盧玉菡

（中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心湖南總隊，湖南 株洲 412001）

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的推進，開展建設(shè)的工程項目不斷增加，其中，有相當(dāng)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(jié)構(gòu)施工等多方面的內(nèi)容，是一項綜合性程度很高的系統(tǒng)工程，因此，在施工方面存在較大的難度，在各個施工環(huán)節(jié)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(guān)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)設(shè)備等構(gòu)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?qū)嵤┤轿粚崟r動態(tài)安全監(jiān)測，提高深基坑工程施工質(zhì)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(shè)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(nèi)，但其存在復(fù)雜地質(zhì)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的施工以及降排水施工等內(nèi)容，因此，深基坑工程是一項綜合程度比較高的系統(tǒng)性工程，其不僅涉及的專業(yè)領(lǐng)域比較復(fù)雜，對施工技術(shù)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(jié)構(gòu)的安全問題更加突出，需要在設(shè)計以及施工中對支護結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性進行充分的考慮，并加強監(jiān)測，同時，還要制定完善的應(yīng)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(jié)構(gòu)等多種因素的影響，這些都需要進行重點的監(jiān)測控制，才能保證深基坑施工的安全。

2 深基坑施工安全監(jiān)測的一體化解決方案設(shè)想分析

2.1 深基坑施工安全監(jiān)測的主要目的分析

與人工監(jiān)測方式相比，一體化解決方案能夠?qū)崿F(xiàn)對深基坑支護結(jié)構(gòu)以及建筑基礎(chǔ)的自動監(jiān)測，準確掌握各項數(shù)據(jù)信息，對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行儲存，同時，其可以通過監(jiān)測報告為施工決策提供參考依據(jù)。此外，一體化解決方案還能夠?qū)?shù)據(jù)進行實時的監(jiān)測和分析，并根據(jù)預(yù)設(shè)的安全值進行對比，一旦發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)存在異常時，能夠及時進行預(yù)警，為采取應(yīng)急處置措施爭取時間，并提供數(shù)據(jù)參考。

2.2 深基坑施工安全監(jiān)測的主要內(nèi)容分析

在深基坑施工中，安全監(jiān)測的主要內(nèi)容包括對基坑沉降情況進行實時監(jiān)測，準確掌握邊坡支護結(jié)構(gòu)的位移情況，以及土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等多種數(shù)據(jù)信息進行動態(tài)監(jiān)測。在確定安全監(jiān)測內(nèi)容時應(yīng)充分考慮工程的地質(zhì)水位特點、施工技術(shù)工藝以及相關(guān)的施工條件等因素。此外還應(yīng)合理設(shè)置監(jiān)測點，并制定科學(xué)的安全監(jiān)測方案，提高安全監(jiān)測的有效性和準確性。

2.3 一體化方案基本設(shè)想分析

在深基坑工程的施工安全監(jiān)測工作中采用一體化解決方案，主要是應(yīng)用可編程的一體化控制器以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)設(shè)備來構(gòu)建一體化監(jiān)測系統(tǒng)。由于OCS設(shè)備能夠高度集成PLC、人機界面、網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)協(xié)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(huán)境適應(yīng)性和抗干擾能力，而且其對數(shù)據(jù)的實時采集以及控制性能也十分突出，在自動控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用[2]。OCS設(shè)備還可以便捷的通過CSCAPE軟件來實現(xiàn)對屏幕畫面的控制以及程序的開發(fā)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(yīng)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?qū)Υ?lián)通信、以太網(wǎng)以及無線網(wǎng)絡(luò)等多種通信方式提供支持，也可以實現(xiàn)多種現(xiàn)場總線的通信連接，為相關(guān)工控設(shè)備的連接提供了技術(shù)支撐。

應(yīng)用一體化控制系統(tǒng)對深基坑施工進行安全監(jiān)測，可以通過傳感設(shè)備來采集現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信息，然后利用OCS的通信協(xié)議通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸方式向監(jiān)控中心傳輸數(shù)據(jù)信息，從而是對深基坑施工進行遠程安全監(jiān)測得以實現(xiàn)。

2.4 深基坑施工一體化安全監(jiān)測系統(tǒng)的主要結(jié)構(gòu)功能

2.4.1 采集數(shù)據(jù)層的主要功能

在一體化安全監(jiān)測系統(tǒng)中，采集數(shù)據(jù)層是該系統(tǒng)的基礎(chǔ)層，主要通過各種傳感裝置來采集施工現(xiàn)場的數(shù)據(jù)信息，再利用無線電信號將數(shù)據(jù)傳輸?shù)绞占b置內(nèi)，然后通過計算機系統(tǒng)來處理分析數(shù)據(jù)信息[3]。

2.4.2 數(shù)據(jù)傳輸層的主要功能

數(shù)據(jù)傳輸層主要是對數(shù)據(jù)進行轉(zhuǎn)換處理，然后再利用無線網(wǎng)絡(luò)等向監(jiān)控中心傳輸處理后的數(shù)據(jù)。

2.4.3 處理數(shù)據(jù)信息層的主要功能

處理系統(tǒng)在接收到傳感裝置所采集的數(shù)據(jù)信息后，對其進行分析處理，并對數(shù)據(jù)庫進行相應(yīng)的更新完善。

2.4.4 安全評價層的主要功能

一體化系統(tǒng)中的安全評價層的主要功能是分析監(jiān)測數(shù)據(jù)，并將其與歷史數(shù)據(jù)進行對比，同時，應(yīng)根據(jù)預(yù)設(shè)的安全值對深基坑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性以及安全性進行評價，并根據(jù)安全評價結(jié)構(gòu)形成監(jiān)控報告。

在一體化系統(tǒng)對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行安全評價時，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)相關(guān)的技術(shù)標準和施工規(guī)范來合理設(shè)定安全值。例如深基坑工程的支護結(jié)構(gòu)的豎向位移率應(yīng)在4 mm/d以下，而其水平位移率應(yīng)在5 mm/d范圍內(nèi)，同時，深基坑的沉降率應(yīng)控制在2 mm/d以內(nèi)。當(dāng)監(jiān)測數(shù)據(jù)達到了安全界限的80%左右時，一體化安全監(jiān)測系統(tǒng)就應(yīng)發(fā)出警示信息，提示施工方以及監(jiān)理部門予以關(guān)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(jiān)測設(shè)備和監(jiān)測點的設(shè)置

2.5.1 設(shè)置監(jiān)測基準點

構(gòu)建一體化安全監(jiān)測系統(tǒng)需要在施工現(xiàn)場設(shè)置相關(guān)的監(jiān)測設(shè)備、安全監(jiān)測的基準點以及監(jiān)測點，才能保證監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。在設(shè)置基準點時，應(yīng)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(shè)置2個后視基準點[4]。同時基準點應(yīng)具有開闊的視野，在基準點設(shè)定后應(yīng)每月進行校正，以保證數(shù)據(jù)采集的精確性。

2.5.2 設(shè)置安全監(jiān)測點

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

2.5.3 設(shè)置觀測設(shè)備

在設(shè)置全站儀等觀測設(shè)備時，可以將螺桿與鋼筋籠連接，以提高基礎(chǔ)的穩(wěn)定性，然后在立桿頂部加設(shè)將全站儀，同時，應(yīng)在全站儀外設(shè)置防塵防水的防護罩，避免其影響全站儀觀測數(shù)據(jù)的準確性。

3 結(jié)語

目前，在深基坑工程的施工中，開挖以及相關(guān)的支護技術(shù)等都取得了較大的進步，也解決了很多施工技術(shù)中的難點問題，然而由于深基坑工程是一項復(fù)雜的系統(tǒng)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(yīng)用可編程的一體化控制以及相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)，構(gòu)建自動化的安全監(jiān)測系統(tǒng)，對深基坑的開挖施工以及支護結(jié)構(gòu)的安全性進行全面的動態(tài)監(jiān)測，及時掌握各項關(guān)鍵性數(shù)據(jù)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(zhì)量和效率提供可靠的保障，并全面推動我國建筑行業(yè)整體施工水平的現(xiàn)代化發(fā)展。