深基坑施工安全監測的一體化解決方案設想分析

盧玉菡

（中國建筑材料工業地質勘查中心湖南總隊，湖南 株洲 412001）

隨著我國經濟的發展和城市化進程的推進，開展建設的工程項目不斷增加，其中，有相當一部分工程在施工過程中需要進行深基坑施工。但是深基坑工程在施工中需要涉及開挖深度及尺寸的控制、荷載量的計算以及支護結構施工等多方面的內容，是一項綜合性程度很高的系統工程，因此，在施工方面存在較大的難度，在各個施工環節中的安全隱患因素也相對較多。為了保障深基坑的施工安全，需要綜合運用可編程的一體化控制器以及相關的網絡信息技術設備等構建一個一體化的解決方案，通過對深基坑工程各個施工工序實施全方位實時動態安全監測，提高深基坑工程施工質量以及施工安全。

1 概述深基坑施工特點

深基坑工程主要指的是基坑開挖的設計深度達到5 m以上，或者是3層以上的地下室以及開挖深度在5 m內，但其存在復雜地質結構的施工項目[1]。在深基坑工程的施工過程中主要包括土方施工、支護結構的施工以及降排水施工等內容，因此，深基坑工程是一項綜合程度比較高的系統性工程，其不僅涉及的專業領域比較復雜，對施工技術的要求比較高，同時其安全隱患因素也相對較多。特別是深基坑工程高邊坡支護結構的安全問題更加突出，需要在設計以及施工中對支護結構的安全性和穩定性進行充分的考慮，并加強監測，同時，還要制定完善的應急處置方案。此外，在深基坑工程的施工過程中，其安全性還會受到地下水因素、周邊建筑物以及土體結構等多種因素的影響，這些都需要進行重點的監測控制，才能保證深基坑施工的安全。

2 深基坑施工安全監測的一體化解決方案設想分析

2.1 深基坑施工安全監測的主要目的分析

與人工監測方式相比，一體化解決方案能夠實現對深基坑支護結構以及建筑基礎的自動監測，準確掌握各項數據信息，對監測數據進行儲存，同時，其可以通過監測報告為施工決策提供參考依據。此外，一體化解決方案還能夠對數據進行實時的監測和分析，并根據預設的安全值進行對比，一旦發現監測數據存在異常時，能夠及時進行預警，為采取應急處置措施爭取時間，并提供數據參考。

2.2 深基坑施工安全監測的主要內容分析

在深基坑施工中，安全監測的主要內容包括對基坑沉降情況進行實時監測，準確掌握邊坡支護結構的位移情況，以及土體結構的穩定性等多種數據信息進行動態監測。在確定安全監測內容時應充分考慮工程的地質水位特點、施工技術工藝以及相關的施工條件等因素。此外還應合理設置監測點，并制定科學的安全監測方案，提高安全監測的有效性和準確性。

2.3 一體化方案基本設想分析

在深基坑工程的施工安全監測工作中采用一體化解決方案，主要是應用可編程的一體化控制器以及相關的網絡信息技術設備來構建一體化監測系統。由于OCS設備能夠高度集成PLC、人機界面、網絡和網絡協議以及GPRS等模塊，其不僅便于安裝，對安裝空間的要求比較低，同時，由于其通信故障點比較少，具有更強的環境適應性和抗干擾能力，而且其對數據的實時采集以及控制性能也十分突出，在自動控制領域得到了廣泛的應用[2]。OCS設備還可以便捷的通過CSCAPE軟件來實現對屏幕畫面的控制以及程序的開發編輯。該軟件的操作簡單，人機界面友好，同時，還集成了多種功能，為軟件的操作應用提供了便利條件。此外，一體化控制還具有強大的連接功能以及開放性特點，其能夠對串聯通信、以太網以及無線網絡等多種通信方式提供支持，也可以實現多種現場總線的通信連接，為相關工控設備的連接提供了技術支撐。

應用一體化控制系統對深基坑施工進行安全監測，可以通過傳感設備來采集現場的數據信息，然后利用OCS的通信協議通過無線網絡傳輸方式向監控中心傳輸數據信息，從而是對深基坑施工進行遠程安全監測得以實現。

2.4 深基坑施工一體化安全監測系統的主要結構功能

2.4.1 采集數據層的主要功能

在一體化安全監測系統中，采集數據層是該系統的基礎層，主要通過各種傳感裝置來采集施工現場的數據信息，再利用無線電信號將數據傳輸到收集裝置內，然后通過計算機系統來處理分析數據信息[3]。

2.4.2 數據傳輸層的主要功能

數據傳輸層主要是對數據進行轉換處理，然后再利用無線網絡等向監控中心傳輸處理后的數據。

2.4.3 處理數據信息層的主要功能

處理系統在接收到傳感裝置所采集的數據信息后，對其進行分析處理，并對數據庫進行相應的更新完善。

2.4.4 安全評價層的主要功能

一體化系統中的安全評價層的主要功能是分析監測數據，并將其與歷史數據進行對比，同時，應根據預設的安全值對深基坑結構的穩定性以及安全性進行評價，并根據安全評價結構形成監控報告。

在一體化系統對監測數據進行安全評價時，技術人員應根據相關的技術標準和施工規范來合理設定安全值。例如深基坑工程的支護結構的豎向位移率應在4 mm/d以下，而其水平位移率應在5 mm/d范圍內，同時，深基坑的沉降率應控制在2 mm/d以內。當監測數據達到了安全界限的80%左右時，一體化安全監測系統就應發出警示信息，提示施工方以及監理部門予以關注，從而保證深基坑的施工安全。

2.5 深基坑施工一體化安全監測設備和監測點的設置

2.5.1 設置監測基準點

構建一體化安全監測系統需要在施工現場設置相關的監測設備、安全監測的基準點以及監測點，才能保證監測數據的準確性和可靠性。在設置基準點時，應選擇深基坑邊坡外圍不受變形影響的位置為全站儀等測量儀器設置2個后視基準點[4]。同時基準點應具有開闊的視野，在基準點設定后應每月進行校正，以保證數據采集的精確性。

2.5.2 設置安全監測點

在設置監測點時，應科學選擇土體位移的安全監測點，來實時監測土體的縱向位移量。同時應合理設置應力監測設備，以保證其能夠準確測定深基坑支護體系的軸向應力。如果需要將地面監測點設置在建筑物周圍時，應選擇大轉角或角點等便于觀測的位置。

2.5.3 設置觀測設備

在設置全站儀等觀測設備時，可以將螺桿與鋼筋籠連接，以提高基礎的穩定性，然后在立桿頂部加設將全站儀，同時，應在全站儀外設置防塵防水的防護罩，避免其影響全站儀觀測數據的準確性。

3 結語

目前，在深基坑工程的施工中，開挖以及相關的支護技術等都取得了較大的進步，也解決了很多施工技術中的難點問題，然而由于深基坑工程是一項復雜的系統性工程，其在施工過程中仍然很多安全隱患因素。因此需要應用可編程的一體化控制以及相關的網絡信息技術，構建自動化的安全監測系統，對深基坑的開挖施工以及支護結構的安全性進行全面的動態監測，及時掌握各項關鍵性數據信息的變化情況，從而提高深基坑施工的安全性，為保證深基坑工程的施工質量和效率提供可靠的保障，并全面推動我國建筑行業整體施工水平的現代化發展。