優化。

通過對基坑開挖和施工過程中的環境影響進行監測，還可以幫助工程師設計更為環保的施工方案，減少對周圍環境的影響。例如，監測到的噪聲和振動數據可以指導工程師采取減振措施，而對周圍水體和空氣質量的監測則有助于制定有效的污染控制策略。監測技術在巖土深基坑工程中的應用，極大地優化了工程設計方案，提高了設計的準確性和效率，還有助于環境保護和工程的可持續發展。

2 巖土深基坑工程監測技術的特點

2.1 時效性特點

巖土深基坑工程監測技術需要能夠及時響應各種地質和環境變化。在深基坑工程施工過程中，地質條件的微小變化都可能導致嚴重的工程問題，因此監測技術必須具備高度的時效性，以便能夠在第一時間內發現問題并及時進行處理。巖土深基坑工程的安全監控依賴于實時數據的準確，這要求監測設備不僅能夠持續不斷地收集數據，還要能夠快速處理這些數據，以確保監測結果能夠實時反映出基坑的實際情況。巖土深基坑工程監測技術的時效性還關系到監測結果的及時反饋與決策支持。

監測技術不僅要實時監控基坑狀態，還需能夠快速將監測結果轉化為決策依據，為工程師提供及時的技術支持。例如，在監測到潛在的滑坡或坍塌風險時，要能夠迅速通知相關人員采取應對措施，從而避免或減輕事故發生。巖土深基坑工程監測技術的時效性，還體現在其對環境變化的快速響應能力上。在面對復雜多變的自然環境，如降雨、地震等自然因素影響時，監測系統需要能夠快速調整監測參數，從而適應環境變化，確保監測數據的準確性和可靠性。

巖土深基坑工程監測技術的時效性是確保工程安全的重要保障，它要求監測技術不僅要有能力實時收集和處理數據，還要能夠及時反饋監測結果，并快速響應環境變化，以支持工程決策和風險管理。這種高度的時效性特點，使得巖土深基坑工程監測成為一個高度綜合性和技術性的領域，其發展和應用對工程安全和效率有著至關重要的影響[2]。

2.2 高精度特點

精度監測技術在巖土工程領域的應用，關系到工程安全、穩定性評估以及后續施工的準確性。在測量數據的準確性方面，監測技術能夠精確捕捉到深基坑中的微小變化，如土體位移、裂縫寬度的變化及應力分布的微小調整。這種高精度測量是通過先進的測量設備和精細的數據處理算法實現的，例如使用微差GPS、激光掃描儀和多點位移計等。

在監控深基坑的穩定性和安全性方面，高精度監測技術能夠細致地觀察基坑的動態變化。這包括對基坑邊坡的微變形監測、支撐結構的應力變化監控以及對地下水位和土壤濕度等關鍵因素的精確測量。這些高精度的測量數據為工程決策提供了重要依據，能夠指導工程調整施工方案以適應實際地質情況。

在處理復雜的地質環境和不確定的工程條件時，監測技術能夠精確地識別和分析各種微小的變化，如土壤層的微小移動和水文地質條件的輕微變化。這種對細節的關注不僅提高了監測的全面性，也增強了預測和預防潛在風險的能力。

高精度監測技術在數據的連續性和一致性上也表現突出。通過長期穩定的監測，這些技術能夠提供一系列連貫、一致的數據記錄，這對于理解和分析基坑在整個施工周期內的行為至關重要。

巖土深基坑工程監測技術的高精度特點，也表現在其對監測數據的精確復現能力上。即使在極端或復雜的工程環境中，監測技術也能夠保持數據的高精度和可靠性，確保監測結果的準確性和重復性。巖土深基坑工程監測技術的高精度特點為確保工程安全、提高施工效率和優化工程設計提供了堅實的技術支持。

3 巖土深基坑工程監測技術及設備的應用

3.1 圍護樁頂沉降監測

在巖土深基坑工程中，圍護樁頂沉降監測尤其關注于基坑開挖期間，由于大量土方卸載而引起的水土壓力變化，這一變化直接影響圍護樁的穩定性。晶硅式靜力水準儀作為圍護樁頂沉降監測的主要設備。晶硅式靜力水準儀的應用優勢在于其差壓式傳感器的設計，精準地利用監測點間的壓力值變化來計算沉降量，能夠有效捕捉由水土壓力變化引起的微小位移。晶硅式靜力水準儀的設計特點包括其高精度傳感器、小體積以及較大的量程，使其能夠適應不同的地面走勢而無需調平，這一特性尤其適用于復雜地形或不均勻地質條件下的基坑工程。晶硅式靜力水準儀全密封的結構設計，也使得設備可以安全地埋設于地下，從而保證了監測過程的連續性和設備的安全性。

在晶硅式靜力水準儀的系統構成中，儲液罐、基點、測點和采集設備的組合提供了一個完整的監測網絡。這種設計利用連通液原理進行沉降觀測，通過多根連通管將不同監測點連接起來，保證儲液面在同一水平面上，從而實現對沉降的精確測量。這種監測方式能夠有效捕捉到各個監測點的相對差異沉降，為工程師提供了關鍵的數據支持。通過對不同儲液罐液面高度的測量和計算，晶硅式靜力水準儀能夠提供圍護樁頂部沉降的詳細信息。這些信息對于分析和評估圍護樁在基坑開挖過程中的穩定性至關重要。工程師可以根據這些數據調整工程設計，以確保基坑工程的整體安全和穩定性。長期的監測數據還可以幫助工程師分析沉降趨勢，預測未來可能的風險，從而采取更有效的應對措施[3]。

3.2 基坑支護位移監測

基坑支護位移監測的核心目的是為了實時準確地跟蹤和記錄基坑支護系統在施工過程中的位移情況，確保整個基坑支護結構的穩定性。在監測點的布設上，工程團隊需要根據基坑的具體尺寸、形狀和周圍環境，精心選擇監測點的位置。這些監測點一般分布在基坑支護結構的關鍵位置，如支撐梁、圍護墻和基坑角點等。在設置監測點時，工程團隊還需考慮到周邊建筑物、交通和其他工程活動的影響，確保監測數據的準確性和可靠性。

在監測設備的選擇上，常用的有全站儀、GPS位移監測系統、電子水準儀以及傾斜計等。以全站儀為例，在進行測量前，工程團隊需要準確校準儀器，確保測量數據的精確度。在測量過程中，操作人員需要對準監測標志，持續跟蹤基坑支護結構的位移情況。對于GPS位移監測系統，工程團隊需要正確安裝GPS接收器，并確保其與衛星信號之間有良好的連接。該系統特別適合于大面積或較遠距離的監測，其數據傳輸和處理通常需要依靠專業軟件來完成。電子水準儀則是通過測量基準點的高度變化來監測位移，適用于精確測量垂直位移。傾斜計則是通過測量支護結構的傾斜角度變化來推算位移量，特別適用于監測基坑邊坡和支護墻的穩定性。

在監測數據的處理和分析方面，工程團隊需要將收集到的位移數據進行系統化的整理和分析。通過專業的數據處理軟件，能夠處理大量的數據，提供位移趨勢的圖表和報告。在數據分析過程中，工程師需要關注位移的速度、幅度以及其隨時間的變化趨勢。通過這些分析，及時識別出位移異常的情況，及早采取補救措施。定期的校驗和維護是確保監測設備長期準確運行的關鍵。在施工現場，由于環境的復雜性和變化性，監測設備往往面臨著諸如灰塵、振動和溫度變化等影響，這就需要監測人員對設備進行定期的檢查和調整[4]。

3.3 基坑支護結構體系應力監測

進行有效的基坑支護結構體系應力監測的前提，是對支護結構的應力狀態進行全面而精確的捕捉，這通常依賴于精細布置的應變計和壓力傳感器。這些傳感器被安裝在支護結構的關鍵部位，如橫梁、支撐墻等，以確保能夠捕捉到由于土體壓力、施工荷載或其他外部因素引起的應力變化。在這一過程中，監測團隊需要精確選擇傳感器的位置和角度，以確保監測數據能夠真實反映支護結構的應力狀態。在實際操作中，監測團隊不僅要關注傳感器的安裝精度，還需要考慮到傳感器與數據采集系統之間的連接穩定性。例如，環境中的溫度變化和振動可能影響應變計的準確性。因此，必須定期對傳感器進行校準和維護，以確保其長期穩定運行。

為了更全面地理解支護結構的應力狀態，通常需要結合使用多種類型的傳感器。壓力傳感器可以監測基坑支護結構承受的土壓力，而應變計則用于準確測量結構因應力變化而產生的微小形變。在數據處理和分析方面，這些監測設備收集的數據需要通過專業軟件進行綜合處理，以獲得準確的應力分布圖。這些軟件不僅可以處理大量的測量數據，還能提供詳細的沉降趨勢分析和圖表，幫助工程師及時識別潛在的風險區域。通過對比不同時間點的數據，可以準確判斷沉降的速度和總量，評估圍護樁的穩定性。通過長期的監測和數據積累，可以對支護結構的應力分布進行深入的時空分析，揭示支護結構的應力動態變化規律和應力傳遞機制[5]。這對于工程調整和決策提供了科學依據，有助于及時發現和解決潛在的安全隱患，有效地提高基坑支護結構的安全性和穩定性，保障工程的順利進行。

4 結束語

巖土深基坑工程監測技術及設備的運用是確保工程安全、提高施工效率的關鍵環節。隨著技術的不斷進步和創新，這些監測工具和方法在精確性、可靠性以及適用性方面都有了顯著的提升。工程團隊應當繼續探索更為高效、智能的監測技術，加強對監測數據的深度分析與應用，以更好地適應復雜多變的工程環境和挑戰，這將為巖土工程的安全施工和持續發展奠定堅實的基礎，也為相關領域的技術革新和進步提供強有力的支撐。

參考文獻

[1] 魏宏斌，何祥紅，王程秀.巖土工程基坑監測技術探析[J].中文科技期刊數據庫（全文版）工程技術，2023（10）：105-107.

[2] 喬開放.巖土深基坑工程監測技術與設備的具體應用[J].四川建材，2021，47（1）：60-61+63.

[3] 禹鄧凱.巖土工程深基坑監測技術探討[J].中文科技期刊數據庫（全文版）工程技術，2023（6）：57-60.

[4] 丁卓為.深基坑工程自動化監測技術初探[J].建筑與裝飾， 2023（13）：139-141.

[5] 袁沛儒，杜狄波.巖土深基坑工程監測技術與設備的具體應用研究[J].中文科技期刊數據庫（文摘版）工程技術，2022 （1）：285-287.