深基坑支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)研究

羅瓊

摘 要：深基坑支護結(jié)構(gòu)安全不僅僅關(guān)系到基坑本身的安全，同時也影響到周邊建筑的安全。文章主要從深基坑支護結(jié)構(gòu)的分類，支護結(jié)構(gòu)的安全預(yù)警體系，以及預(yù)警控制系統(tǒng)參數(shù)確定和深基坑支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)警數(shù)據(jù)庫四個方面論述了深基坑支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：深基坑支護結(jié)構(gòu)；安全預(yù)警系統(tǒng)；系統(tǒng)參數(shù)；預(yù)警數(shù)據(jù)

在建筑工程項目中，深基坑支護并不是建筑工程項目的必要組成部分，因此，在實際的施工中很容易被忽視。其實，深基坑支護的建設(shè)對整個建筑工程的施工有著十分重要的作用，例如通過深基坑支護的建設(shè)可以降低建筑工程的成本，有效提高施工速度，以及可以提高建筑企業(yè)的經(jīng)濟效益。正是由于深基坑支護建設(shè)的重要性，我們更加應(yīng)該重視深基坑施工的安全性，正因如此，人們提出了深基坑支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)，文章則主要從深基坑支護結(jié)構(gòu)的分類，支護結(jié)構(gòu)的安全預(yù)警體系，以及預(yù)警控制系統(tǒng)參數(shù)確定和深基坑支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)警數(shù)據(jù)庫四個方面對深基坑支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)進行詳細的論述。

1 深基坑支護結(jié)構(gòu)的分類

通常將深基坑支護結(jié)構(gòu)分為以下四種類型：一是土釘支護結(jié)構(gòu)；此結(jié)構(gòu)的特點是造價成本低、結(jié)構(gòu)簡單。其工作原理是通過土釘結(jié)構(gòu)等方式來支持來自土和水的壓力，可以有效的保持深基坑支護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。二是連續(xù)支護結(jié)構(gòu)；這種結(jié)構(gòu)的適用性極強，同時具有良好防水和防漏功能，而且具有很強的剛性，可以在不同深度和地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜的條件下使用。三是樁排支護結(jié)構(gòu)；主要對深基坑支護起到保護的作用，其主要是安放在鋼筋混凝土和鉆孔灌注樁基。四是攪拌加固支護結(jié)構(gòu)；這種結(jié)構(gòu)是通過向水泥中加入適量的軟土劑，然后通過機械設(shè)備將水泥攪拌成具有較強凝固作用的固化劑來保證支護結(jié)構(gòu)具有較強的強度。此種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用性較廣，而且具有較強的穩(wěn)定性，造價成本相對低廉。

2 支護結(jié)構(gòu)的安全預(yù)警體系

由于深基坑在工程建筑中是一項臨時的工程，又因為深基坑工程的造價相對較高，使得很多的業(yè)主投入的資金不足。同時，伴隨著工程的不斷進行，面臨的土質(zhì)和地下水等環(huán)境因素也變得越發(fā)的復(fù)雜，深基坑逐漸成為了一種難度大、風(fēng)險高的工程項目，在施工過程中一旦出現(xiàn)事故，處理則有很大的難度。因此，必須在深基坑施工的過程中，對基坑支護結(jié)構(gòu)進行有效的保護，同時還必須要對基坑周邊的土質(zhì)和相鄰的建筑物等進行綜合的評測和監(jiān)控，而且需要依據(jù)基坑支護系統(tǒng)的特征，制定深基坑支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)，以便于及時采取措施，防止事故的發(fā)生，保證建筑工程順利進行。支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)和土體的變形是深基坑支護結(jié)構(gòu)各部分與土體以及外界因素相互作用的一種表現(xiàn)，同時又是事故發(fā)生前的一種征兆，因而，有必要系統(tǒng)的研究深基坑支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)。

3 如何確定深基坑支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)的參數(shù)

在利用基坑可控式液壓支持系統(tǒng)時，必須確定該系統(tǒng)能夠承受外部一定力度的預(yù)應(yīng)力。支撐預(yù)應(yīng)力是保證深基坑工程順利進行的保障因素之一。支持預(yù)應(yīng)力的測定和基坑的開挖參數(shù)以及工程環(huán)境參數(shù)等有著緊密的聯(lián)系。

而且，在深基坑支護預(yù)警的控制體系中，一項十分重要的工作是明確各個監(jiān)測項目的警戒值。監(jiān)測項目的警戒值是根據(jù)深基坑工程實際情況，以及周邊環(huán)境和深基坑支護系統(tǒng)的設(shè)計等因素，綜合分析計算的基礎(chǔ)確定的。在事故發(fā)生之前，確定相應(yīng)的監(jiān)控警戒值，可以有效的判定深基坑的支護結(jié)構(gòu)受力狀況，深基坑的位移是否是在允許的范圍內(nèi)變化，進而判斷基坑的安全性，及時的做出相應(yīng)的、科學(xué)化的調(diào)整，以防止工程項目狀態(tài)的進一步惡化，防止事故的發(fā)生。通常，監(jiān)控預(yù)警的警戒值由以下兩個原則來決定：一是必須滿足現(xiàn)有相關(guān)規(guī)范的規(guī)定以及要求；二是設(shè)計的計算值不能大于設(shè)計值。

4 深基坑支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)警數(shù)據(jù)庫

深基坑支護預(yù)警數(shù)據(jù)庫主要包括兩部分：一是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測預(yù)警；二是實時預(yù)警。后者又可以分為支撐軸力過大異常報警、空洞報警和支撐軸力正常時的位移預(yù)警三部分。深基坑支護預(yù)警數(shù)據(jù)庫的主要作用是保存深基坑支護的狀態(tài)以及報警信息。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測預(yù)警和實時預(yù)警作為深基坑支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)的主要防護墻，對于深基坑的安全有著重要的意義：首先，如果神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測有異常現(xiàn)象出現(xiàn)，則說明在短時間內(nèi)深基坑的圍護結(jié)構(gòu)的位移有可能會超過警戒值；其次，深基坑支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)警數(shù)據(jù)庫的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)主要由五個表組成，一是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)位移預(yù)測報警表（該表屬于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)警系統(tǒng)）；其余的分別是空洞報警表、支撐壓力過大報警表、支撐壓力正常時位移報警表以及實時變形速率報警表（這四者均屬于實時預(yù)警系統(tǒng)）；再次，如果在施工過程中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)警和實時預(yù)警同時出現(xiàn)異常現(xiàn)象的預(yù)警提示，則必須要依據(jù)預(yù)警信息馬上進行處理，以避免事故的發(fā)生。下面主要介紹神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)位移預(yù)測報警表，實時變形速率表以及空洞報警表。

首先，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)位移預(yù)測報警表；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測報警系統(tǒng)可以將采集到的位移和壓力數(shù)據(jù)進行分析，得到預(yù)測位移和壓力，將這兩者進行比較通常出現(xiàn)以下兩種狀況：一是正常狀態(tài)（位移警戒值大于預(yù)測到的位移值）；二是異常狀態(tài)（位移警戒值小于或等于預(yù)測位移）。

其次，實時變形速率表；深基坑支護系統(tǒng)的變形速率是反映基坑工程時空效應(yīng)的一個重要參數(shù)，通過測定每天的變形速率和警戒值進行比較，出現(xiàn)以下兩種狀況：一是正常狀態(tài)；二是異常狀態(tài)，即變形速率大于預(yù)警值。

再次，空洞報警表；該預(yù)警系統(tǒng)的啟動需要滿足以下條件：一是設(shè)定壓力值大于采樣壓力；二是相應(yīng)警戒值小于變形速率。深基坑支護結(jié)構(gòu)依據(jù)采樣位移設(shè)定了四個級別的報警值：2%～4%、4%～6%、6%～10%、≥10%。

同時，由于巖土成分和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及深基坑在施工過程中存在著很多的不確定和不穩(wěn)定的因素，這也給深基坑支護系統(tǒng)的安全控制預(yù)警帶來了一定的困難。為更好的解決這些困難，可以考慮以下幾個方面：首先，分析已經(jīng)發(fā)生過的深基坑事故原因，總結(jié)深基坑支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)可能在事故發(fā)生之前做出的預(yù)警；其次，明確深基坑支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)的監(jiān)控方案以及警戒值，盡量實現(xiàn)深基坑支護系統(tǒng)的自動化；再次，可以通過建立深基坑預(yù)警數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)深基坑狀態(tài)的預(yù)警。

5 結(jié)束語

深基坑支護結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)對于建筑工程項目的順利進行起到關(guān)鍵的作用。因此，在深基坑的開挖過程中，應(yīng)該科學(xué)合理的利用安全預(yù)警系統(tǒng)，并充分利用獲得的數(shù)據(jù)以及其他相關(guān)信息，制定有效的基坑支護方案，以保證建筑工程項目的安全性和穩(wěn)定性。

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