深基坑支護結構安全預警系統研究

羅瓊

摘 要：深基坑支護結構安全不僅僅關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構的分類，支護結構的安全預警體系，以及預警控制系統參數確定和深基坑支護結構安全預警數據庫四個方面論述了深基坑支護結構安全預警系統。

關鍵詞：深基坑支護結構；安全預警系統；系統參數；預警數據

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的經濟效益。正是由于深基坑支護建設的重要性，我們更加應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構安全預警系統，文章則主要從深基坑支護結構的分類，支護結構的安全預警體系，以及預警控制系統參數確定和深基坑支護結構安全預警數據庫四個方面對深基坑支護結構安全預警系統進行詳細的論述。

1 深基坑支護結構的分類

通常將深基坑支護結構分為以下四種類型：一是土釘支護結構；此結構的特點是造價成本低、結構簡單。其工作原理是通過土釘結構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構的穩定性。二是連續支護結構；這種結構的適用性極強，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環境復雜的條件下使用。三是樁排支護結構；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構；這種結構是通過向水泥中加入適量的軟土劑，然后通過機械設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構具有較強的強度。此種結構的應用性較廣，而且具有較強的穩定性，造價成本相對低廉。

2 支護結構的安全預警體系

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，面臨的土質和地下水等環境因素也變得越發的復雜，深基坑逐漸成為了一種難度大、風險高的工程項目，在施工過程中一旦出現事故，處理則有很大的難度。因此，必須在深基坑施工的過程中，對基坑支護結構進行有效的保護，同時還必須要對基坑周邊的土質和相鄰的建筑物等進行綜合的評測和監控，而且需要依據基坑支護系統的特征，制定深基坑支護結構安全預警系統，以便于及時采取措施，防止事故的發生，保證建筑工程順利進行。支護結構安全預警系統和土體的變形是深基坑支護結構各部分與土體以及外界因素相互作用的一種表現，同時又是事故發生前的一種征兆，因而，有必要系統的研究深基坑支護結構安全預警系統。

3 如何確定深基坑支護結構安全預警系統的參數

在利用基坑可控式液壓支持系統時，必須確定該系統能夠承受外部一定力度的預應力。支撐預應力是保證深基坑工程順利進行的保障因素之一。支持預應力的測定和基坑的開挖參數以及工程環境參數等有著緊密的聯系。

而且，在深基坑支護預警的控制體系中，一項十分重要的工作是明確各個監測項目的警戒值。監測項目的警戒值是根據深基坑工程實際情況，以及周邊環境和深基坑支護系統的設計等因素，綜合分析計算的基礎確定的。在事故發生之前，確定相應的監控警戒值，可以有效的判定深基坑的支護結構受力狀況，深基坑的位移是否是在允許的范圍內變化，進而判斷基坑的安全性，及時的做出相應的、科學化的調整，以防止工程項目狀態的進一步惡化，防止事故的發生。通常，監控預警的警戒值由以下兩個原則來決定：一是必須滿足現有相關規范的規定以及要求；二是設計的計算值不能大于設計值。

4 深基坑支護結構安全預警數據庫

深基坑支護預警數據庫主要包括兩部分：一是神經網絡預測預警；二是實時預警。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警三部分。深基坑支護預警數據庫的主要作用是保存深基坑支護的狀態以及報警信息。

神經網絡預測預警和實時預警作為深基坑支護結構安全預警系統的主要防護墻，對于深基坑的安全有著重要的意義：首先，如果神經網絡預測有異常現象出現，則說明在短時間內深基坑的圍護結構的位移有可能會超過警戒值；其次，深基坑支護結構安全預警數據庫的結構，該結構主要由五個表組成，一是神經網絡位移預測報警表（該表屬于神經網絡預警系統）；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警系統）；再次，如果在施工過程中神經網絡預警和實時預警同時出現異常現象的預警提示，則必須要依據預警信息馬上進行處理，以避免事故的發生。下面主要介紹神經網絡位移預測報警表，實時變形速率表以及空洞報警表。

首先，神經網絡位移預測報警表；神經網絡預測報警系統可以將采集到的位移和壓力數據進行分析，得到預測位移和壓力，將這兩者進行比較通常出現以下兩種狀況：一是正常狀態（位移警戒值大于預測到的位移值）；二是異常狀態（位移警戒值小于或等于預測位移）。

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

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

同時，由于巖土成分和結構的復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定的因素，這也給深基坑支護系統的安全控制預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，分析已經發生過的深基坑事故原因，總結深基坑支護結構安全預警系統可能在事故發生之前做出的預警；其次，明確深基坑支護結構安全預警系統的監控方案以及警戒值，盡量實現深基坑支護系統的自動化；再次，可以通過建立深基坑預警數據庫，實現深基坑狀態的預警。

5 結束語

深基坑支護結構安全預警系統對于建筑工程項目的順利進行起到關鍵的作用。因此，在深基坑的開挖過程中，應該科學合理的利用安全預警系統，并充分利用獲得的數據以及其他相關信息，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定性。

參考文獻

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