摘 要：在巖土施工工程中基坑監(jiān)測是確保工程安全和穩(wěn)定性的關(guān)鍵環(huán)節(jié)?；诖耍敿?xì)分析基坑監(jiān)測的要點與特點，深入探討了水準(zhǔn)測量法、測斜法等傳統(tǒng)監(jiān)測方法，并對光纖傳感技術(shù)、無人機(jī)監(jiān)測等現(xiàn)代技術(shù)進(jìn)行了綜合評述，為基坑監(jiān)測技術(shù)的選擇和應(yīng)用提供了理論支持，也對提升巖土工程安全管理水平具有重要指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：基坑監(jiān)測；巖土工程；監(jiān)測技術(shù)

中圖分類號：TU198 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：2096-6903（2024）07-0079-03

0 引言

巖土施工工程的安全性與效率在很大程度上依賴于對基坑的有效監(jiān)測，其中基坑監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用是工程安全管理中的核心環(huán)節(jié)?；颖O(jiān)測不僅涉及工程結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性評估，也關(guān)乎bbpP0tqn7VDKkrsTXcy7HGeV3Rf88i4rW6OwECffH5g=周邊環(huán)境的安全。隨著工程技術(shù)的進(jìn)步和城市化進(jìn)程的加快，對基坑監(jiān)測方法的精確性和實時性要求日益增高。

因此，深入探討和研究基坑監(jiān)測的各項技術(shù)，對于提升巖土施工工程的安全性和預(yù)防潛在風(fēng)險具有重要的現(xiàn)實意義和長遠(yuǎn)價值。本文對傳統(tǒng)與現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)的深入分析，旨在為巖土工程領(lǐng)域提供更全面、更高效的監(jiān)測解決方案，以保障工程和社會的可持續(xù)發(fā)展。

1 巖土施工工程中基坑監(jiān)測要點與特點

1.1 基坑監(jiān)測要點

在巖土施工工程中基坑監(jiān)測是確保工程安全和效率的重要環(huán)節(jié)，其包括基坑監(jiān)測監(jiān)控點高程和平面位移的監(jiān)測，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及被支護(hù)土體的側(cè)向位移監(jiān)測、深基坑坑底隆起測量，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外壓力監(jiān)測，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外孔隙水壓力監(jiān)測，基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力監(jiān)測，基坑地下水位變化的監(jiān)測，以及鄰近基坑的建筑物和管線變形監(jiān)測等[1]。

監(jiān)控點高程和平面位移的監(jiān)測是基坑穩(wěn)定性分析的基礎(chǔ)，通過精確測量可以有效評估基坑變形趨勢為工程調(diào)整提供數(shù)據(jù)支撐?；又ёo(hù)結(jié)構(gòu)和被支護(hù)土體的側(cè)向位移監(jiān)測，對于評估基坑邊坡的穩(wěn)定性至關(guān)重要，能夠及時發(fā)現(xiàn)潛在的滑移和坍塌風(fēng)險。深基坑坑底隆起測量則關(guān)注基坑底部的上升趨勢，這一現(xiàn)象可能預(yù)示著地下水位的異常變化或土體的不均勻沉降。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)外壓力監(jiān)測，對于確定支護(hù)結(jié)構(gòu)的承載能力和穩(wěn)定性具有重要意義，尤其是在復(fù)雜的地質(zhì)條件下。

孔隙水壓力的監(jiān)測在于土體的水壓力變化，這對于預(yù)防基坑水害和保障基坑周邊環(huán)境的穩(wěn)定性有著顯著作用。基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的內(nèi)力監(jiān)測是評估結(jié)構(gòu)完整性和預(yù)防結(jié)構(gòu)失效的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，能夠及時發(fā)現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)的過度變形或損傷。基坑地下水位的監(jiān)測不僅與基坑的安全性緊密相關(guān)，還可能影響周邊地區(qū)的地下水環(huán)境。鄰近基坑的建筑物和管線變形監(jiān)測，是保護(hù)周邊設(shè)施安全的重要措施，特別是在城市密集區(qū)域，這種監(jiān)測可以有效避免因基坑施工引起的第三方損害。

1.2 基坑監(jiān)測的特點

巖土施工工程中基坑監(jiān)測的特點，主要表現(xiàn)在時效性、高精度性和等精度性3方面。時效性特點體現(xiàn)在基坑監(jiān)測對于數(shù)據(jù)的實時性要求極高。這是因為基坑的工況變化迅速，若監(jiān)測數(shù)據(jù)不能及時反饋則可能無法有效預(yù)防或應(yīng)對突發(fā)的地質(zhì)或結(jié)構(gòu)問題[2]。

在基坑開挖過程中，土體和水文條件的變化可能導(dǎo)致邊坡穩(wěn)定性降低，而及時的監(jiān)測數(shù)據(jù)可以為采取緊急加固措施提供依據(jù)。因此基坑監(jiān)測系統(tǒng)需要具備快速響應(yīng)和數(shù)據(jù)實時傳輸?shù)哪芰?，以確保監(jiān)測信息的時效性和工程安全?；颖O(jiān)測的高精度特性是指監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備必須具備高度的精確度，以滿足工程安全的嚴(yán)格要求?；庸こ躺婕暗耐馏w、水文和結(jié)構(gòu)等方面的變化細(xì)微而復(fù)雜，監(jiān)測系統(tǒng)需要能夠精確捕捉這些變化，確保監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。例如，基坑邊坡的微小位移可能預(yù)示著滑坡的風(fēng)險，僅有高精度的監(jiān)測設(shè)備才能及時準(zhǔn)確地捕捉到這些關(guān)鍵信息。

等精度性特點強調(diào)的是在不同的監(jiān)測階段和不同的監(jiān)測點，監(jiān)測數(shù)據(jù)需要保持一致的精度。這一特點對于基坑監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計和運行至關(guān)重要，意味著在整個監(jiān)測過程中，無論是在開挖初期還是后期，無論是在基坑深處還是近地表處，監(jiān)測數(shù)據(jù)都應(yīng)保持相同的精度標(biāo)準(zhǔn)，從而確保對基坑整體狀態(tài)的全面和連續(xù)監(jiān)控，避免因監(jiān)測精度的不一致而產(chǎn)生的風(fēng)險評估偏差。

基坑監(jiān)測在巖土施工工程中的特點，體現(xiàn)在其對實時性、高精度和等精度性的要求。這些特點不僅決定了基坑監(jiān)測技術(shù)和設(shè)備的選擇，也是確保基坑工程安全的關(guān)鍵因素。通過持續(xù)、精確、全面的監(jiān)測，可以有效提高工程安全性，及時響應(yīng)各種潛在的風(fēng)險和挑戰(zhàn)。

2 巖土施工工程中基坑監(jiān)測技術(shù)方法

2.1 傳統(tǒng)監(jiān)測方法

2.1.1 水準(zhǔn)測量法

在巖土施工工程中水準(zhǔn)測量法作為一種傳統(tǒng)且重要的基坑監(jiān)測技術(shù)，其應(yīng)用歷史悠久且廣泛，主要用于監(jiān)測基坑和鄰近建筑物的沉降與位移情況。水準(zhǔn)測量法依賴于高精度的水準(zhǔn)儀器，通過測定一系列水準(zhǔn)點的高程來確定地面或結(jié)構(gòu)物的垂直位移[3]。

在基坑周圍布設(shè)一系列固定的水準(zhǔn)點，這些點的布置應(yīng)考慮到工程的特點和周圍環(huán)境，以確保能全面反映基坑的變化。使用高精度水準(zhǔn)儀進(jìn)行初測，建立各監(jiān)測點的初始高程基準(zhǔn)。在后續(xù)的監(jiān)測過程中，定期使用相同的方法對這些水準(zhǔn)點進(jìn)行復(fù)測。通過比較不同時間點的高程數(shù)據(jù)，可以計算出每個點的沉降量。這些數(shù)據(jù)通常以mm為單位進(jìn)行記錄，精確度可達(dá)±0.1 mm。

為了確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性，監(jiān)測過程中需采取措施減少各種潛在的誤差源，如溫度、氣壓的變化以及儀器的穩(wěn)定性等。在數(shù)據(jù)分析階段，將連續(xù)的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行時間序列分析，可以揭示基坑或鄰近結(jié)構(gòu)物的沉降趨勢和速率。通過對沉降數(shù)據(jù)的深入分析，結(jié)合地質(zhì)和工程條件，可以評估基坑的穩(wěn)定性，并在必要時采取相應(yīng)的加固措施。

水準(zhǔn)測量法的數(shù)據(jù)還可以與其他監(jiān)測手段如測斜法、GPS監(jiān)測等相結(jié)合，以獲得更全面的基坑變形分析。從整體上來看水準(zhǔn)測量法在基坑監(jiān)測中扮演著不可或缺的角色，其數(shù)據(jù)的高精度和可靠性對于保障巖土施工工程的安全性具有重要意義。該方法的應(yīng)用不僅限于基坑監(jiān)測，還廣泛應(yīng)用于其他各類地質(zhì)工程和建筑工程中，是工程技術(shù)人員必備的基本技能之一。

2.1.2 測斜法

在巖土施工工程中測斜法作為一種傳統(tǒng)且關(guān)鍵的基坑監(jiān)測技術(shù)，主要用于監(jiān)測基坑邊坡、支護(hù)結(jié)構(gòu)以及鄰近地下結(jié)構(gòu)物的側(cè)向位移和變形[4]。測斜法的核心在于利用測斜儀監(jiān)測測斜管內(nèi)斜坡的變化，從而推斷土體或結(jié)構(gòu)物的位移情況。

測斜管通常采用直徑為70～100 mm的鋼管或塑料管，沿預(yù)定的監(jiān)測線路垂直或傾斜地埋設(shè)于基坑邊坡或關(guān)鍵結(jié)構(gòu)物中，監(jiān)測過程分為初設(shè)階段和定期監(jiān)測階段。在初設(shè)階段，要先確定測斜點的位置，并按設(shè)計要求埋設(shè)測斜管。

測斜管安裝完畢后，使用測斜儀進(jìn)行初始測量，建立每個測斜點的初始位移數(shù)據(jù)。測斜儀通常能夠提供±0.1 mm的位移測量精度，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。在定期監(jiān)測階段，按計劃周期（通常為每周或每月）對每個測斜點進(jìn)行復(fù)測，記錄數(shù)據(jù)并與初始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，從而獲得各測斜點的位移量和位移方向。通過分析連續(xù)監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以準(zhǔn)確地描繪基坑邊坡或結(jié)構(gòu)物的變形特征和發(fā)展趨勢。如若監(jiān)測到某一測斜點的位移速率突然增大，可能預(yù)示著該區(qū)域的穩(wěn)定性下降，需要及時采取加固或應(yīng)急措施。

測斜法的數(shù)據(jù)還可以與其他監(jiān)測方法如水準(zhǔn)測量、GPS監(jiān)測等相結(jié)合，進(jìn)行綜合分析，以提高監(jiān)測結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性。測斜法在基坑監(jiān)測中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，其數(shù)據(jù)不僅能夠及時準(zhǔn)確地反映基坑及鄰近結(jié)構(gòu)物的變形情況，還能為基坑的穩(wěn)定性評估和安全管理提供科學(xué)依據(jù)，因此掌握和正確應(yīng)用測斜法對于保障巖土施工工程的安全性至關(guān)重要。

2.2 現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)

2.2.1 光纖傳感技術(shù)

在巖土施工工程的基坑監(jiān)測領(lǐng)域，光纖傳感技術(shù)作為一種現(xiàn)代監(jiān)測技術(shù)，近年來受到了廣泛的關(guān)注和應(yīng)用[5]。這種技術(shù)以其高靈敏度、長期穩(wěn)定性和抗干擾能力強等特點，在基坑監(jiān)測中展現(xiàn)出巨大的潛力。光纖傳感技術(shù)主要是利用光纖作為傳感媒介，通過光纖內(nèi)部光信號的變化來監(jiān)測基坑的位移、應(yīng)變、溫度等參數(shù)。

在光纖傳感技術(shù)的應(yīng)用過程中，需要設(shè)計和布置光纖傳感網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)基坑的具體工程特點和監(jiān)測需求，確定傳感光纖的布設(shè)方式和位置。傳感光纖可以沿基坑邊坡、支護(hù)結(jié)構(gòu)表面或內(nèi)部布置以實現(xiàn)對基坑的全方位監(jiān)測。

安裝完成后，通過專用的光纖傳感器讀取設(shè)備，采集光纖中傳輸?shù)墓庑盘?。光纖中的光信號會因為基坑的位移、變形或其他物理參數(shù)的變化而產(chǎn)生微小的變化，這些變化通過光纖傳感器轉(zhuǎn)換為電信號，進(jìn)而被解析為具體的監(jiān)測數(shù)據(jù)。

光纖傳感技術(shù)在數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性方面具有顯著優(yōu)勢。該技術(shù)能夠提供的監(jiān)測精度高達(dá)毫米級甚至更高，且監(jiān)測數(shù)據(jù)受溫度、濕度和電磁干擾的影響較小，保證了監(jiān)測結(jié)果的穩(wěn)定性和可靠性。

光纖傳感器具有較長的使用壽命和良好的耐腐蝕性，適合長期埋設(shè)在復(fù)雜的地下環(huán)境中。通過對光纖傳感技術(shù)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以實時監(jiān)控基坑的變化情況，及時發(fā)現(xiàn)潛在的安全風(fēng)險。

2.2.2 無人機(jī)監(jiān)測

在巖土施工工程中尤其是在基坑監(jiān)測領(lǐng)域，無人機(jī)監(jiān)測技術(shù)作為一種現(xiàn)代化的監(jiān)測方法已經(jīng)逐漸成為重要的技術(shù)手段[6]。無人機(jī)監(jiān)測利用無人機(jī)搭載的高清攝像頭、紅外攝像頭或激光掃描儀等設(shè)備，對基坑及其周邊環(huán)境進(jìn)行全方位、高效率的監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集。該技術(shù)的核心優(yōu)勢在于其高效的空間覆蓋能力和靈活性，以及能夠提供實時的高分辨率圖像和三維數(shù)據(jù)。

無人機(jī)監(jiān)測的流程主要包括無人機(jī)的飛行規(guī)劃、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和分析四個階段。在飛行規(guī)劃階段根據(jù)監(jiān)測目的和基坑的具體情況，設(shè)計無人機(jī)的飛行路線和飛行高度，確保無人機(jī)能夠覆蓋到所有關(guān)鍵的監(jiān)測區(qū)域。在數(shù)據(jù)采集階段，無人機(jī)沿預(yù)設(shè)路線飛行通過其搭載的傳感器設(shè)備捕捉高清圖像或激光掃描數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)能夠反映基坑的形態(tài)變化、邊坡的位移、裂縫的發(fā)展等關(guān)鍵信息。在數(shù)據(jù)處理階段，采集到的原始數(shù)據(jù)需要經(jīng)過專業(yè)的軟件進(jìn)行處理，以生成高精度的二維圖像或三維模型。這些處理過程包括圖像拼接、三維重建等步驟，最終生成的數(shù)據(jù)可以呈現(xiàn)毫米級的分辨率，為基坑的監(jiān)測提供詳盡的視覺信息。在數(shù)據(jù)分析階段，通過對比連續(xù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)，分析基坑的變化趨勢，評估潛在的安全風(fēng)險，如通過對比不同時間點的三維模型，可以精準(zhǔn)地測量基坑邊坡的移動距離，或者識別出新出現(xiàn)的裂縫和變形。

無人機(jī)監(jiān)測技術(shù)在巖土施工工程中的基坑監(jiān)測，展現(xiàn)出了極高的應(yīng)用價值，不僅提高了監(jiān)測的效率和安全性，還能夠提供更加全面和精確的監(jiān)測數(shù)據(jù)，對于保障工程安全、優(yōu)化施工方案具有重要的意義。隨著技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，無人機(jī)監(jiān)測在未來的巖土工程中將扮演越來越關(guān)鍵的角色。

2.3 地面雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)

地面雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)在巖土施工工程中的基坑監(jiān)測領(lǐng)域，憑借其非接觸式、高精度的監(jiān)測特性已成為提升工程安全性與監(jiān)測效率的關(guān)鍵技術(shù)手段。該技術(shù)通過向監(jiān)測區(qū)域發(fā)射微波信號并接收反射回的信號，來分析基坑的位移與變形，從而實現(xiàn)對基坑穩(wěn)定性的實時監(jiān)控。由于其具備的高時間分辨率與空間分辨率，能夠精確捕捉到微小的位移變化，因此在預(yù)警基坑潛在風(fēng)險方面顯示出無與倫比的優(yōu)勢。

地面雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用范圍廣泛，不僅適用于基坑監(jiān)測，還可用于滑坡、堤壩、橋梁等多種巖土工程的穩(wěn)定性監(jiān)測。該技術(shù)的核心價值在于其能夠提供連續(xù)、實時的監(jiān)測數(shù)據(jù)，這對于早期識別基坑及周邊結(jié)構(gòu)的微小變化及時采取防范措施、避免重大安全事故的發(fā)生具有重要意義。此外地面雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)支持遠(yuǎn)程操作，能夠在惡劣天氣或高風(fēng)險環(huán)境下安全高效地進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，極大提高了工作人員的安全性及工作效率。

在實際應(yīng)用中，地面雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于多個重要工程項目，通過部署地面雷達(dá)設(shè)備，工程團(tuán)隊能夠?qū)崟r監(jiān)控基坑邊坡的位移情況及時發(fā)現(xiàn)異常變化并采取相應(yīng)的措施，有效降低了工程風(fēng)險。尤其在大型、深基坑工程項目中該技術(shù)，能夠精確測量并分析基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的位移與變形，提供科學(xué)依據(jù)，為工程設(shè)計與施工提供強有力的技術(shù)支持。地面雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)在巖土工程領(lǐng)域的應(yīng)用正處于快速發(fā)展階段，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和完善，其在精度、穩(wěn)定性、用戶友好性等方面的性能正在不斷提高，同時結(jié)合大數(shù)據(jù)分析、云計算等現(xiàn)代信息技術(shù)，地面雷達(dá)監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用潛力及價值將進(jìn)一步得到發(fā)揮。

3 結(jié)束語

本文通過對基坑監(jiān)測方法技術(shù)的探究，展示了巖土施工工程中基坑監(jiān)測的重要性和多樣性。從傳統(tǒng)的水準(zhǔn)測量法和測斜法到現(xiàn)代的光纖傳感技術(shù)和無人機(jī)監(jiān)測，各種方法各有特點、相互補充，共同構(gòu)成了一個綜合性的監(jiān)測體系。深入分析和應(yīng)用這些技術(shù)不僅可以提高基坑監(jiān)測的精確度和效率，還能夠有效預(yù)防和降低工程風(fēng)險，保障施工安全。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新，巖土施工工程中基坑監(jiān)測的技術(shù)將繼續(xù)發(fā)展，為工程安全管理提供更加堅實的技術(shù)支持。

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