路基、基坑、邊坡與其支擋（護）結構監測檢測技術
路基、基坑、邊坡及其支擋（護）結構是工程建設中的關鍵環節，其穩定性直接關系到工程安全與周邊環境。為確保這些結構在施工及運營期的安全，必須實施系統、科學的監測與檢測工作。這項工作通過對結構物及其周邊巖土體的位移、應力、應變等關鍵參數進行實時或定期量測，從而評估其穩定性狀態，預警潛在風險，并為設計優化和應急處置提供數據支持。
一、 檢測項目與方法原理
監測檢測工作根據對象和目的的不同，涵蓋多項內容，其核心方法及原理如下：
-
表面位移監測
-
方法： 大地測量法、GNSS（導航衛星系統）法、測量機器人（自動全站儀）法、近景攝影測量法、三維激光掃描法。
-
原理：
-
大地測量法： 通過建立基準網，使用全站儀、水準儀定期測量監測點的三維坐標和高程，計算其位移量與沉降量。這是經典、可靠的方法。
-
GNSS法： 利用衛星定位技術，通過安裝在監測點上的GNSS接收機，實時或定時獲取其精確的三維坐標，實現全天候、自動化監測，尤其適用于大范圍、地形復雜的區域。
-
測量機器人法： 集成自動目標識別與照準功能的智能全站儀，可按預設程序自動周期性地對大量監測點進行角度和距離測量，實現、自動化的變形監測。
-
近景攝影測量與三維激光掃描： 屬于非接觸式測量。通過拍攝監測對象的數字影像或發射激光束獲取其表面海量點云數據，經處理后生成高精度三維模型，可進行整體變形分析和體積計算。
-
-
-
深層水平位移監測
-
方法： 測斜法。
-
原理： 在土體或結構內部預埋帶有導槽的測斜管。測量時，將測斜儀探頭沿導槽緩慢放入孔底，自下而上以固定間距（通常0.5m）測量探頭軸線與鉛垂線的夾角。通過計算各深度點相對于孔底基準點的水平位移累加值，即可獲得沿深度方向的水平位移曲線（即測斜曲線），從而精確判斷滑動面位置和位移量。
-
-
豎向位移（沉降）監測
-
方法： 水準測量、靜力水準儀法、沉降磁環法。
-
原理：
-
水準測量： 使用精密水準儀和銦瓦尺，依據閉合或附合水準路線，定期測量沉降監測點的高程變化。
-
靜力水準儀法： 將多個儲液罐通過連通管連接，并置于不同監測點。當各點發生不均勻沉降時，儲液罐內液面高度隨之變化，通過傳感器測量液位差，即可計算各點間的相對沉降。適用于要求高精度自動監測的基準傳遞和差異沉降測量。
-
沉降磁環法（分層沉降儀）： 在鉆孔中不同深度處安裝磁性沉降環，隨著周圍土體沉降，沉降環同步下沉。測量時，從孔口放入帶有傳感器的探頭，當探頭經過沉降環時發出信號，通過測量電纜長度確定沉降環的深度變化，從而得到不同土層的壓縮量。
-
-
-
應力/應變監測
-
方法： 使用鋼筋計、混凝土應變計、土壓力盒等傳感器。
-
原理：
-
鋼筋計： 通常基于振弦式原理。傳感器內部有一根張緊的鋼弦，其自振頻率與鋼弦所受的應力平方根成正比。當鋼筋計與結構鋼筋串聯焊接后，鋼筋的應力變化會導致鋼弦張力改變，通過測量頻率即可換算得到鋼筋應力。
-
混凝土應變計： 同樣多采用振弦式原理，埋設于混凝土中，直接測量混凝土的應變。
-
土壓力盒： 埋設于土與結構接觸面或土體內部，感受土壓力作用。振弦式土壓力盒在壓力作用下膜片發生撓曲，引起鋼弦張力變化，通過頻率測量反算壓力值。
-
-
-
支護結構內力監測
-
方法： 在支護樁/墻、錨桿/索、支撐上安裝傳感器。
-
原理：
-
支護樁/墻內力： 在鋼筋籠主筋上安裝鋼筋計，通過測得的鋼筋應力推算樁身/墻身彎矩。
-
錨桿/索內力： 在錨頭處安裝錨索測力計（通常為振弦式或光纖光柵式），直接測量錨桿/索的預應力變化和所受拉力。
-
支撐軸力： 在鋼支撐或混凝土支撐上安裝表面式應變計或軸力計，監測支撐構件的軸向壓力。
-
-
-
地下水位監測
-
方法： 使用水位計。
-
原理： 在監測井中放入水位計探頭，當探頭接觸到水面時，通過其發出的信號或電阻變化確定水位深度。振弦式孔隙水壓力計也可用于測量特定深度處的水壓力，并換算成水位。
-
-
外觀巡查與裂縫監測
-
方法： 人工巡查、裂縫觀測儀、測縫計。
-
原理： 定期對結構表面進行目視檢查，記錄裂縫、滲水、剝落等情況。對于重要裂縫，使用便攜式裂縫觀測儀（帶刻度放大鏡）測量其寬度、長度，或安裝固定式測縫計（振弦式或電阻式）進行連續自動化監測。
-
二、 檢測范圍與應用領域
監測檢測技術的應用貫穿于各類工程活動的全過程。
-
路基工程： 包括公路、鐵路路基。監測重點是路基的工后沉降、不均勻沉降、邊坡穩定性。主要監測項目為地表沉降（水準測量）、分層沉降（沉降磁環法）、邊坡位移（測斜法、GNSS）和地下水位。
-
基坑工程： 涉及建筑地下室、地鐵站等開挖工程。監測核心是確保基坑自身及周邊環境安全。監測項目全面，包括支護樁/墻頂水平位移和沉降、支護結構深層水平位移（測斜）、支撐軸力、錨桿拉力、樁墻內力、基坑外土體深層位移、周邊建筑物/管線的沉降與傾斜、地下水位變化等。
-
自然邊坡與挖填方邊坡： 包括山體滑坡治理、路塹路堤邊坡。監測目的在于預警滑坡和崩塌。關鍵監測項目為地表位移（GNSS、測量機器人）、深層位移（測斜）、裂縫發展（測縫計）、地下水位（水位計）以及支護結構（如抗滑樁、擋土墻）的受力和位移。
-
支擋（護）結構物： 如擋土墻、抗滑樁、錨桿擋墻等。監測重點是驗證設計假定、評估結構健康狀態。主要監測其位移（表面和深層）、結構內力（鋼筋計、混凝土應變計）、土壓力（土壓力盒）以及錨桿/索的預應力損失。
三、 檢測標準與規范
監測檢測工作必須遵循、行業及地方的相關標準規范，確保數據的準確性、可靠性和可比性。
-
標準：
-
GB 50497《建筑基坑工程監測技術標準》
-
GB 50982《建筑與橋梁結構監測技術規范》
-
GB/T 12897《一、二等水準測量規范》
-
GB 50026《工程測量標準》
-
GB 50330《建筑邊坡工程技術規范》（含監測要求）
-
-
行業標準：
-
JGJ 8《建筑變形測量規范》
-
JTG C30《公路工程地質勘察規范》（含監測內容）
-
JTG/T 3222《公路邊坡工程施工技術規范》
-
TB 10012《鐵路工程地質勘察規范》
-
SL 764《水利水電工程邊坡設計規范》（含監測要求）
-
-
標準：
-
ASTM D7299《指導邊坡監測系統的安裝》
-
ISO 18674《巖土工程監測》系列標準
-
這些標準詳細規定了監測等級劃分、精度要求、監測點布設原則、監測頻率、報警閾值設定以及數據整理與分析的方法。
四、 檢測儀器與設備
監測檢測依賴于一系列精密儀器設備，按其功能主要分為以下幾類：
-
變形監測儀器：
-
全站儀/測量機器人： 用于高精度角度和距離測量，實現地表三維坐標的獲取和自動化變形監測。
-
GNSS接收機： 用于大范圍、長距離的絕對位移監測，提供三維坐標信息。
-
水準儀（電子/精密）： 用于高精度高程測量，是沉降監測的核心設備。
-
測斜儀（便攜式/固定式）： 用于測量土體或結構的深層水平位移。
-
靜力水準儀： 用于高精度的相對沉降自動化監測。
-
沉降儀（分層/單點）： 用于測量土層內部不同深度的壓縮沉降。
-
三維激光掃描儀： 用于快速獲取監測對象表面的海量三維點云數據，進行整體變形分析。
-
-
力學傳感器：
-
振弦式傳感器： 包括鋼筋計、混凝土應變計、土壓力盒、錨索測力計、軸力計等。其特點是性能穩定、抗干擾能力強、適合長距離傳輸，是工程監測中主流的傳感器類型。
-
光纖光柵傳感器： 通過測量光柵中心波長漂移來感知應力、應變和溫度變化。具有抗電磁干擾、耐腐蝕、可實現分布式測量和準分布式組網的優勢。
-
電阻應變式傳感器： 基于金屬電阻應變效應，靈敏度高，但易受溫度和長導線電阻影響。
-
-
環境量與輔助儀器：
-
水位計/孔隙水壓力計： 用于監測地下水位或孔隙水壓力。
-
測縫計： 用于監測結構裂縫的張開度變化。
-
傾斜儀/傾角計： 用于測量結構物的傾斜角度。
-
-
數據采集與傳輸系統：
-
自動采集模塊： 用于自動、定時采集各類傳感器的數據。
-
無線傳輸設備（如GPRS/4G/5G/LoRa模塊）： 將現場采集的數據遠程傳輸至監控中心。
-
監測軟件平臺： 用于數據存儲、管理、可視化、分析、預警和報告生成，是實現智能化監測的核心。
-
綜上所述，路基、基坑、邊坡及其支擋結構的監測檢測是一個多技術融合的系統工程。通過合理選擇監測項目與方法，嚴格遵循規范標準，并借助先進的儀器設備與數據分析平臺，能夠有效掌控工程安全狀態，為預防和化解風險提供科學依據，終保障人民生命財產安全和工程的順利進行。
- 上一個：錨桿（索）、土釘與噴射混凝土支護工程檢測
- 下一個：總輻射表檢測
