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摘要：文中以福清市公安局陽下派出所業務用房為例，介紹了幾種常見的安全監測技術，并從變形預測、數據分析以及安全預警等方面對安全監測技術的應用進行分析，為相關人員提供參考。
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地面塌陷以及沉降問題，而對于管線等設施的鋪設則容易產生管線斷裂以及受力變形等現象，所以相關工作人員應當加強對其安全性的重視。基坑施工中面臨突出的坍塌和變形的隱患，對于工程的正常進行以及工作人員的生命安全存在嚴重的影響。受地下空間結構變化的影響，周遭建筑物會在受力異常的狀態下出現傾斜以及開裂等問題。此外，地下巷道也會產生一定的問題，甚至會導致結構變形。由此可見，若想進一步減少上述問題，降低施工風險，應當強化落實對城市地下空間工程的安全監測工作，這樣才能為工作人員及時發現隱患和妥善處理相關問題創造良好的條件［1］。
1巖土工程安全監測技術手段分析
1.1工程概況
該項目為福清市公安局陽下派出所業務用房，其所在場地周邊都是農田，場地整體呈現出較為開闊的特點，該工程所選用的基礎形式為淺基坑，基礎底板墊層底標高是15.55m，場地現有的標高處在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。該工程在施工過程中使用的是放坡支護形式，安全等級是三級。工程在進行基坑開挖時，難免會造成周圍土體應力狀態的變化，與此同時，工程周邊環境狀態以及土體穩定也會產生一定的動態變化。針對本工程所開展的安全監測工作能夠有效實現對于基坑穩定和變形情況的監測，對其支護結構以及圍護結構的實際設計成效進行合理驗證，進而為鄰近管線、地表建筑物以及基坑整體的安全性提供保障。
1.2監測技術
1.2.1直接幾何法
直接幾何法是地下空間安全監測中較為常見的應用方法，對于精密沉降監測來說，電水平尺系統有著較高的應用價值，其在多個地下空間建設中得到了高效應用，而自動實時三維監測系統則可以實現對形變等問題的檢測，通過對全站儀收斂變形系統的應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，間接幾何法也是應用較為廣泛的一種安全監測技術，具體是應用固定式測斜儀進行測斜工作，然后在傳感器以及數據自動采集系統的基礎上監測地下連續墻水平位移。數字化攝影測量技術或者是巴塞特收斂儀都會使用這一方法。比如當前較常應用的GK-6150固定式測斜儀，主要是在基坑內部進行應用，傳感器的合理應用可以精準完成對于傾斜角度變化的合理測量，進而在角度變化計算的基礎上，實現對于水平位移量的精確計算。
1.2.3物理方法
物理方法的應用主要是通過雷達反射或者是地震發射對地質情況進行探測，當前主要是采用全站儀和水準儀實施對于支護結構頂的檢測，測斜儀則應用在縱深方向傾斜監測方面，而應變計則可以檢測其混凝土以及支護結構的應力。物探應用于對周圍物質的檢查方面。例如在全站儀檢測支護結構頂方面，其能夠根據基坑以及隧道整體下沉情況展開非接觸量測工作，其本身有著多種優勢，具體包括適應力強、方便簡單以及不會對施工產生過大的干擾等等［2］。
2安全監測技術在城市地下空間巖土工程安全監測中的應用
2.1變形預測
相關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測工作，而在進行有限元預測的過程中，還可以對現有的技術展開進一步的細化，從線性、塑性以及粘彈性的實際情況出發，劃分成多種技術分支。上述計算的實施可以采用二維以及三維計算的方式，例如可以應用有限元方法完善地下空間建設的模型分析，在構建三維模型的基礎上，明確其出現變形的可能性，在實際開展預測工作的過程中，其所得出的計算數據同實際測量數據能夠基本保持一致。有限元計算模式的應用可以通過構建三維非線性模型，對變形情況進行預測，以便于更好地分析工程建設對于周遭巖土體所產生的影響。該模式的應用可以實現對于個體盾構施工的有效模擬，綜合分析施工過程中所呈現出的巖土體變形以及地表土體位移等現象，進而總結沉降產生的規律，計算得出相關沉降數據以及分布曲線，其能夠最大限度地接近真實數據。工作人員可以在應用該方法的基礎上構建起地表沉降的非線性模型，使用DFP算法，完善相應的浮點編碼遺傳算法，通過優化算法便能夠有效解決同類型的線性沉降問題，對輔助模型參數進行確定，并得到更加完整和準確的計算數據。除此以外，還可以使用回歸分析的方法，在開展預測工作時，預測可靠性直接關系到數據質量以及數據量。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據展開神經網格訓練，并在其中挑選4個數據實時計算，其具體數值應當能夠維持在12%以內［3］。
2.2數據分析
在地下空間施工中，巖土體開挖是至關重要的環節，其本身有著高頻率以及基礎性的特點，采用這種開挖方式會增加其地表變形出現的可能性。技術人員需要在進行煤礦開采之初，深入研究地表移動盆地的問題，由于以往技術條件不足，所以其研究的范圍較小，常常會應用在模型試驗當中，對各種觀測資料進行分析，并結合各項數據對地表沉降經驗進行總結。近年來，我國現代化信息化水平不斷提升，計算機技術發展在極大程度上為開展大規模數據計算提供了支持，相關研究人員可以在數值分析的基礎上對地表形變展開研究，在數據分析、模型試驗以及理論計算的過程中，能夠精準地開展對于地表沉降的預測。合理應用實測數據，構建灰色模型，進而展開數據分析工作，以實現變形預測的目標，例如在預測變形的過程中，可以采用經驗公式作為工具，具體來看，工作人員應當對在施工初期所采集的各種監測數據進行詳細分析，并確定特定參數，依照相關規定明確相應的變形預計公式，此后便可以基于該公式達到輔助預測變形的效果。例如，在本文所述的地下工程中，結合實體信息進行計算，能夠得出其支護結構基礎沉降區間處在0.01619~0.01623m之間，為了能夠確保計算的精確性，決定取值s=0.0161,本結構總共包括18根基樁，通過數據分析能夠明確該基礎單樁荷載為11389.24t，而其單樁抗壓鋼度值則大概在85189.6t/m左右，結合數值對支護本身所具有的穩定性進行合理判斷。
2.3安全預警
安全預警技術需要有機整合多種先進技術手段，進而構建起相應的預警系統，研究人員需要綜合考慮工程的具體情況以及監測需要，進而完成對于閾值的科學設定，結合實際情況來看，預警系統將會實時動態地對工程進行智能化的監測工作，一旦環境變化的數值超過了安全值，預警系統便會發出警報。與此同時，警報系統不僅能夠進行現場報警，還可以采用發送郵件和手機短信等多種方式向指定終端進行信息的傳送，使得有關人員能夠第一時間采取處理措施，最大限度地控制事故負面影響的程度。現如今，我國地下空間工程數量處在持續增加的過程中，與此同時，其復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的精度有了更高的要求，在這一時代背景下，應當積極構建起更為高效全面的信息系統，切實發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，提升施工質量和效率，保障工程整體的安全推進。在開展信息化施工的過程中，相關研究人員需要圍繞著監測預警技術對管理系統不斷地采取完善措施，強化落實對于各種施工數據的檢驗以及監控工作，進而從根本上為設計的合理性提供保障，以便第一時間對設計和施工中存在的問題進行定位和優化調整。應當在信息系統的基礎上，針對前期的假設數據以及擬定參數進行檢驗修訂，以判斷其科學性，這樣便能夠為安全施工提供有效的指導。在施工過程中，需要全面落實對于工程數據的監測工作，并注重考慮其變形問題，將其與設計方案中的數據進行比對分析，若是二者之間并不符合，應當立刻停工，并綜合多方面影響因素對其原因進行分析，重新判斷原有設計科學性，明確變形對于工程整體所造成的長期影響，此外，還要通過應用反分析法，完成對于巖土力學參數的核定。工作人員需要科學合理地開展巖土工程預測工作，對巖土體本身特點及其對于工程所造成的影響進行分析，并對施工設計進行改進，以保障后續施工的持續平穩實施。預警技術的應用可以基于數據分析，充分同計算機、網絡以及通信等技術相結合，最終達到預警監測的效果。在使用預警系統對地下空間工程進行監測時，應當全面分析其施工難度以及具體的工程規模，進而高效地完成安全預警系統的構建工作。具體應當進行預警指標的設計，一旦其達到預警指標，便會報警。工作人員需要合理使用變形預測模型，并將工程數據輸入到模型當中進行施工過程的模擬，此舉能夠使得工作人員及時明確施工中所存在的各種問題。合理應用工程模型能夠科學預測基坑以及支護的變形數據，科學比對其變形速率，并了解施工之后有可能會出現的地表變形現象。該模型在支護機構等位移的預測方面有著較高的應用價值，應充分同圖形繪制技術相結合，科學實現對于極限狀態識別要求和標準的設定工作，為沉降警報以及位移警報創造良好的條件，最終達成預警管理的目標。在城市中往往會涉及到對于位移實測系統的設置，需要同其監測值相結合，進而實現對于地域性神經網絡的構建，方便分析變形以及位移情況，進而達到預警的效果。技術人員廣泛搜集了以往的施工資料，綜合分析了基坑失穩現象的原因，并在此基礎上繪制了基坑失穩的數據曲線，明確制定了技術指標和預警數值。當前，在地下工程施工監測中已經有了一定的安全系統，可以為信息管理以及數據監測工作的高效落實創造良好的條件。技術人員能夠基于回歸分析預測施工的地表變形現象，以保障預警系統在實際施工中的高質量應用。
3結語
綜上所述，合理應用安全監測技術能夠幫助工作人員實時動態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成效的提升有著積極的促進作用。
參考文獻
［1］董英，張茂省，李寧，等.城市地下空間開發利用的地質安全評價內容與方法［J］.水文地質工程地質，2020，47（5）：161-168.
［2］李利平，成帥，張延歡，等.地下工程安全建設面臨的機遇與挑戰［J］.山東科技大學學報：自然科學版，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：中國建筑材料工業地質勘查中心浙江總隊
