深基坑支护结构安全预警系统研究

罗琼

摘 要：深基坑支护结构安全不仅仅关系到基坑本身的安全，同时也影响到周边建筑的安全。文章主要从深基坑支护结构的分类，支护结构的安全预警体系，以及预警控制系统参数确定和深基坑支护结构安全预警数据库四个方面论述了深基坑支护结构安全预警系统。

关键词：深基坑支护结构；安全预警系统；系统参数；预警数据

在建筑工程项目中，深基坑支护并不是建筑工程项目的必要组成部分，因此，在实际的施工中很容易被忽视。其实，深基坑支护的建设对整个建筑工程的施工有着十分重要的作用，例如通过深基坑支护的建设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业的经济效益。正是由于深基坑支护建设的重要性，我们更加应该重视深基坑施工的安全性，正因如此，人们提出了深基坑支护结构安全预警系统，文章则主要从深基坑支护结构的分类，支护结构的安全预警体系，以及预警控制系统参数确定和深基坑支护结构安全预警数据库四个方面对深基坑支护结构安全预警系统进行详细的论述。

1 深基坑支护结构的分类

通常将深基坑支护结构分为以下四种类型：一是土钉支护结构；此结构的特点是造价成本低、结构简单。其工作原理是通过土钉结构等方式来支持来自土和水的压力，可以有效的保持深基坑支护结构的稳定性。二是连续支护结构；这种结构的适用性极强，同时具有良好防水和防漏功能，而且具有很强的刚性，可以在不同深度和地质环境复杂的条件下使用。三是桩排支护结构；主要对深基坑支护起到保护的作用，其主要是安放在钢筋混凝土和钻孔灌注桩基。四是搅拌加固支护结构；这种结构是通过向水泥中加入适量的软土剂，然后通过机械设备将水泥搅拌成具有较强凝固作用的固化剂来保证支护结构具有较强的强度。此种结构的应用性较广，而且具有较强的稳定性，造价成本相对低廉。

2 支护结构的安全预警体系

由于深基坑在工程建筑中是一项临时的工程，又因为深基坑工程的造价相对较高，使得很多的业主投入的资金不足。同时，伴随着工程的不断进行，面临的土质和地下水等环境因素也变得越发的复杂，深基坑逐渐成为了一种难度大、风险高的工程项目，在施工过程中一旦出现事故，处理则有很大的难度。因此，必须在深基坑施工的过程中，对基坑支护结构进行有效的保护，同时还必须要对基坑周边的土质和相邻的建筑物等进行综合的评测和监控，而且需要依据基坑支护系统的特征，制定深基坑支护结构安全预警系统，以便于及时采取措施，防止事故的发生，保证建筑工程顺利进行。支护结构安全预警系统和土体的变形是深基坑支护结构各部分与土体以及外界因素相互作用的一种表现，同时又是事故发生前的一种征兆，因而，有必要系统的研究深基坑支护结构安全预警系统。

3 如何确定深基坑支护结构安全预警系统的参数

在利用基坑可控式液压支持系统时，必须确定该系统能够承受外部一定力度的预应力。支撑预应力是保证深基坑工程顺利进行的保障因素之一。支持预应力的测定和基坑的开挖参数以及工程环境参数等有着紧密的联系。

而且，在深基坑支护预警的控制体系中，一项十分重要的工作是明确各个监测项目的警戒值。监测项目的警戒值是根据深基坑工程实际情况，以及周边环境和深基坑支护系统的设计等因素，综合分析计算的基础确定的。在事故发生之前，确定相应的监控警戒值，可以有效的判定深基坑的支护结构受力状况，深基坑的位移是否是在允许的范围内变化，进而判断基坑的安全性，及时的做出相应的、科学化的调整，以防止工程项目状态的进一步恶化，防止事故的发生。通常，监控预警的警戒值由以下两个原则来决定：一是必须满足现有相关规范的规定以及要求；二是设计的计算值不能大于设计值。

4 深基坑支护结构安全预警数据库

深基坑支护预警数据库主要包括两部分：一是神经网络预测预警；二是实时预警。后者又可以分为支撑轴力过大异常报警、空洞报警和支撑轴力正常时的位移预警三部分。深基坑支护预警数据库的主要作用是保存深基坑支护的状态以及报警信息。

神经网络预测预警和实时预警作为深基坑支护结构安全预警系统的主要防护墙，对于深基坑的安全有着重要的意义：首先，如果神经网络预测有异常现象出现，则说明在短时间内深基坑的围护结构的位移有可能会超过警戒值；其次，深基坑支护结构安全预警数据库的结构，该结构主要由五个表组成，一是神经网络位移预测报警表（该表属于神经网络预警系统）；其余的分别是空洞报警表、支撑压力过大报警表、支撑压力正常时位移报警表以及实时变形速率报警表（这四者均属于实时预警系统）；再次，如果在施工过程中神经网络预警和实时预警同时出现异常现象的预警提示，则必须要依据预警信息马上进行处理，以避免事故的发生。下面主要介绍神经网络位移预测报警表，实时变形速率表以及空洞报警表。

首先，神经网络位移预测报警表；神经网络预测报警系统可以将采集到的位移和压力数据进行分析，得到预测位移和压力，将这两者进行比较通常出现以下两种状况：一是正常状态（位移警戒值大于预测到的位移值）；二是异常状态（位移警戒值小于或等于预测位移）。

其次，实时变形速率表；深基坑支护系统的变形速率是反映基坑工程时空效应的一个重要参数，通过测定每天的变形速率和警戒值进行比较，出现以下两种状况：一是正常状态；二是异常状态，即变形速率大于预警值。

再次，空洞报警表；该预警系统的启动需要满足以下条件：一是设定压力值大于采样压力；二是相应警戒值小于变形速率。深基坑支护结构依据采样位移设定了四个级别的报警值：2%～4%、4%～6%、6%～10%、≥10%。

同时，由于岩土成分和结构的复杂性以及深基坑在施工过程中存在着很多的不确定和不稳定的因素，这也给深基坑支护系统的安全控制预警带来了一定的困难。为更好的解决这些困难，可以考虑以下几个方面：首先，分析已经发生过的深基坑事故原因，总结深基坑支护结构安全预警系统可能在事故发生之前做出的预警；其次，明确深基坑支护结构安全预警系统的监控方案以及警戒值，尽量实现深基坑支护系统的自动化；再次，可以通过建立深基坑预警数据库，实现深基坑状态的预警。

5 结束语

深基坑支护结构安全预警系统对于建筑工程项目的顺利进行起到关键的作用。因此，在深基坑的开挖过程中，应该科学合理的利用安全预警系统，并充分利用获得的数据以及其他相关信息，制定有效的基坑支护方案，以保证建筑工程项目的安全性和稳定性。

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