信息化监测在工业建筑深基坑支护施工技术中的应用研究

引言：工业建筑规模不断增大，深基坑支护施工变得越发平常，在工业建筑里做深基坑施工碰到诸多难题，比如基坑深到极点，稳定性要求严苛，周围环境很繁杂同时容易受到施工干扰等，传统施工监测手段很难做到准确无误并且能够及时监测的程度，很难确保施工安全以及周围环境的安定状况，在此情形下，信息化监测手段依靠自身独有的优势逐渐成为工业建筑深基坑支护施工中的重要技术之一，寻找信息化监测在这方面的应用具有非常实际的意义。

一、工业建筑深基坑支护施工特点及信息化监测技术优势

1.1 施工特点

工业建筑深基坑通常尺寸较大，十几米深的情况很常见，因为大型设备基础或者地下室等建设需求，同时为确保工业生产正常进行，对基坑自身的稳定性和变形控制有非常严格的要求，因此支撑结构一定要足够强、足够刚。工业建筑基坑周围或许还有现成的建筑物、地下管线等设施，因此在施工期间也要考虑周围情况的变化。

1.2 技术优势

信息化监测很精确，可以量度很小的变形和压力变化，给判断基坑安全状况提供稳固的数据支持，很及时，随时可以显示基坑的动态情况，一出现反常现象就立刻报警。与传统的手工监测相比，信息化监测可以做到自动化的持续监测，监测速度大大提高，人力成本缩减很多。大量监测信息加以分析就能预估基坑变化走向，预先做好防范措施。

二、信息化监测在工业建筑深基坑支护施工中的应用

2.1 监测内容

支护结构顶部水平位移监测属于关乎结构稳定的关键指标，支护结构顶部按 15-20 米间距来设置监测点，借助高精度全站仪执行毫米级动态观测，配合即时差分 GPS 手段，做到三维坐标持续监测，就能掌握土方挖掘，降雨等要素造成的微小位移变动情况，支护结构倾斜监测依靠预先埋设的测斜管系统，逐段量测各个深度处的倾斜角度并加以记录，画出结构全部变形曲线图，从而及时察觉是否存在潜在的倾斜危险状况，应力监测针对支护桩（墙）主筋，支撑轴力等关键承受力部位实施设置，采用振弦式或者光纤光栅应力传感器组建全时段应力监测网络，应力数值一旦超出设计阈值的 110% ，就会自动触发警报。

邻近建筑物监测“三维 + 裂缝”，在建筑物周围设置下沉敏感部位的监测点，用电子水准仪进行周期监测，用全站仪极坐标法监测倾斜度，用裂缝观测仪（精度 0.02mm ）随时记录裂缝宽度和长度的变化。针对地下管网等隐秘之处，采用分布式光纤传感技术，按管线走向铺设监测光缆，从而实现对变形的毫米级感知。岩土状况监测重点是深层土体水平移动情况，使用磁致伸缩式测斜仪连续监测，再加上孔隙水压力计、水位检测井，搭建起地下水动态监测系统，为降水施工提供决策依据。

2.2 监测方法与技术

多传感器协同监测体系集合位移、应力、孔隙水压力等十多种传感器，模块化设计使传感器系统具备灵活性。智能传感器凭借 MEMS 微机电技术，自身调节温度，校正零点偏移，精确度提升三成以上。架构选用物联网 LoRaWAN 低能耗广域网体系，传感器节点自行组网，与 5G 边缘运算终端配合之后，传输滞后被压缩到两百毫秒以内。借助 BIM 和 GIS 两个平台：依靠 BIM 创建基坑三维可视化监测体系，将即时观测数据与模型结构件关联起来，实现变动云图表现效果。依靠 GIS 的地理空间分析功能叠加地质图纸、地下管道等信息资料，从而形成危险热点地图并制定差异化防范措施。

自动化预警系统凭借大数据分析再加上机器学习算法对监测数据实施即时处理并作智能分析，这个系统可以凭借以前的数据以及当前的变化情况自己辨别可能存在的危险，事先设定好各种等级的警报门限，一旦监测数据接近或者到达警报门限，系统就会立刻通过短信、邮件或者声音、灯光警示等方式联系到相关人员，确保尽快采取应对措施。此系统具备回溯警报信息并加以统计分析的功能，为日后施工决策和风险管控提供一定帮助。

2.3 数据处理与分析

数据处理采取三级质控，先用小波变换算法去除环境噪声，再用 3σ 准则找到异常数据，最后靠人工核查重要数据。在数据处理上，用灰色预测模型（ GM(1,1) ）对位移、沉降等指标做短期预测，误差需少于 5%。凭借有限元软件 ABAQUS 构建起基坑 - 土体 - 周边环境耦合模型，将监测数据作为反演参数，改进模型边界条件，做到施工过程的动态仿真，开发智能预警系统，融合机器学习算法，形成风险评价模型，用 SVM 支持向量机对监测数据做全方位分析，预估风险级别，提前72 小时做出预估，给应急解决留下足够时间。

为了更直观地显示出数据处理和分析的结果，就会制作出可视化的数据表现平台，通过图形、报表等方式表现监测数据的改变趋势、预测结果、危险评估等，利用直观的可视化界面，施工人员、管理者可以快速了解基坑当前的状态和风险，同时可以查询、追溯数据，便于深入研究历史数据。

三、结论与展望

本文全面研究信息化监测在工业建筑深基坑支护施工技术中的应用，发现信息化监测技术具有精度高、实时性强、自动化等优点，可以利用信息化监测技术进行全面的监测。先进的监测技术与方法，科学的数据处理与分析，保障深基坑的安全施工，实现对深基坑精确的变形控制，从而减少对周边环境的影响。但是信息化监测技术还存在着一些问题，比如某些传感器的寿命短，数据融合分析不够深入等问题，还需要不断地优化传感器的质量，加大人工智能和大数据在监测数据分析中的应用比重，让信息化监测技术更好地、更广泛地在工业建筑深基坑支护施工中得到应用。

参考文献：

[1] 周坪沅 . 工业建筑施工中深基坑支护的施工技术探讨 [J]. 城市建筑 ,2024,21(16):218-221.

[2] 田园隆 . 工业建筑施工中深基坑支护施工技术探讨 [J]. 散装水泥 ,2024,(02):138-140.