前言：尋找寫作靈感？中文期刊網(wǎng)用心挑選的談城市地下空間巖土工程安全監(jiān)測技術(shù)，希望能為您的閱讀和創(chuàng)作帶來靈感，歡迎大家閱讀并分享。

摘要：文中以福清市公安局陽下派出所業(yè)務(wù)用房為例，介紹了幾種常見的安全監(jiān)測技術(shù)，并從變形預(yù)測、數(shù)據(jù)分析以及安全預(yù)警等方面對安全監(jiān)測技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析，為相關(guān)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：城市地下空間；巖土工程；安全監(jiān)測技術(shù)

0引言

城市地下空間巖土工程有著一定的特殊性，其在施工過程中容易出現(xiàn)地面塌陷以及沉降問題，而對于管線等設(shè)施的鋪設(shè)則容易產(chǎn)生管線斷裂以及受力變形等現(xiàn)象，所以相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對其安全性的重視。基坑施工中面臨突出的坍塌和變形的隱患，對于工程的正常進(jìn)行以及工作人員的生命安全存在嚴(yán)重的影響。受地下空間結(jié)構(gòu)變化的影響，周遭建筑物會在受力異常的狀態(tài)下出現(xiàn)傾斜以及開裂等問題。此外，地下巷道也會產(chǎn)生一定的問題，甚至?xí)?dǎo)致結(jié)構(gòu)變形。由此可見，若想進(jìn)一步減少上述問題，降低施工風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)當(dāng)強(qiáng)化落實(shí)對城市地下空間工程的安全監(jiān)測工作，這樣才能為工作人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)隱患和妥善處理相關(guān)問題創(chuàng)造良好的條件［1］。

1巖土工程安全監(jiān)測技術(shù)手段分析

1.1工程概況

該項(xiàng)目為福清市公安局陽下派出所業(yè)務(wù)用房，其所在場地周邊都是農(nóng)田，場地整體呈現(xiàn)出較為開闊的特點(diǎn)，該工程所選用的基礎(chǔ)形式為淺基坑，基礎(chǔ)底板墊層底標(biāo)高是15.55m，場地現(xiàn)有的標(biāo)高處在18.00~19.30m之間，基坑開挖的深度基本上在2.45~3.75m范圍之內(nèi)。該工程在施工過程中使用的是放坡支護(hù)形式，安全等級是三級。工程在進(jìn)行基坑開挖時(shí)，難免會造成周圍土體應(yīng)力狀態(tài)的變化，與此同時(shí)，工程周邊環(huán)境狀態(tài)以及土體穩(wěn)定也會產(chǎn)生一定的動態(tài)變化。針對本工程所開展的安全監(jiān)測工作能夠有效實(shí)現(xiàn)對于基坑穩(wěn)定和變形情況的監(jiān)測，對其支護(hù)結(jié)構(gòu)以及圍護(hù)結(jié)構(gòu)的實(shí)際設(shè)計(jì)成效進(jìn)行合理驗(yàn)證，進(jìn)而為鄰近管線、地表建筑物以及基坑整體的安全性提供保障。

1.2監(jiān)測技術(shù)

1.2.1直接幾何法

直接幾何法是地下空間安全監(jiān)測中較為常見的應(yīng)用方法，對于精密沉降監(jiān)測來說，電水平尺系統(tǒng)有著較高的應(yīng)用價(jià)值，其在多個地下空間建設(shè)中得到了高效應(yīng)用，而自動實(shí)時(shí)三維監(jiān)測系統(tǒng)則可以實(shí)現(xiàn)對形變等問題的檢測，通過對全站儀收斂變形系統(tǒng)的應(yīng)用能夠有效檢測地下空間的形變以及變形。

1.2.2間接幾何法

除了直接幾何法以外，間接幾何法也是應(yīng)用較為廣泛的一種安全監(jiān)測技術(shù)，具體是應(yīng)用固定式測斜儀進(jìn)行測斜工作，然后在傳感器以及數(shù)據(jù)自動采集系統(tǒng)的基礎(chǔ)上監(jiān)測地下連續(xù)墻水平位移。數(shù)字化攝影測量技術(shù)或者是巴塞特收斂儀都會使用這一方法。比如當(dāng)前較常應(yīng)用的GK-6150固定式測斜儀，主要是在基坑內(nèi)部進(jìn)行應(yīng)用，傳感器的合理應(yīng)用可以精準(zhǔn)完成對于傾斜角度變化的合理測量，進(jìn)而在角度變化計(jì)算的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)對于水平位移量的精確計(jì)算。

1.2.3物理方法

物理方法的應(yīng)用主要是通過雷達(dá)反射或者是地震發(fā)射對地質(zhì)情況進(jìn)行探測，當(dāng)前主要是采用全站儀和水準(zhǔn)儀實(shí)施對于支護(hù)結(jié)構(gòu)頂?shù)臋z測，測斜儀則應(yīng)用在縱深方向傾斜監(jiān)測方面，而應(yīng)變計(jì)則可以檢測其混凝土以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的應(yīng)力。物探應(yīng)用于對周圍物質(zhì)的檢查方面。例如在全站儀檢測支護(hù)結(jié)構(gòu)頂方面，其能夠根據(jù)基坑以及隧道整體下沉情況展開非接觸量測工作，其本身有著多種優(yōu)勢，具體包括適應(yīng)力強(qiáng)、方便簡單以及不會對施工產(chǎn)生過大的干擾等等［2］。

2安全監(jiān)測技術(shù)在城市地下空間巖土工程安全監(jiān)測中的應(yīng)用

2.1變形預(yù)測

相關(guān)工作人員可以使用有限元、邊界元或者是半解析元的方法對地表沉降展開預(yù)測工作，而在進(jìn)行有限元預(yù)測的過程中，還可以對現(xiàn)有的技術(shù)展開進(jìn)一步的細(xì)化，從線性、塑性以及粘彈性的實(shí)際情況出發(fā)，劃分成多種技術(shù)分支。上述計(jì)算的實(shí)施可以采用二維以及三維計(jì)算的方式，例如可以應(yīng)用有限元方法完善地下空間建設(shè)的模型分析，在構(gòu)建三維模型的基礎(chǔ)上，明確其出現(xiàn)變形的可能性，在實(shí)際開展預(yù)測工作的過程中，其所得出的計(jì)算數(shù)據(jù)同實(shí)際測量數(shù)據(jù)能夠基本保持一致。有限元計(jì)算模式的應(yīng)用可以通過構(gòu)建三維非線性模型，對變形情況進(jìn)行預(yù)測，以便于更好地分析工程建設(shè)對于周遭巖土體所產(chǎn)生的影響。該模式的應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)對于個體盾構(gòu)施工的有效模擬，綜合分析施工過程中所呈現(xiàn)出的巖土體變形以及地表土體位移等現(xiàn)象，進(jìn)而總結(jié)沉降產(chǎn)生的規(guī)律，計(jì)算得出相關(guān)沉降數(shù)據(jù)以及分布曲線，其能夠最大限度地接近真實(shí)數(shù)據(jù)。工作人員可以在應(yīng)用該方法的基礎(chǔ)上構(gòu)建起地表沉降的非線性模型，使用DFP算法，完善相應(yīng)的浮點(diǎn)編碼遺傳算法，通過優(yōu)化算法便能夠有效解決同類型的線性沉降問題，對輔助模型參數(shù)進(jìn)行確定，并得到更加完整和準(zhǔn)確的計(jì)算數(shù)據(jù)。除此以外，還可以使用回歸分析的方法，在開展預(yù)測工作時(shí)，預(yù)測可靠性直接關(guān)系到數(shù)據(jù)質(zhì)量以及數(shù)據(jù)量。若是一個基坑工程總共包含12個基坑，工作人員便可以利用測量數(shù)據(jù)展開神經(jīng)網(wǎng)格訓(xùn)練，并在其中挑選4個數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)計(jì)算，其具體數(shù)值應(yīng)當(dāng)能夠維持在12%以內(nèi)［3］。

2.2數(shù)據(jù)分析

在地下空間施工中，巖土體開挖是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，其本身有著高頻率以及基礎(chǔ)性的特點(diǎn)，采用這種開挖方式會增加其地表變形出現(xiàn)的可能性。技術(shù)人員需要在進(jìn)行煤礦開采之初，深入研究地表移動盆地的問題，由于以往技術(shù)條件不足，所以其研究的范圍較小，常常會應(yīng)用在模型試驗(yàn)當(dāng)中，對各種觀測資料進(jìn)行分析，并結(jié)合各項(xiàng)數(shù)據(jù)對地表沉降經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)。近年來，我國現(xiàn)代化信息化水平不斷提升，計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展在極大程度上為開展大規(guī)模數(shù)據(jù)計(jì)算提供了支持，相關(guān)研究人員可以在數(shù)值分析的基礎(chǔ)上對地表形變展開研究，在數(shù)據(jù)分析、模型試驗(yàn)以及理論計(jì)算的過程中，能夠精準(zhǔn)地開展對于地表沉降的預(yù)測。合理應(yīng)用實(shí)測數(shù)據(jù)，構(gòu)建灰色模型，進(jìn)而展開數(shù)據(jù)分析工作，以實(shí)現(xiàn)變形預(yù)測的目標(biāo)，例如在預(yù)測變形的過程中，可以采用經(jīng)驗(yàn)公式作為工具，具體來看，工作人員應(yīng)當(dāng)對在施工初期所采集的各種監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行詳細(xì)分析，并確定特定參數(shù)，依照相關(guān)規(guī)定明確相應(yīng)的變形預(yù)計(jì)公式，此后便可以基于該公式達(dá)到輔助預(yù)測變形的效果。例如，在本文所述的地下工程中，結(jié)合實(shí)體信息進(jìn)行計(jì)算，能夠得出其支護(hù)結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)沉降區(qū)間處在0.01619~0.01623m之間，為了能夠確保計(jì)算的精確性，決定取值s=0.0161,本結(jié)構(gòu)總共包括18根基樁，通過數(shù)據(jù)分析能夠明確該基礎(chǔ)單樁荷載為11389.24t，而其單樁抗壓鋼度值則大概在85189.6t/m左右，結(jié)合數(shù)值對支護(hù)本身所具有的穩(wěn)定性進(jìn)行合理判斷。

2.3安全預(yù)警

安全預(yù)警技術(shù)需要有機(jī)整合多種先進(jìn)技術(shù)手段，進(jìn)而構(gòu)建起相應(yīng)的預(yù)警系統(tǒng)，研究人員需要綜合考慮工程的具體情況以及監(jiān)測需要，進(jìn)而完成對于閾值的科學(xué)設(shè)定，結(jié)合實(shí)際情況來看，預(yù)警系統(tǒng)將會實(shí)時(shí)動態(tài)地對工程進(jìn)行智能化的監(jiān)測工作，一旦環(huán)境變化的數(shù)值超過了安全值，預(yù)警系統(tǒng)便會發(fā)出警報(bào)。與此同時(shí)，警報(bào)系統(tǒng)不僅能夠進(jìn)行現(xiàn)場報(bào)警，還可以采用發(fā)送郵件和手機(jī)短信等多種方式向指定終端進(jìn)行信息的傳送，使得有關(guān)人員能夠第一時(shí)間采取處理措施，最大限度地控制事故負(fù)面影響的程度。現(xiàn)如今，我國地下空間工程數(shù)量處在持續(xù)增加的過程中，與此同時(shí)，其復(fù)雜程度較以往也有了極大程度的提升，這使其對信息化技術(shù)的精度有了更高的要求，在這一時(shí)代背景下，應(yīng)當(dāng)積極構(gòu)建起更為高效全面的信息系統(tǒng)，切實(shí)發(fā)揮出信息化施工本身所具有的輔助性作用，降低原本施工難度，提升施工質(zhì)量和效率，保障工程整體的安全推進(jìn)。在開展信息化施工的過程中，相關(guān)研究人員需要圍繞著監(jiān)測預(yù)警技術(shù)對管理系統(tǒng)不斷地采取完善措施，強(qiáng)化落實(shí)對于各種施工數(shù)據(jù)的檢驗(yàn)以及監(jiān)控工作，進(jìn)而從根本上為設(shè)計(jì)的合理性提供保障，以便第一時(shí)間對設(shè)計(jì)和施工中存在的問題進(jìn)行定位和優(yōu)化調(diào)整。應(yīng)當(dāng)在信息系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，針對前期的假設(shè)數(shù)據(jù)以及擬定參數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)修訂，以判斷其科學(xué)性，這樣便能夠?yàn)榘踩┕ぬ峁┯行У闹笇?dǎo)。在施工過程中，需要全面落實(shí)對于工程數(shù)據(jù)的監(jiān)測工作，并注重考慮其變形問題，將其與設(shè)計(jì)方案中的數(shù)據(jù)進(jìn)行比對分析，若是二者之間并不符合，應(yīng)當(dāng)立刻停工，并綜合多方面影響因素對其原因進(jìn)行分析，重新判斷原有設(shè)計(jì)科學(xué)性，明確變形對于工程整體所造成的長期影響，此外，還要通過應(yīng)用反分析法，完成對于巖土力學(xué)參數(shù)的核定。工作人員需要科學(xué)合理地開展巖土工程預(yù)測工作，對巖土體本身特點(diǎn)及其對于工程所造成的影響進(jìn)行分析，并對施工設(shè)計(jì)進(jìn)行改進(jìn)，以保障后續(xù)施工的持續(xù)平穩(wěn)實(shí)施。預(yù)警技術(shù)的應(yīng)用可以基于數(shù)據(jù)分析，充分同計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)以及通信等技術(shù)相結(jié)合，最終達(dá)到預(yù)警監(jiān)測的效果。在使用預(yù)警系統(tǒng)對地下空間工程進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，應(yīng)當(dāng)全面分析其施工難度以及具體的工程規(guī)模，進(jìn)而高效地完成安全預(yù)警系統(tǒng)的構(gòu)建工作。具體應(yīng)當(dāng)進(jìn)行預(yù)警指標(biāo)的設(shè)計(jì)，一旦其達(dá)到預(yù)警指標(biāo)，便會報(bào)警。工作人員需要合理使用變形預(yù)測模型，并將工程數(shù)據(jù)輸入到模型當(dāng)中進(jìn)行施工過程的模擬，此舉能夠使得工作人員及時(shí)明確施工中所存在的各種問題。合理應(yīng)用工程模型能夠科學(xué)預(yù)測基坑以及支護(hù)的變形數(shù)據(jù)，科學(xué)比對其變形速率，并了解施工之后有可能會出現(xiàn)的地表變形現(xiàn)象。該模型在支護(hù)機(jī)構(gòu)等位移的預(yù)測方面有著較高的應(yīng)用價(jià)值，應(yīng)充分同圖形繪制技術(shù)相結(jié)合，科學(xué)實(shí)現(xiàn)對于極限狀態(tài)識別要求和標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)定工作，為沉降警報(bào)以及位移警報(bào)創(chuàng)造良好的條件，最終達(dá)成預(yù)警管理的目標(biāo)。在城市中往往會涉及到對于位移實(shí)測系統(tǒng)的設(shè)置，需要同其監(jiān)測值相結(jié)合，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對于地域性神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，方便分析變形以及位移情況，進(jìn)而達(dá)到預(yù)警的效果。技術(shù)人員廣泛搜集了以往的施工資料，綜合分析了基坑失穩(wěn)現(xiàn)象的原因，并在此基礎(chǔ)上繪制了基坑失穩(wěn)的數(shù)據(jù)曲線，明確制定了技術(shù)指標(biāo)和預(yù)警數(shù)值。當(dāng)前，在地下工程施工監(jiān)測中已經(jīng)有了一定的安全系統(tǒng)，可以為信息管理以及數(shù)據(jù)監(jiān)測工作的高效落實(shí)創(chuàng)造良好的條件。技術(shù)人員能夠基于回歸分析預(yù)測施工的地表變形現(xiàn)象，以保障預(yù)警系統(tǒng)在實(shí)際施工中的高質(zhì)量應(yīng)用。

3結(jié)語

綜上所述，合理應(yīng)用安全監(jiān)測技術(shù)能夠幫助工作人員實(shí)時(shí)動態(tài)把控巖土工程開展的情況，可以為其采取更高效的施工措施提供參考，對于城市地下空間開發(fā)成效的提升有著積極的促進(jìn)作用。

參考文獻(xiàn)

［1］董英，張茂省，李寧，等.城市地下空間開發(fā)利用的地質(zhì)安全評價(jià)內(nèi)容與方法［J］.水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2020，47（5）：161-168.

［2］李利平，成帥，張延歡，等.地下工程安全建設(shè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)［J］.山東科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2020，39（4）：1-13.

［3］方濤.福州某大型城市廣場地下空間巖土工程實(shí)例分析［J］.福建建材，2020（12）：62-64，78.

作者：劉文波 單位：中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心浙江總隊(duì)