深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)研究

羅瓊

摘 要：深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全不僅僅關(guān)系到基坑本身的安全，同時(shí)也影響到周邊建筑的安全。文章主要從深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的分類，支護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)安全預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)四個(gè)方面論述了深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：深基坑支護(hù)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(xiàng)目中，深基坑支護(hù)并不是建筑工程項(xiàng)目的必要組成部分，因此，在實(shí)際的施工中很容易被忽視。其實(shí)，深基坑支護(hù)的建設(shè)對(duì)整個(gè)建筑工程的施工有著十分重要的作用，例如通過(guò)深基坑支護(hù)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(jì)效益。正是由于深基坑支護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)，文章則主要從深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的分類，支護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)安全預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)四個(gè)方面對(duì)深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)的論述。

1 深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的分類

通常將深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)分為以下四種類型：一是土釘支護(hù)結(jié)構(gòu)；此結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是造價(jià)成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。其工作原理是通過(guò)土釘結(jié)構(gòu)等方式來(lái)支持來(lái)自土和水的壓力，可以有效的保持深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。二是連續(xù)支護(hù)結(jié)構(gòu)；這種結(jié)構(gòu)的適用性極強(qiáng)，同時(shí)具有良好防水和防漏功能，而且具有很強(qiáng)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(hù)結(jié)構(gòu)；主要對(duì)深基坑支護(hù)起到保護(hù)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(hù)結(jié)構(gòu)；這種結(jié)構(gòu)是通過(guò)向水泥中加入適量的軟土劑，然后通過(guò)機(jī)械設(shè)備將水泥攪拌成具有較強(qiáng)凝固作用的固化劑來(lái)保證支護(hù)結(jié)構(gòu)具有較強(qiáng)的強(qiáng)度。此種結(jié)構(gòu)的應(yīng)用性較廣，而且具有較強(qiáng)的穩(wěn)定性，造價(jià)成本相對(duì)低廉。

2 支護(hù)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(xiàng)臨時(shí)的工程，又因?yàn)樯罨庸こ痰脑靸r(jià)相對(duì)較高，使得很多的業(yè)主投入的資金不足。同時(shí)，伴隨著工程的不斷進(jìn)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(xiǎn)高的工程項(xiàng)目，在施工過(guò)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(guò)程中，對(duì)基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效的保護(hù)，同時(shí)還必須要對(duì)基坑周邊的土質(zhì)和相鄰的建筑物等進(jìn)行綜合的評(píng)測(cè)和監(jiān)控，而且需要依據(jù)基坑支護(hù)系統(tǒng)的特征，制定深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)，以便于及時(shí)采取措施，防止事故的發(fā)生，保證建筑工程順利進(jìn)行。支護(hù)結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)和土體的變形是深基坑支護(hù)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(shí)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(hù)結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)。

3 如何確定深基坑支護(hù)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(shí)，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(jìn)行的保障因素之一。支持預(yù)應(yīng)力的測(cè)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(hù)預(yù)警的控制體系中，一項(xiàng)十分重要的工作是明確各個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的警戒值。監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的警戒值是根據(jù)深基坑工程實(shí)際情況，以及周邊環(huán)境和深基坑支護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等因素，綜合分析計(jì)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(hù)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(jìn)而判斷基坑的安全性，及時(shí)的做出相應(yīng)的、科學(xué)化的調(diào)整，以防止工程項(xiàng)目狀態(tài)的進(jìn)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(gè)原則來(lái)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(jì)的計(jì)算值不能大于設(shè)計(jì)值。

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

深基坑支護(hù)預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)主要包括兩部分：一是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)預(yù)警；二是實(shí)時(shí)預(yù)警。后者又可以分為支撐軸力過(guò)大異常報(bào)警、空洞報(bào)警和支撐軸力正常時(shí)的位移預(yù)警三部分。深基坑支護(hù)預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)的主要作用是保存深基坑支護(hù)的狀態(tài)以及報(bào)警信息。

神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)預(yù)警和實(shí)時(shí)預(yù)警作為深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)的主要防護(hù)墻，對(duì)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(cè)有異常現(xiàn)象出現(xiàn)，則說(shuō)明在短時(shí)間內(nèi)深基坑的圍護(hù)結(jié)構(gòu)的位移有可能會(huì)超過(guò)警戒值；其次，深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)主要由五個(gè)表組成，一是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)位移預(yù)測(cè)報(bào)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(bào)警表、支撐壓力過(guò)大報(bào)警表、支撐壓力正常時(shí)位移報(bào)警表以及實(shí)時(shí)變形速率報(bào)警表（這四者均屬于實(shí)時(shí)預(yù)警系統(tǒng)）；再次，如果在施工過(guò)程中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)警和實(shí)時(shí)預(yù)警同時(shí)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(jìn)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(cè)報(bào)警表，實(shí)時(shí)變形速率表以及空洞報(bào)警表。

首先，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)位移預(yù)測(cè)報(bào)警表；神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)報(bào)警系統(tǒng)可以將采集到的位移和壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，得到預(yù)測(cè)位移和壓力，將這兩者進(jìn)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(cè)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(cè)位移）。

其次，實(shí)時(shí)變形速率表；深基坑支護(hù)系統(tǒng)的變形速率是反映基坑工程時(shí)空效應(yīng)的一個(gè)重要參數(shù)，通過(guò)測(cè)定每天的變形速率和警戒值進(jìn)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(bào)警表；該預(yù)警系統(tǒng)的啟動(dòng)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(hù)結(jié)構(gòu)依據(jù)采樣位移設(shè)定了四個(gè)級(jí)別的報(bào)警值：2%～4%、4%～6%、6%～10%、≥10%。

同時(shí)，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(guò)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(hù)系統(tǒng)的安全控制預(yù)警帶來(lái)了一定的困難。為更好的解決這些困難，可以考慮以下幾個(gè)方面：首先，分析已經(jīng)發(fā)生過(guò)的深基坑事故原因，總結(jié)深基坑支護(hù)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(hù)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(shí)現(xiàn)深基坑支護(hù)系統(tǒng)的自動(dòng)化；再次，可以通過(guò)建立深基坑預(yù)警數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)深基坑狀態(tài)的預(yù)警。

5 結(jié)束語(yǔ)

深基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)安全預(yù)警系統(tǒng)對(duì)于建筑工程項(xiàng)目的順利進(jìn)行起到關(guān)鍵的作用。因此，在深基坑的開挖過(guò)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(hù)方案，以保證建筑工程項(xiàng)目的安全性和穩(wěn)定性。

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