软土地层地铁深基坑施工智能化监测技术研究

软土地层地铁深基坑施工智能化监测技术研究

李伟杰

广东荣骏建设工程检测股份有限公司

摘要：在地铁深基坑施工过程中，软土地层的稳定性和变形控制是至关重要的。为了确保施工的安全和高效进行，智能化监测技术成为了不可或缺的手段。基于此背景，本文介绍了地铁深基坑的施工特点，以及如何利用智能化技术提高监测效率和准确性。以期为相关领域的研究者和工程实践者提供参考和借鉴，为未来地铁交通的可持续发展提供技术支撑，促进城市交通建设的进步与创新。

关键词：地铁深基坑 软土地层 智能化监测技术 监测系统

引言：近年来，随着城市化进程的加速和人口的持续增长，地铁建设成为了城市交通建设的主要形式之一。在地铁建设中，地铁深基坑的施工是一个重要的环节。但由于软土地层的地质特点，地铁深基坑的施工面临着很多的挑战和难题。例如，软土地层的强度和稳定性较差，易于发生变形和沉降，这可能会导致地面塌陷和建筑物倾斜等安全问题。因此，在地铁深基坑的施工中，监测工作显得尤为重要，它可以帮助施工人员及时发现问题并采取措施。

1 地铁深基坑的施工特点

1.1软土地层的特点

软土地层是土质较松、强度和稳定性较差的土壤类型，其主要特点是土颗粒之间的连接比较弱，土壤结构相对较为疏松，且水分含量比较高。软土的承载能力相对较低，易于发生变形和沉降，特别是在长期受荷的情况下容易出现塌陷和流失。由于软土的特殊性质，它的物理和力学特性往往会发生突变，导致难以准确预测其性质和行为。因此，在地基工程和基础设施工程中，软土地层的特点需要得到充分的重视。另外，软土地层还具有难以预测的不均匀性和异质性。软土的性质和行为在不同位置和时间存在巨大的差异性，这可能会对工程的安全控制和设计带来巨大的挑战。因此，在进行地基工程和基础设施工程时，必须对软土地层的性质和行为进行全面的调查和分析，并采取相应的技术措施和管理方法，以确保工程的安全和稳定性。此外，软土地层在地震、降雨等自然灾害的影响下，容易出现液化、塌陷等现象，对建筑物、桥梁等工程设施造成严重的威胁。

1.2施工环境的复杂性

地铁深基坑的施工环境通常非常复杂，这主要是由于地铁深基坑的施工过程需要涉及到地下复杂的地质结构和各种地下设施，例如地下管线、地下铁道、地下水文环境等。这些因素都可能对施工造成影响，从而对施工过程和施工安全带来潜在风险。在施工过程中，周围建筑物的振动和震动等因素也会对地铁深基坑的施工造成干扰，尤其是在施工过程中需要进行爆破、挖掘等工作时，可能会引起周围建筑物的震动和噪音等不良影响。另外，地下水位的变化也可能影响施工的安全和效率，如果未能有效地控制地下水位，可能会导致地铁深基坑的支撑结构发生沉降或变形等安全问题。

1.3施工周期的长短

地铁深基坑的施工周期长，通常需要耗费大量时间和人力物力，因为它涉及到较深的土层挖掘和支护工程。在长时间的施工过程中，地下水位、土层的强度和稳定性等都可能发生变化，需要对施工现场进行持续的监测和控制。施工周期长意味着需要更多的时间和资源来完成工程，这将导致项目成本的增加。其次，长期施工可能会对周边环境产生影响，如施工噪音、震动等，会对周边居民的生活造成一定程度的干扰。此外，长时间的施工还可能会影响当地交通，给交通拥堵、道路封闭等带来不便。

2 智能化监测技术的原理和应用

2.1监测系统的构成

2.1.1传感器

传感器可以对施工现场的各种参数进行实时监测。根据不同的监测对象和监测要求，传感器可以分为多种类型，例如地下水位传感器、土压力传感器、位移传感器、振动传感器、温度传感器等。这些传感器可以采集到地下水位、土层变形、振动、温度等多种参数数据，为数据处理系统提供了有力的数据支持。以地下水位传感器为例，其主要作用是监测地下水位的变化情况。在地铁深基坑的施工过程中，地下水位的变化会对施工产生重要影响，因此需要及时进行监测。地下水位传感器可以通过测量水位的高低来反映地下水位的变化情况，当地下水位发生异常变化时，就可以及时发出预警信号，提示工程监理人员采取相应措施。

2.1.2数据采集器

在地铁深基坑的施工中，数据采集器扮演着至关重要的角色，因为它可以将传感器采集到的数据进行实时处理和存储。由于监测点较多、数据量大，需要将采集到的数据进行数字化处理和存储，以便后续的分析和使用。数据采集器可以将传感器采集到的数据进行数字化处理，并将处理后的数据上传至云端服务器，供数据处理系统进行分析和处理。数据采集器具有高度的灵活性和可扩展性，可以支持多种类型的传感器和监测设备。例如，位移传感器、温度传感器、湿度传感器、压力传感器等，都可以通过数据采集器进行数据采集和处理。数据采集器还可以通过各种通讯接口，与其他设备进行数据传输和交换，从而实现全面的数据采集和管理。在土层发生变形时，位移传感器会测量土层的位移量，并将其上传至数据采集器进行处理和存储。数据采集器可以将位移数据转化为图像或图表形式，以便后续的数据分析和使用。通过对采集到的数据进行分析和处理，可以及时发现土层变形的趋势和程度，以及采取相应的防护和措施，保证地铁深基坑施工的安全和稳定性。

2.1.3数据传输系统

数据传输系统是指一种能够将数据从采集设备上传至云端服务器的技术和设备，这在地铁深基坑施工中扮演着至关重要的角色。一个高效稳定的数据传输系统，能够实现实时数据的传输和共享，确保工程进度的准确监控和管理。数据传输系统可以通过有线或无线网络进行数据传输，包括3G/4G网络、Wi-Fi网络等。在地铁深基坑施工中，数据传输系统需要具备快速、稳定、可靠等特点，以确保数据能够及时、准确地传输和分析。此外，数据传输系统也需要具备安全性，保障敏感数据的保密性和完整性。

2.2应用案例

在地铁深基坑施工中，智能化监测技术已经得到广泛应用。基于云计算和物联网技术的地铁智能化监测系统，可以实现对地下水位、土层变形、温度、湿度等多种参数的实时监测和数据分析，提高了施工的安全性和质量。同时，利用无人机技术，也可以实现空中监测，避免了人员进入危险区域进行监测，提高了监测效率和安全性。这些智能化监测系统均采用数据采集器将采集到的数据上传至云端，由云端数据处理系统进行数据分析和预警，工程监理人员可以通过手机APP或电脑远程查看地铁深基坑施工现场的数据，随时了解施工进度和监测数据的变化情况。这些系统在地铁深基坑施工中具有广泛的应用前景，能够有效提高施工的安全性、质量和效率，为城市地铁建设提供了重要支持。

结束语：

总的来说，软土地层地铁深基坑的施工过程中存在着种种风险和挑战，如地下水位的影响、土层的强度和稳定性等问题。然而，通过智能化监测技术的应用，可以有效地降低这些风险和挑战，并提高施工的安全性、质量和效率。基于云计算、物联网和无人机技术的智能化监测系统，可以实现对地铁深基坑施工现场的实时监测和数据分析，为工程监理人员提供了全面的数据支持，使其能够及时发现问题并采取相应措施。

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