CN110144898A - 基坑工程施工安全实时报警系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种基坑工程施工安全实时报警系统及方法，该系统包括传力板、土压力传感器、微型桩、数据采集器、数据处理器和报警器，土压力传感器安装在基坑周边地面以下，用于测量由材料堆放的静载荷和过往车辆的动载荷对基坑周边造成的土压力值；压力传感器依次连接数据采集器和数据处理器，采集并处理压力值，与预设报警等级阈值做比较判断，超过阈值的数据产令报警器进行对应级别的报警。本发明自动监测动、静荷载产生的附加土压力来评价其对围护结构安全的影响，具有实时自动报警的优越性，实时指导现场施工安全；且及时可靠、价格低廉、操作简单易实施。

Description

基坑工程施工安全实时报警系统及方法

技术领域

本发明涉及软土地区基坑工程的安全预警，具体涉及一种基坑工程施工安全实时报警系统及方法。

背景技术

在基坑开挖的过程中，基坑周边会有施工车辆来回运送材料或渣土，另外，由于场地限制或取材方便等原因，在基坑周围通常堆放有施工材料或设备。这些动荷载和静荷载就不可避免地对基坑产生不利影响，尤其是深厚软土基坑，导致基坑围护结构变形过大，甚至威胁基坑的安全。传统的基坑监测手段是在基坑围护结构内部安装测斜孔和顶部安装位移监测点，利用测斜仪器和全站仪人工定期进行测量和记录，监测最大频率为1次/天，测点水平距离10m以上。由于受监测方法、监测频率和测点稀疏等不利因素限制，现有监测方法无法实时对基坑安全进行报警，导致车辆动载和基坑周围堆载对基坑围护结构造成不可恢复的变形和损伤。因此，深厚软土层基坑工程施工亟需一种实时安全报警系统，从而保障基坑及作业人员的安全。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种基坑工程施工安全实时报警系统及方法。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的基坑工程施工安全实时报警系统，包括传力板、土压力传感器、微型桩、数据采集器、数据处理器和报警器；

在基坑通过车辆和堆放材料较多的一侧地面以下沿垂直基坑纵轴方向等间距布置微型桩，所述微型桩为摩擦型桩，在微型桩顶部安装土压力传感器，在土压力传感器上方铺设传力板，相邻微型桩传力板相互靠近，在传力板上方覆土回填；

所述土压力传感器安装在基坑周边地面以下，用于测量由材料堆放的静载荷和过往车辆的动载荷对基坑周边造成的土压力值；

所述数据采集器与压力传感器电连接，用于实时采集土压力传感器测量到的压力值；

所述数据处理器与数据采集器电连接，用于处理压力值，并与设置的不同报警等级阈值进行判断；

所述报警器用与数据处理器电连接，超过阈值的数据经过数据处理器后会产生不同信号传给报警器，报警器进行对应级别的报警；

作为优选，报警器可以发出不同颜色信号和发出声音进行报警。

本发明同时提供上述系统的应用，包括以下步骤：

步骤1，在基坑通过车辆和堆放材料较多的一侧地面以下沿垂直基坑纵轴方向等间距布置微型桩，微型桩为摩擦型桩，在微型桩顶部安装土压力传感器，在土压力传感器上方铺设传力板，传力板应尽量靠近，但不能搭接，传力板上方进行覆土回填；

步骤2，将数据采集器与压力传感器电连接，数据处理器与数据采集器电连接；

步骤3，在数据处理器设置阈值和Q_B，根据不同的基坑条件设置；

步骤4，将报警器与数据处理器电连接；

步骤5，检查基坑安全预警系统与现场监测数据是否相对应，并根据基坑实际情况进行校准。

发明原理：压力传感器由于安装在在在基坑周边地面以下一定深度处，在基坑开挖扰动影响范围内，沿垂直基坑纵轴方向等间距布置微型摩擦桩顶部，而且在土压力传感器上方铺设传力板，传力板应尽量靠近，但不能搭接，传力板上方又有覆土回填；该结构设计保证了压力传感器能够实时测量出基坑围护结构所受的压力值Q，然后由数据采集器进行采集，再传到数据处理器进行处理，数据处理器对压力值从小到大设置有2个阈值Q_A和Q_B。数据处理器对采集到的压力值大小与阈值进行判断，若压力值大于设置的阈值时，则向报警器发送不同的信号，报警器发出不同级别的报警，提醒现场人员采取对应的安全措施。

Q报警器正常情况下(当0≤Q≤Q_A)时保持状态A，即发出绿色信号，不发出声音，表示“安全”。此时基坑围护结构承受的压力在安全范围内，不需采取措施；当Q_A≤Q≤Q_B时，数据处理器向报警器发送信号B，报警器进入状态B，即发出黄色信号，不发出声音，表示“有影响”。此时应减少基坑周边不必要的材料堆放和设备停放，并提醒作业人员注意安全；当Q≥Q_B时，数据处理器向报警器发送信号C，报警器进入状态C，即发出红色信号，并发出报警声音，表示“危险”。此时应立即停止施工作业，拦停施工车辆，并尽快转移基坑周边的设备和堆放的材料，直至报警器回到状态A。

有益效果：传统方法是通过人工测量基坑围护结构位移评价动、静荷载产生的附加土压力对结构安全的影响，本发明直接自动监测动、静荷载产生的附加土压力评价其对围护结构安全的影响。与传统方法相比，本发明具有实时自动报警的优越性，实时指导现场施工安全；本发明采用自动化监测，具有及时可靠的优越性；本发明通过不同声音和颜色进行报警，具有直观且易辨识的优越性；本发明利用土压力传感器进行监测，价格低廉，且操作简单易实施。

附图说明

图1是本发明实施例的结构示意图；

图中：1 基坑围护结构，2 微型桩，3土压力传感器，4传力板，5数据采集器，6 数据处理器，7 报警器。

具体实施方式

本实施例的基坑工程施工安全实时报警系统如图1所示，是在基坑围护结构1边缘埋设土压力传感器3，土压力传感器3布置于微型桩2和传力板4之间，土压力传感器3连接到数据采集器5、数据处理器6（用于分析比较）和报警器7，土压力传感器3之间使用连接装置作并联连接，实现荷载的横向传递，即在被测基坑边长范围内出现土压力异常都能被监测到并及时预警。

上述监测系统在现场的部署方式如下:

在基坑通过车辆和堆放材料较多的一边，距离基坑边缘1m、地面以下15cm处埋设压 力传感器；

压力传感器在沿基坑边缘方向上呈线性布置，每隔2m埋设一个，基坑拐角处必须埋 设一个，总共不少于3个，压力传感器之间用连接装置连接；

数据采集器用导线与压力传感器连接，检查数据采集器能否实时采集数据；

数据采集器用导线与数据处理器连接，设置阈值和Q_B，检查数据处理器能否对采集 到的压力值进行处理并向报警器发出相应的信号；

报警器用导线与数据处理器连接，检查报警器能否根据不同信号发出对应颜色和 声音预警；

检查基坑安全预警系统与现场监测数据是否相对应，并根据基坑实际情况进行校 准；

根据不同的基坑条件设置不同的阈值和Q_B。

Claims (10)

1.一种基坑工程施工安全实时报警系统，包括传力板、土压力传感器、微型桩、数据采集器、数据处理器和报警器，其特征在于：

在基坑通过车辆和堆放材料较多的一侧地面以下沿垂直基坑纵轴方向等间距布置微型桩，所述微型桩为摩擦型桩，在微型桩顶部安装土压力传感器，在土压力传感器上方铺设传力板，相邻微型桩传力板相互靠近，在传力板上方覆土回填；

所述土压力传感器用于测量由材料堆放的静载荷及过往车辆的动载荷对基坑周边造成的土压力值；

所述数据采集器与压力传感器电连接，用于实时采集土压力传感器测量到的压力值；

所述数据处理器与数据采集器电连接，用于处理压力值，并与设置的不同报警等级阈值进行判断；

所述报警器用与数据处理器电连接，超过阈值的数据经过数据处理器后会产生不同信号传给报警器，报警器进行对应级别的报警。

2.根据权利要求1所述的基坑工程施工安全实时报警系统，其特征在于：所述土压力传感器与基坑边缘的距离大于等于1m，所述压力传感器的埋深大于等于15cm；所述土压力传感器在沿基坑边缘方向上呈线性布置，相邻土压力传感器的间距大于等于2m，在基坑拐角处布置。

3.根据权利要求1所述的基坑工程施工安全实时报警系统，其特征在于：压力传感器实时测量基坑围护结构所受的压力值Q，然后由数据采集器进行采集，再传到数据处理器进行处理，数据处理器对压力值从小到大设置有2个阈值Q_A和Q_B；数据处理器对采集到的压力值大小与阈值进行判断，若压力值大于设置的阈值时，则向报警器发送不同的信号，报警器发出不同级别的报警，提醒现场人员采取对应的安全措施。

4.根据权利要求3所述的基坑工程施工安全实时报警系统，其特征在于：当0≤Q≤Q_A时保持正常状态A，报警器发出绿色信号，不发出声音，表示“安全”；此时基坑围护结构承受的压力在安全范围内，不需采取措施；

当Q_A≤Q≤Q_B时，数据处理器向报警器发送信号B，报警器进入状态B，即发出黄色信号，不发出声音，表示“有影响”；此时应减少基坑周边不必要的材料堆放和设备停放，并提醒作业人员注意安全；

当Q≥Q_B时，数据处理器向报警器发送信号C，报警器进入状态C，即发出红色信号，并发出报警声音，表示“危险”。

5.一种基坑工程施工安全实时报警方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1，在基坑通过车辆和堆放材料较多的一侧地面以下沿垂直基坑纵轴方向等间距布置微型桩，微型桩为摩擦型桩，在微型桩顶部安装土压力传感器，在土压力传感器上方铺设传力板，传力板应尽量靠近，但不能搭接，传力板上方进行覆土回填；

步骤2，将数据采集器与压力传感器电连接，数据处理器与数据采集器电连接；

步骤3，在数据处理器设置阈值和Q_B；

步骤4，将报警器与数据处理器电连接。

6.根据权利要求5所述的基坑工程施工安全实时报警方法，其特征在于：所述步骤1中，压力传感器在沿基坑边缘方向上呈线性布置。

7.根据权利要求5所述的基坑工程施工安全实时报警方法，其特征在于：所述步骤3中，根据不同的基坑条件设置不同的阈值和Q_B。

8.根据权利要求5所述的基坑工程施工安全实时报警方法，其特征在于：还包括步骤5，检查基坑安全预警系统与现场监测数据是否相对应，并根据基坑实际情况进行校准。

9.根据权利要求5所述的基坑工程施工安全实时报警方法，其特征在于：

压力传感器实时测量基坑围护结构所受的压力值Q，然后由数据采集器进行采集，再传到数据处理器进行处理，数据处理器对压力值从小到大设置有2个阈值Q_A和Q_B；数据处理器对采集到的压力值大小与阈值进行判断，若压力值大于设置的阈值时，则向报警器发送不同的信号，报警器发出不同级别的报警，提醒现场人员采取对应的安全措施。

10.根据权利要求5所述的基坑工程施工安全实时报警方法，其特征在于：

当0≤Q≤Q_A时保持正常状态A，报警器发出绿色信号，不发出声音，表示“安全”；此时基坑围护结构承受的压力在安全范围内，不需采取措施；

当Q_A≤Q≤Q_B时，数据处理器向报警器发送信号B，报警器进入状态B，即发出黄色信号，不发出声音，表示“有影响”；此时应减少基坑周边不必要的材料堆放和设备停放，并提醒作业人员注意安全；

当Q≥Q_B时，数据处理器向报警器发送信号C，报警器进入状态C，即发出红色信号，并发出报警声音，表示“危险”。