深基坑施工安全监测的一体化解决方案设想分析

卢玉菡

（中国建筑材料工业地质勘查中心湖南总队，湖南 株洲 412001）

随着我国经济的发展和城市化进程的推进，开展建设的工程项目不断增加，其中，有相当一部分工程在施工过程中需要进行深基坑施工。但是深基坑工程在施工中需要涉及开挖深度及尺寸的控制、荷载量的计算以及支护结构施工等多方面的内容，是一项综合性程度很高的系统工程，因此，在施工方面存在较大的难度，在各个施工环节中的安全隐患因素也相对较多。为了保障深基坑的施工安全，需要综合运用可编程的一体化控制器以及相关的网络信息技术设备等构建一个一体化的解决方案，通过对深基坑工程各个施工工序实施全方位实时动态安全监测，提高深基坑工程施工质量以及施工安全。

1 概述深基坑施工特点

深基坑工程主要指的是基坑开挖的设计深度达到5 m以上，或者是3层以上的地下室以及开挖深度在5 m内，但其存在复杂地质结构的施工项目[1]。在深基坑工程的施工过程中主要包括土方施工、支护结构的施工以及降排水施工等内容，因此，深基坑工程是一项综合程度比较高的系统性工程，其不仅涉及的专业领域比较复杂，对施工技术的要求比较高，同时其安全隐患因素也相对较多。特别是深基坑工程高边坡支护结构的安全问题更加突出，需要在设计以及施工中对支护结构的安全性和稳定性进行充分的考虑，并加强监测，同时，还要制定完善的应急处置方案。此外，在深基坑工程的施工过程中，其安全性还会受到地下水因素、周边建筑物以及土体结构等多种因素的影响，这些都需要进行重点的监测控制，才能保证深基坑施工的安全。

2 深基坑施工安全监测的一体化解决方案设想分析

2.1 深基坑施工安全监测的主要目的分析

与人工监测方式相比，一体化解决方案能够实现对深基坑支护结构以及建筑基础的自动监测，准确掌握各项数据信息，对监测数据进行储存，同时，其可以通过监测报告为施工决策提供参考依据。此外，一体化解决方案还能够对数据进行实时的监测和分析，并根据预设的安全值进行对比，一旦发现监测数据存在异常时，能够及时进行预警，为采取应急处置措施争取时间，并提供数据参考。

2.2 深基坑施工安全监测的主要内容分析

在深基坑施工中，安全监测的主要内容包括对基坑沉降情况进行实时监测，准确掌握边坡支护结构的位移情况，以及土体结构的稳定性等多种数据信息进行动态监测。在确定安全监测内容时应充分考虑工程的地质水位特点、施工技术工艺以及相关的施工条件等因素。此外还应合理设置监测点，并制定科学的安全监测方案，提高安全监测的有效性和准确性。

2.3 一体化方案基本设想分析

在深基坑工程的施工安全监测工作中采用一体化解决方案，主要是应用可编程的一体化控制器以及相关的网络信息技术设备来构建一体化监测系统。由于OCS设备能够高度集成PLC、人机界面、网络和网络协议以及GPRS等模块，其不仅便于安装，对安装空间的要求比较低，同时，由于其通信故障点比较少，具有更强的环境适应性和抗干扰能力，而且其对数据的实时采集以及控制性能也十分突出，在自动控制领域得到了广泛的应用[2]。OCS设备还可以便捷的通过CSCAPE软件来实现对屏幕画面的控制以及程序的开发编辑。该软件的操作简单，人机界面友好，同时，还集成了多种功能，为软件的操作应用提供了便利条件。此外，一体化控制还具有强大的连接功能以及开放性特点，其能够对串联通信、以太网以及无线网络等多种通信方式提供支持，也可以实现多种现场总线的通信连接，为相关工控设备的连接提供了技术支撑。

应用一体化控制系统对深基坑施工进行安全监测，可以通过传感设备来采集现场的数据信息，然后利用OCS的通信协议通过无线网络传输方式向监控中心传输数据信息，从而是对深基坑施工进行远程安全监测得以实现。

2.4 深基坑施工一体化安全监测系统的主要结构功能

2.4.1 采集数据层的主要功能

在一体化安全监测系统中，采集数据层是该系统的基础层，主要通过各种传感装置来采集施工现场的数据信息，再利用无线电信号将数据传输到收集装置内，然后通过计算机系统来处理分析数据信息[3]。

2.4.2 数据传输层的主要功能

数据传输层主要是对数据进行转换处理，然后再利用无线网络等向监控中心传输处理后的数据。

2.4.3 处理数据信息层的主要功能

处理系统在接收到传感装置所采集的数据信息后，对其进行分析处理，并对数据库进行相应的更新完善。

2.4.4 安全评价层的主要功能

一体化系统中的安全评价层的主要功能是分析监测数据，并将其与历史数据进行对比，同时，应根据预设的安全值对深基坑结构的稳定性以及安全性进行评价，并根据安全评价结构形成监控报告。

在一体化系统对监测数据进行安全评价时，技术人员应根据相关的技术标准和施工规范来合理设定安全值。例如深基坑工程的支护结构的竖向位移率应在4 mm/d以下，而其水平位移率应在5 mm/d范围内，同时，深基坑的沉降率应控制在2 mm/d以内。当监测数据达到了安全界限的80%左右时，一体化安全监测系统就应发出警示信息，提示施工方以及监理部门予以关注，从而保证深基坑的施工安全。

2.5 深基坑施工一体化安全监测设备和监测点的设置

2.5.1 设置监测基准点

构建一体化安全监测系统需要在施工现场设置相关的监测设备、安全监测的基准点以及监测点，才能保证监测数据的准确性和可靠性。在设置基准点时，应选择深基坑边坡外围不受变形影响的位置为全站仪等测量仪器设置2个后视基准点[4]。同时基准点应具有开阔的视野，在基准点设定后应每月进行校正，以保证数据采集的精确性。

2.5.2 设置安全监测点

在设置监测点时，应科学选择土体位移的安全监测点，来实时监测土体的纵向位移量。同时应合理设置应力监测设备，以保证其能够准确测定深基坑支护体系的轴向应力。如果需要将地面监测点设置在建筑物周围时，应选择大转角或角点等便于观测的位置。

2.5.3 设置观测设备

在设置全站仪等观测设备时，可以将螺杆与钢筋笼连接，以提高基础的稳定性，然后在立杆顶部加设将全站仪，同时，应在全站仪外设置防尘防水的防护罩，避免其影响全站仪观测数据的准确性。

3 结语

目前，在深基坑工程的施工中，开挖以及相关的支护技术等都取得了较大的进步，也解决了很多施工技术中的难点问题，然而由于深基坑工程是一项复杂的系统性工程，其在施工过程中仍然很多安全隐患因素。因此需要应用可编程的一体化控制以及相关的网络信息技术，构建自动化的安全监测系统，对深基坑的开挖施工以及支护结构的安全性进行全面的动态监测，及时掌握各项关键性数据信息的变化情况，从而提高深基坑施工的安全性，为保证深基坑工程的施工质量和效率提供可靠的保障，并全面推动我国建筑行业整体施工水平的现代化发展。