魏 然 陳 彥

(1.華中科技大學土木工程與力學學院,武漢 430074;

2.武漢市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站,武漢 430015)

深基坑施工質(zhì)量安全監(jiān)管系統(tǒng)的設計與應用

魏 然1陳 彥2

(1.華中科技大學土木工程與力學學院,武漢 430074;

2.武漢市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站,武漢 430015)

介紹了深基坑施工質(zhì)量安全監(jiān)管信息化的產(chǎn)生背景,提出了應用信息技術(shù)加強深基坑施工質(zhì)量安全監(jiān)管的基本途徑和方法。在現(xiàn)代管理學原理、控制論、信息論的指導下,完成了對深基坑施工質(zhì)量安全監(jiān)管系統(tǒng)平臺的總體設計與構(gòu)建,對立足服務于政府相關行政監(jiān)管機構(gòu)及參建單位的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能進行了規(guī)劃設計。最后以武漢市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站為依托,討論深基坑施工質(zhì)量安全監(jiān)管系統(tǒng)的開發(fā)實現(xiàn)和應用情況,總結(jié)了系統(tǒng)在應用中取得的效果。

深基坑施工;質(zhì)量安全監(jiān)管;管理系統(tǒng)

1 前言

深基坑工程是指開挖深度超過 5m(含 5m)或地下室三層以上(含三層),或深度雖未超過 5m(含5m),但地質(zhì)條件和周圍環(huán)境及地下管線極其復雜的工程。它是一項關系到社會公共安全、建筑工程質(zhì)量安全以及和諧社會建設的系統(tǒng)工程,是城市建設領域的頭號安全監(jiān)控節(jié)點。隨著城市建設步伐的日益加快,城市建設中高層及超高層建筑的大量涌現(xiàn),城市中的深基坑工程數(shù)量越來越多,規(guī)模越來越大,技術(shù)復雜度越來越高,工期也越來越緊[1]。

以武漢市為例,近幾年深基坑工程數(shù)量呈逐年增加的趨勢,2008年已達 230項(圖 1)。由于深基坑開挖的區(qū)域也就是將來地下結(jié)構(gòu)施工的區(qū)域,甚至有時深基坑的支護結(jié)構(gòu)還是地下永久結(jié)構(gòu)的一部分,而地下結(jié)構(gòu)的好壞又將直接影響到上部結(jié)構(gòu),所以,必須保證深基坑工程的質(zhì)量,才能保證地下結(jié)構(gòu)和上部結(jié)構(gòu)的工程質(zhì)量,創(chuàng)造一個良好的前提條件,進而保證整幢建筑物的工程質(zhì)量。因此,深基坑施工亦成為質(zhì)量安全隱患的重要防范領域。為了切實履行對人民的生命財產(chǎn)安全高度負責的莊嚴承諾,現(xiàn)有的深基坑工程施工質(zhì)量安全監(jiān)管方式和技術(shù)手段都亟待創(chuàng)新。

圖 1 2002～2008年武漢市深基坑工程數(shù)量

2 動力機制分析

深基坑工程施工安全事故是由多種原因引起的,既有內(nèi)在因素也有外在因素,涉及很多方面:隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展,工程將會越來越多,基坑深度會越來越深,從最初的 5～7m發(fā)展到目前最深已達 20m多,對在施工過程中引發(fā)的土體性狀、環(huán)境、鄰近建筑物、地下設施變化的監(jiān)測已成了工程建設必不可少的重要環(huán)節(jié),每年的監(jiān)測項目達到數(shù)千項,而產(chǎn)生的監(jiān)測數(shù)據(jù)更為海量;由于工程施工技術(shù)方案與工藝流程復雜,不同的工法又有不同的適用條件,不經(jīng)慎重評選而貿(mào)然采取某種方案、技術(shù)和設備勢必會產(chǎn)生風險;工程所在區(qū)域的水文地質(zhì)條件是經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的,經(jīng)歷了各種各樣的自然和人為因素作用,其介質(zhì)特性表現(xiàn)出很大的隨機變異性。巖土體得水文地質(zhì)參數(shù)十分離散、不確定,具有很高的空間變異性,這些復雜因素的存在給深基坑施工帶來了巨大的風險;工程周邊環(huán)境十分復雜,包括臨近建筑物結(jié)構(gòu)形式、基礎類型、周邊道路及周邊管線等。在施工中可能對其造成破壞[2]。

為了保障深基坑工程施工質(zhì)量安全,應建立明確、合理的安全責任體系,對深基坑工程施工質(zhì)量安全進行事前、事中和事后監(jiān)控管理。因此,應充分利用包括網(wǎng)絡技術(shù)在內(nèi)的信息處理工具,改造傳統(tǒng)的深基坑工程施工質(zhì)量安全監(jiān)管工作,實現(xiàn)質(zhì)量安全監(jiān)管與信息技術(shù)的結(jié)合,構(gòu)建深基坑施工質(zhì)量安全監(jiān)管系統(tǒng),如圖 2所示[3]。

圖 2 構(gòu)建深基坑施工質(zhì)量安全監(jiān)管系統(tǒng)的動力機制

3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計

圖 3 深基坑施工質(zhì)量安全監(jiān)管系統(tǒng)運行示意圖

(1)基于傳感器的自動監(jiān)測系統(tǒng)

監(jiān)測傳感器布設在深基坑工地上,通過感應變形、位移等基坑變化,進行數(shù)據(jù)的自動實時采集并傳到現(xiàn)場監(jiān)測工況機,該設備通過 GPRS網(wǎng)絡將數(shù)據(jù)同步發(fā)送到遠程數(shù)據(jù)庫中進行存貯,為深基坑施工質(zhì)量安全監(jiān)管系統(tǒng)提供實時、客觀、穩(wěn)定的基礎監(jiān)測數(shù)據(jù)。

(2)質(zhì)量安全管理系統(tǒng)

質(zhì)量安全管理系統(tǒng)部署在政府相關行政監(jiān)管機構(gòu),從多個工點收集自動監(jiān)測系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù);提供基于 Internet業(yè)務信息填報平臺,確?，F(xiàn)場監(jiān)測人員填報人工采集的監(jiān)測數(shù)據(jù)、參建單位填報的質(zhì)量安全行為信息,風險源控制信息以及監(jiān)管機構(gòu)填報的質(zhì)量安全監(jiān)管記錄。

由以上兩個系統(tǒng)組成的深基坑施工質(zhì)量安全監(jiān)管系統(tǒng)可以提供政府監(jiān)管部門、各參建單位之間的信息交流平臺,提高資源共享水平,并能對監(jiān)測、管理、監(jiān)督信息進行分析和長期保存有效的服務,最終實現(xiàn)對深基坑施工監(jiān)管的全面、準確、及時的管理和反饋。

4 系統(tǒng)功能設計

建筑工程質(zhì)量監(jiān)督管理系統(tǒng)的功能體系由建筑工程質(zhì)量監(jiān)督業(yè)務系統(tǒng)和質(zhì)量信息接口系統(tǒng)兩大部分構(gòu)成。建筑工程質(zhì)量監(jiān)督業(yè)務系統(tǒng)主要是管理政府質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)內(nèi)部監(jiān)督業(yè)務活動,整合外部接口系統(tǒng)提供的質(zhì)量控制數(shù)據(jù)。

4.1 自動監(jiān)測管理

自動監(jiān)測數(shù)據(jù)是深基坑施工質(zhì)量安全監(jiān)測管理中的重要數(shù)據(jù),直接反映監(jiān)測的有效執(zhí)行情況,并為安全形勢分析和預警管理提供直接數(shù)據(jù)支持。利用該模塊管理工地現(xiàn)場傳感器和遠程數(shù)據(jù)庫的交互,可以實時、直觀、高效地進行自動監(jiān)測信息采集工作。

回顧90例2015年2月-2018年1月基底節(jié)區(qū)高血壓腦出血患者根據(jù)手術(shù)方法分組。觀察組男24例,女21例;年齡32-79歲,平均(55.02±2.41)歲。對照組男23例,女22例;年齡33-79歲,平均(55.41±2.02)歲。

4.2 監(jiān)測預警管理

監(jiān)測預警模塊以施工現(xiàn)場提供自動采集和人工填報的監(jiān)測數(shù)據(jù)為基礎,通過集成測點信息、分析監(jiān)測數(shù)據(jù),可對監(jiān)測方和自動化采集系統(tǒng)上報的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行存貯、對比和檢驗,通過對每個測點的四級預警(特級關注:紅色預警,一級關注:橙色預警,二級關注:黃色預警,正常:綠色正常)判斷反映該深基坑的變形位移情況。通過比對各深基坑工程監(jiān)測預警信息,找出哪些工程監(jiān)測預警數(shù)據(jù)較多,分析出行政監(jiān)管機構(gòu)的管控重點。

4.3 質(zhì)安風險管理

參建單位根據(jù)施工方案上報基于深基坑施工工法的風險信息,行政監(jiān)管機構(gòu)對其進行審核后形成武漢市深基坑工程風險知識庫;參建單位根據(jù)施工進度填報風險控制措施,行政監(jiān)管機構(gòu)通過審核風險控制措施,監(jiān)管參建單位填報的安全報告;行政監(jiān)管機構(gòu)通過現(xiàn)場巡視,監(jiān)督參建單位是否根據(jù)風險控制措施進行施工,實現(xiàn)從風險源頭上進行監(jiān)管的目的。

4.4 應急預案管理

參建單位填報安全應急預案,行政監(jiān)管機構(gòu)對其審核,形成全市的應急預案知識庫。在出現(xiàn)相應事故時,各方在趕往現(xiàn)場的途中迅速調(diào)出應急預案,并按預案要求及時進行搶險救援的工作。

4.5 質(zhì)安事故管理

施工現(xiàn)場單位或行政監(jiān)管機構(gòu)對現(xiàn)場發(fā)生的事故進行及時地填報,行政監(jiān)管機構(gòu)進行事故跟蹤處理,并根據(jù)情況層層上報,經(jīng)科長督辦,領導批示,對事故進行及時而有效地處理。行政監(jiān)管機構(gòu)根據(jù)事故處理結(jié)果,進行相應的跟蹤和分析,吸取教訓,以便更好地監(jiān)督其他深基坑工程。

4.6 政府監(jiān)督管理

行政監(jiān)管機構(gòu)對日常巡視中的監(jiān)督情況和發(fā)現(xiàn)的問題進行記錄,根據(jù)深基坑工程施工情況,對有重大隱患的下發(fā)整改單、停工令,對改正合格的 下發(fā)復工令,參建方通過系統(tǒng)第一時間接收并及時整改。在深基坑工程完工后,組織各方進行深基坑評估驗收。確保行政監(jiān)管機構(gòu)與參建單位實時監(jiān)管互動,全過程記錄跟蹤檢查情況。

4.7 質(zhì)安總控中心

總控中心可以將各個工地的質(zhì)量安全業(yè)務數(shù)據(jù)實時集成,并進行加工和分析,將整個地區(qū)內(nèi)的深基坑工程質(zhì)量安全狀況反映到統(tǒng)一的平臺中,從而便于各級領導在需要時查看所需的信息,及時地做出決策、采取行動和提供適當?shù)膱蟾?真正實現(xiàn)洞察一切、管理一切。

5 系統(tǒng)開發(fā)與應用

以武漢市建筑深基坑工程質(zhì)量安全監(jiān)管為背景,武漢市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站聯(lián)合華中科技大學工程管理研究所共同開發(fā)實現(xiàn)了武漢市深基坑施工質(zhì)量安全監(jiān)管系統(tǒng),目前為止該系統(tǒng)運行情況良好。針對武漢市建筑深基坑工程數(shù)量多、分布廣,控制力度大,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)復雜,使用主體要求各異等特點,系統(tǒng)開發(fā)采用 JAVA語言,并采用穩(wěn)定的 SQL Server數(shù)據(jù)庫技術(shù),基于 J2EE、Web Services等技術(shù)構(gòu)建分布式多層結(jié)構(gòu);運用于平臺無關的 JSON數(shù)據(jù)和 Socket通訊接口[4]進行傳輸和交互工作,實現(xiàn)業(yè)務模型資源與系統(tǒng)實現(xiàn)技術(shù)的分離,保證系統(tǒng)的技術(shù)無關性;同時采用 webGIS(地理信息系統(tǒng))、視頻監(jiān)控技術(shù)、傳感器(圖 4)技術(shù)等,實踐了系統(tǒng)既定的設計和構(gòu)建思路,從應用層面解決了如何有效加強深基坑工程施工中的質(zhì)量安全監(jiān)管問題。

圖 4 深基坑工地安裝的沉降傳感器和位移傳感器

(1)深基坑工程地理分布形象顯示。以空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)存儲地理信息,并能對地理信息進行查詢檢索,如圖 5所示。

(2)按月份、區(qū)域、安全等級、工程狀態(tài)等多種條件統(tǒng)計質(zhì)監(jiān)站監(jiān)管的深基坑工程。便于領導及時掌握武漢市深基坑施工的整體情況,如圖 6所示。

(3)呈現(xiàn)深基坑工程的包括監(jiān)督檢查情況、監(jiān)測預警信息、安全風險控制、應急預案信息等整體質(zhì)量安全信息,如圖 7所示。

(4)針對單個深基坑工程的監(jiān)測情況自動判斷預警狀態(tài)并統(tǒng)計,從而全面、動態(tài)、直觀的掌握深基坑工程安全現(xiàn)狀,如圖 8所示。

(5)各安全責任主體可以在系統(tǒng)中查詢由自己負責的深基坑工程各類測點的趨勢分析圖,從而更加細致的掌握監(jiān)測情況,如圖9所示。

圖 7 深基坑工程監(jiān)測統(tǒng)計

6 結(jié)語

我國工程建設行政監(jiān)管領域信息化、網(wǎng)絡化建設正在穩(wěn)步前進,部分行政監(jiān)管機構(gòu)已經(jīng)建立了覆蓋管理業(yè)務職能的計算機管理信息系統(tǒng)。利用信息技術(shù)強化政府對建設工程的監(jiān)管,提高監(jiān)督力度和水平,有效遏止工程質(zhì)量安全隱患和事故的發(fā)生,是各級建設行政主管部門關注的一個焦點問題[5],信息技術(shù)的實施應用,使得建設監(jiān)管工作納入一個統(tǒng)一、有序的管理狀態(tài)。

通過以上研究工作和系統(tǒng)的設計開發(fā),武漢市深基坑施工質(zhì)量安全監(jiān)管系統(tǒng)于 2010年在武漢市建筑工程質(zhì)量監(jiān)督站投入使用,運行穩(wěn)定,通過該系統(tǒng)達到了如下目標:

(1)提高武漢市深基坑工程施工質(zhì)量安全監(jiān)管水平。

(2)通過對深基坑工程施工質(zhì)量安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的系統(tǒng)采集、分析與積累,對復雜深基坑設計方案進行檢驗與評價,為今后降低工程成本指標提供設計依據(jù)。

(3)系統(tǒng)科學地積累深基坑施工案例數(shù)據(jù),為進一步構(gòu)建科學的監(jiān)控規(guī)范體系,設置合理的質(zhì)量安全預警值提供數(shù)據(jù)基礎。

(4)為利用先進信息技術(shù)支持建設工程項目現(xiàn)場安全施工、文明施工的監(jiān)管提供有益的借鑒和指導。

[1]林鳴,徐偉.深基坑工程信息化施工技術(shù)[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2006.

[2]丁利鋒.我國交通隧道工程及施工技術(shù)進展[J].硅谷,2010,(6):115.

[3]范斌,駱漢賓,周誠.武漢地鐵工程建設安全預警系統(tǒng)的設計與應用[J].華中科技大學學報(城市科學版),2010,27(1):80.

[4]孫衛(wèi)琴.Java網(wǎng)絡編程精解[M].北京:電子工業(yè)出版社,2009.

[5]包曉敏.試論建設工程質(zhì)量監(jiān)督管理信息網(wǎng)絡建設[J].科技咨詢導報,2006,(9):13-15.

Design and Application ofQuality and Safety Supervision Syste m in the Construction of Deep Excavation Engineering

WeiRan1,Chen Yan2

(1.School of Civil Engineering and Mechanics,Huazhong University of Science and Technology,Wuhan430074,China;2.Quality Supervision Station of Construction Project,Wuhan430015,China)

The article introduces the background of info rm atization in quality and safety Supervision of deep excavation engineering.This study suggests applying infor mation technology as a basic approach andm ethod toQual-i ty and Safety Supervision System in Deep Excavation Engineering(QSSSDEE).Based on theModernManagement Principles,ControlTheory and Info rmation Theory,this study fulfills the fra m ework design forQSSSDEE,and designs the system ic structures and functions to service government supervision organizations and construction units.In the end,according toWuhanQuality Supervision Station of Construction Projec,t the authors presents a discussion on the development realization process,function syste m,application ofQSSSDEE,and su mmarizes the effects in the application of the system.

Deep Excavation Engineering;Quality and Safety Supervision;Manage m ent System

TU753;F273

A

1674-7461(2011)02-0045-06

魏然(1981-),男,工程師,項目經(jīng)理,碩士研究生。主要研究方向:項目管理。