項甜甜

摘要：深基坑的變形監(jiān)測是保證基坑工程安全施工和運行的重要手段，但由于基坑變形是受到外界多方面因素的影響，難以用具體的數(shù)學模型或公式進行計算或預測。隨著近年來建筑行業(yè)的迅速增加，我國在深基坑變形監(jiān)測上的技術(shù)應用也越來越多，本文以當前最為常見的深基坑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法為研究對象，希望能夠提供真實有效的深基坑變形監(jiān)測處理數(shù)據(jù)以及為基坑變形預測提供有利的參考依據(jù)，同時簡化數(shù)據(jù)處理工作過程，提高工作效率。

關(guān)鍵詞：深基坑變形監(jiān)測；數(shù)據(jù)處理；VB編制；穩(wěn)建GM（1，1，）；卡爾曼濾波；維納過程

中圖分類號： TU753 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）12（a）-0000-00

引言：

近年來隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展，城市建筑的空間逐漸緊張，促生了高層建筑的數(shù)量增加，高層建筑地基往地下空間發(fā)展的深度也越來越深，是地下工程的重要組成部分。確保深基坑的安全在建筑生產(chǎn)過程中也是一項重要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。為了確保深基坑在設(shè)計、施工過程中的安全，除了對選用的各種計算方法要盡可能符合理論知識外，還應能夠?qū)ΡO(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行處理，對深基坑進行變形預測，為將來能夠出現(xiàn)危險預兆，提供盡可能多的預警時間。隨著科學技術(shù)的發(fā)展，對深基坑監(jiān)測的方法也越來越多，且各有各的利弊，本文在闡述深基坑變形的機理之上，就常見的幾種深基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法進行了對比分析，希望能夠為將來在深基坑的工作者提供有利參考依據(jù)。

一、深基坑變形監(jiān)測的內(nèi)容與實施

1.1、支護體系土體位移監(jiān)測

在確定深基坑項目開挖前的一周，在基坑的四周首先進行安置測斜管的埋設(shè)工作，在埋設(shè)測斜管的預定位置，利用地質(zhì)轉(zhuǎn)孔機進行轉(zhuǎn)孔+擴孔后，安置測斜管，每一節(jié)測斜管都按照特定的連接方式進行連接，直至轉(zhuǎn)孔的孔底，然后用細砂將測斜管的外部灌滿夯實，確保在項目施工過程中測斜管能夠隨土方一起移動，（以開工前測斜管所測值的兩次數(shù)值的平均值作為初始值）。

1.2、邊坡水平位移監(jiān)測

在項目的進行過程中，支護體系頂部水平位移變化顯著。在測量時采用II級電子經(jīng)緯儀測量水平位移。儀器的編排方式的是在深基坑坡口上及坡面每隔15～20m設(shè)置一個觀察點。且每天均應記錄每個觀察點的位移數(shù)值。

1.3、支護體系頂部沉降觀測

深基坑沉降觀測是采用最為常見的工程測量方法，它是根據(jù)工程測量規(guī)范的要求，首先在項目施工開始前就應預先埋設(shè)基準點和沉降觀測點，利用精密水準儀結(jié)合鋼尺進行觀測，（基準點不應設(shè)計在項目影響的范圍之內(nèi)，以便后期引測和保存）。

二、深基坑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理的常用方法

2.1、VB編制程序法

利用VB編程對收集到的深基坑變形數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)處理，這樣在簡單便捷處理觀測數(shù)據(jù)的同時還能夠?qū)斎氲脑紨?shù)據(jù)起到一個統(tǒng)計效果。輸出變形速率、變形量等結(jié)果圖，對潛在的危險進行預測，進而減少測量人員的工作量及工作失誤，為項目的安全實施提供有力的數(shù)據(jù)支持，該方法適用于二等水準法與軸線投影法相結(jié)合使用的變形監(jiān)測方法[1]。

利用二等水準法和軸線投影法相結(jié)合的VB編制程序算法進行深基坑變形監(jiān)測，雖然簡化了檢測和數(shù)據(jù)處理，但是在應用過程中還存在著諸多問題需要我們不斷注意完善。例如：

a、在每次觀測結(jié)果后，將觀測的結(jié)果可以直接輸入到VB程序中，根據(jù)程序提示檢測所有的數(shù)據(jù)是否都在一定的范圍之內(nèi)，如果符合要求那么可以直接進行計算，否則就應當重進采集數(shù)據(jù)，知道采集到的數(shù)據(jù)在范圍之內(nèi)。

b、在程序計算過程中，應當首先導入上一期的觀測期數(shù)，同時利用Excel辦公軟件輸入本次測量的數(shù)據(jù)，且在Excel中不能輸入多次測量結(jié)果。

c、當在有原來的數(shù)據(jù)點破壞或者新增數(shù)據(jù)點的情況下，應按照對應的監(jiān)測點順序輸入相應的數(shù)據(jù)重新計算。

2.2、穩(wěn)建GM（1，1，）法

GM（1，1）法是灰色預測模型理論GM（n，h）中當n=1，h=1時的特殊理論模型方法，其中n為累加序列導數(shù)的節(jié)數(shù)，h為變量的個數(shù)，該理論在巖土工程方面應用較多。灰色系統(tǒng)理論是將一些隨時間上下波動無序累加生成的有規(guī)律數(shù)據(jù)序列，然后在進行建模預測。它具有預測數(shù)據(jù)樣本較小，預測精度高，在缺乏基礎(chǔ)資料時仍能夠完成預測功能的優(yōu)點。

在深基坑項目開展實施的過程中，利用該方法既可以根據(jù)前期數(shù)據(jù)對后序施工變形起到一個預測，同時還能夠根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)預測能夠發(fā)生的位置移動量或者土方存在的潛在危險破壞，從而反饋給設(shè)計及時調(diào)整施工方案。

穩(wěn)健GM（1，1）法在2006年南京某工程中得以應用，為項目的順利開展提供了有利保障。

2.3、卡爾曼濾波模型

深基坑監(jiān)測工程是一個數(shù)據(jù)長期積累的過程，影響測量結(jié)果的因素有很多。起初人們?yōu)榱颂崛≈饕绊懸蛩?，根?jù)相關(guān)性的強弱，利用最小二乘法得到了某段時間內(nèi)變量之間的相互關(guān)系統(tǒng)計模型，但這種方法不能夠體現(xiàn)動態(tài)特征。而卡爾曼濾波則是利用相關(guān)因子的變率作為狀態(tài)因子，構(gòu)件動態(tài)平差模型，解出初始狀態(tài)值，構(gòu)建動態(tài)卡爾曼濾波模型。（卡爾曼濾波模型構(gòu)件原理參考文獻[3]，來確定，在本文不再進行闡述。）

卡爾曼濾波模型是一種對動態(tài)系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的有效方法，它可以處理變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，獲得監(jiān)測系統(tǒng)的當前狀態(tài)；此外，該模型是一種計算公式，在計算過程中需要不斷預測、修正，同時能夠求解出變化速度成果，適合深基坑變形動態(tài)監(jiān)測數(shù)據(jù)處理，另外，該方法還能夠準確描述深基體的變形情況。

2.4、維納過程

深基坑變形預測中，常用歷史變形監(jiān)測數(shù)據(jù)對未來變形進行檢測，預測的方法通常有統(tǒng)計和力學模型，統(tǒng)計模型是一個傳統(tǒng)的方法，是利用統(tǒng)計原理對歷史檢測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計，而力學模型則是基于基坑維護體系以及自身受力的情況建立的模型從而預測深基坑的變形。而維納過程正是基于力學模型的基礎(chǔ)之上采用的模型方式。維納過程的基本原理參見參考文獻[2]，本文再次不在做進一步的闡述。

維納過程是在卡爾曼濾波模型數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)之上完成的預測，能夠較為迅速的檢測到基坑的變形趨勢，且隨著監(jiān)控數(shù)值數(shù)量的增加，精確度也隨之提高。

三、深基坑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理過程中應注意的項點

a、盡可能用多種數(shù)據(jù)處理研究方法對深基坑進行模擬和分析，預估深基坑變形情況。

b、運用多種數(shù)據(jù)處理分析模型處理分析實測深基坑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)，減小誤差，使數(shù)據(jù)更接近實際情況。

c、隨著科技進步，需建立更精確和完善的深基坑變形監(jiān)測體系，精度更高的儀器和完善的監(jiān)測方法，改進數(shù)據(jù)分析模型，滿足施工要求。

結(jié)束語

現(xiàn)在所建的建筑大多都是高層建筑，挖的基坑深度較深且面積較大，再加上施工環(huán)境及地質(zhì)條件復雜，深基坑系統(tǒng)支護龐大，施工周期時間長，對深坑基地進行監(jiān)測則是一項非常重要的工作。通過對基坑變形監(jiān)測增加基坑時空效應，同時還可以根據(jù)監(jiān)測到的數(shù)據(jù)進行預測報警，及時提出合理有效的參考建議，達到確保項目施工環(huán)境安全的效果。雖然本文對目前常見的深基坑變形監(jiān)測方法進行了對比分析，但在實際應用過程中基坑的變形時多方面多因素所造成的，并不是單一的一種理論方法就可以概括的，這就需要更多的工作者在施工過程中進行不斷總結(jié)、分享，為提高深基坑變形預測提供有利參考依據(jù)，進而確保項目施工中的安全。

參考文獻

[1] 紀曉雨， 詹凡， 楊偉彬. VB在深基坑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理中的應用[J]. 測繪與空間地理信息， 2016（9）：177-179.

[2] 胡俊. 維納過程在基坑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理中的應用[J]. 測繪與空間地理信息， 2017（6）：151-153.

[3] 焦建新， 袁博， 楊永興. 基于穩(wěn)健GM（1，1）模型的基坑變形監(jiān)測數(shù)據(jù)處理方法[J]. 礦山測量， 2007（4）：11-12.