深基坑工程变形监测中的传感器布设与数据可信度验证

0 引言

深基坑工程作为高层建筑、地下工程的关键前期环节，施工过程中易因地质条件变化、荷载扰动引发围护结构变形、周边地层沉降，不仅威胁基坑自身安全，还可能导致周边建筑倾斜、管线破裂等事故。变形监测是实时掌握基坑稳定性的核心手段，而传感器布设直接决定监测数据的覆盖性与代表性，数据可信度则是判断基坑安全状态、指导施工决策的前提。若传感器布设不合理，会遗漏关键变形区域；若数据可信度不足，易导致误判风险，严重影响工程安全。因此，明确变形监测的工程价值，厘清传感器布设与数据可信度的关键作用，界定研究范围与目标，不仅能为监测方案优化提供方向，更对保障深基坑工程安全施工、保护周边环境具有重要现实意义。

1. 深基坑工程变形监测的传感器布设技术分析

1.1 基于基坑结构特性的传感器布设优先级

深基坑变形监测需依据结构特性明确传感器布设优先级，确保关键风险区域得到重点监控。围护墙作为基坑挡土防渗的核心构件，易出现水平位移、竖向沉降与深层挠曲，需优先布设传感器，实时捕捉其变形趋势以防范墙体坍塌；支撑体系（如内支撑、锚杆）承担围护墙传递的土压力，受力变形直接影响基坑整体稳定性，需紧随围护墙设置传感器监测轴力与变形；周边地层及邻近建（构）筑物因基坑开挖易产生沉降、倾斜，尤其在软土地区变形风险更高，需将其列为第三优先级，避免因地层失稳引发周边环境破坏。此外，基坑降水井周边区域易出现水位下降导致的地层固结变形，也需根据工程实际纳入优先级考量，确保监测覆盖基坑安全关键环节[1]。

1.2 传感器布设的空间密度与位置优化

传感器布设的空间密度与位置优化需结合基坑规模、地质条件及变形风险综合确定，兼顾监测精度与经济性。空间密度方面，在基坑阳角、转角等应力集中区域，因变形速率快、风险高，传感器间距需缩小至 5-10 米；在直线段等变形相对平缓区域，可将间距放宽至10-20 米，同时需保证每个监测断面至少布设3 个点位，形成完整变形曲线。位置优化上，监测断面应优先选取地质条件复杂（如软土夹层、砂层）、开挖深度大或邻近敏感建筑的区域；传感器安装位置需避开施工干扰区域（如重型机械行走路线），且确保监测方向与变形主导方向一致，例如水平位移传感器需平行于围护墙走向，竖向沉降传感器需设置在坚实基础上，避免因位置不当导致监测数据失真。

1.3 传感器类型适配性选择

深基坑变形监测需根据监测指标与场景特性，选择适配的传感器类型以保障数据有效性。监测围护墙、周边建筑水平位移与竖向沉降时，优先选用 GNSS 接收机与静力水准仪，前者可实现大范围、高精度实时定位，后者适合多点同步沉降监测；监测围护墙深层水平位移（测斜）时，需采用测斜仪，通过内置传感器沿测斜管滑动获取不同深度的位移数据；监测支撑体系轴力与围护墙应力时，应选用振弦式应力传感器，其具备抗干扰能力强、稳定性高的特点，适配基坑复杂施工环境；监测基坑周边地层孔隙水压力时，需搭配孔隙水压力计，实时掌握降水与开挖对地层水压力的影响。同时，传感器量程需预留20%-30% 余量，避免因突发变形超出量程导致监测中断[2]。

2. 深基坑变形监测数据可信度验证方法

2.1 基于监测原理的原始数据有效性校验基于监测原理的原始数据有效性校验，是保障深基坑变形监测数据可信度的基础环节。需从传感器工作机制出发，重点核查零点漂移与量程匹配性：零点漂移校验通过定期将传感器置于标准无变形环境，对比初始零点与当前零点偏差，若偏差超出允许范围，需及时校准以消除系统误差；量程匹配性核查则需确认传感器测量量程与基坑预估最大变形量适配，避免因量程过小导致数据饱和或量程过大造成精度不足。此外，还需校验数据采集频率是否符合监测需求，确保能捕捉瞬时变形特征，同时排查数据传输过程中的丢包、错码问题，通过原始数据与传输记录的比对，剔除无效数据，为后续分析提供准确的基础数据[3]。

2.2 多源数据交叉验证技术

多源数据交叉验证技术通过整合不同来源的监测数据，提升深基坑变形监测结果的可信度。一方面可开展不同传感器数据对比，如将测斜仪获取的围护墙深层位移数据，与表面位移传感器测得的墙体顶部位移数据联动分析，验证两者变形趋势是否一致，若出现明显偏差，需排查传感器安装或工况干扰问题；另一方面可进行不同监测方法数据核验，例如将自动化监测系统采集的实时数据，与人工全站仪测量的离散数据对比，通过统计学方法计算数据偏差值，判断自动化监测数据的准确性。通过多维度数据相互印证，有效降低单一监测手段的局限性，提高变形监测结果的可靠性。

2.3 结合工程工况的异常数据识别与修正

结合工程工况的异常数据识别与修正，需关联施工进度、地质条件变化等实际场景，排除非变形因素对数据的干扰。首先需建立工况与数据的对应关系，如基坑开挖至某深度时，若出现数据突变，需核查是否存在超挖、支护不及时等施工问题，或暴雨、地下水位骤降等环境影响，若确认是外部干扰导致的异常数据，需标记并剔除；其次对疑似变形异常的数据，需结合周边地层特性、支护结构受力状态综合分析，判断是否为真实变形趋势，若为传感器故障引发的数据异常，需更换设备并补测数据；最后通过工况追溯与逻辑校验，修正受干扰的数据，确保监测数据能真实反映基坑变形状态，为安全决策提供可靠依据。

3. 结语

本研究围绕深基坑工程变形监测中的传感器布设与数据可信度验证展开，明确了基于基坑结构特性的传感器布设优先级，提出了结合风险与经济性的空间密度、位置优化方法及适配性传感器选择策略，同时构建了“原始数据校验—多源数据交叉验证—工况关联异常修正”的三级数据可信度验证体系。研究表明，这些技术方法可有效提升监测数据的代表性与可靠性，为基坑安全决策提供精准支撑，但在复杂地质（如岩溶区）的传感器适应性、极端工况下数据实时修正等方面仍有优化空间。未来可进一步融合智能传感技术与大数据分析，推动监测方案向自适应、高精度方向发展，为深基坑工程安全施工与周边环境防护提供更全面的技术保障。

参考文献：

[1]宁光，陈艳.自动化监测技术在深基坑工程中的应用[J].中文科技期刊数据库（全文版）自然科学，2025（4）：066-069.

[2]林俊.光纤光栅传感器在深基坑支护变形监测中的应用研究[J].中文科技期刊数据库（全文版）工程技术，2025（9）：102-105.

[3]宁志勇.工程测量下深基坑变形监测技术实践探索[J].中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术，2025（1）：055-058.