深基坑施工質量安全監管系統的設計與應用

魏 然 陳 彥

(1.華中科技大學土木工程與力學學院,武漢 430074;

2.武漢市建筑工程質量監督站,武漢 430015)

深基坑施工質量安全監管系統的設計與應用

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.武漢市建筑工程質量監督站,武漢 430015)

介紹了深基坑施工質量安全監管信息化的產生背景,提出了應用信息技術加強深基坑施工質量安全監管的基本途徑和方法。在現代管理學原理、控制論、信息論的指導下,完成了對深基坑施工質量安全監管系統平臺的總體設計與構建,對立足服務于政府相關行政監管機構及參建單位的系統結構、功能進行了規劃設計。最后以武漢市建筑工程質量監督站為依托,討論深基坑施工質量安全監管系統的開發實現和應用情況,總結了系統在應用中取得的效果。

深基坑施工;質量安全監管;管理系統

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),但地質條件和周圍環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、建筑工程質量安全以及和諧社會建設的系統工程,是城市建設領域的頭號安全監控節點。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,城市中的深基坑工程數量越來越多,規模越來越大,技術復雜度越來越高,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域也就是將來地下結構施工的區域,甚至有時深基坑的支護結構還是地下永久結構的一部分,而地下結構的好壞又將直接影響到上部結構,所以,必須保證深基坑工程的質量,才能保證地下結構和上部結構的工程質量,創造一個良好的前提條件,進而保證整幢建筑物的工程質量。因此,深基坑施工亦成為質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安全高度負責的莊嚴承諾,現有的深基坑工程施工質量安全監管方式和技術手段都亟待創新。

圖 1 2002～2008年武漢市深基坑工程數量

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,既有內在因素也有外在因素,涉及很多方面:隨著我國經濟的不斷發展,工程將會越來越多,基坑深度會越來越深,從最初的 5～7m發展到目前最深已達 20m多,對在施工過程中引發的土體性狀、環境、鄰近建筑物、地下設施變化的監測已成了工程建設必不可少的重要環節,每年的監測項目達到數千項,而產生的監測數據更為海量;由于工程施工技術方案與工藝流程復雜,不同的工法又有不同的適用條件,不經慎重評選而貿然采取某種方案、技術和設備勢必會產生風險;工程所在區域的水文地質條件是經過漫長的地質年代形成的,經歷了各種各樣的自然和人為因素作用,其介質特性表現出很大的隨機變異性。巖土體得水文地質參數十分離散、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;工程周邊環境十分復雜,包括臨近建筑物結構形式、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量安全進行事前、事中和事后監控管理。因此,應充分利用包括網絡技術在內的信息處理工具,改造傳統的深基坑工程施工質量安全監管工作,實現質量安全監管與信息技術的結合,構建深基坑施工質量安全監管系統,如圖 2所示[3]。

圖 2 構建深基坑施工質量安全監管系統的動力機制

3 系統結構設計

圖 3 深基坑施工質量安全監管系統運行示意圖

(1)基于傳感器的自動監測系統

監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,進行數據的自動實時采集并傳到現場監測工況機,該設備通過 GPRS網絡將數據同步發送到遠程數據庫中進行存貯,為深基坑施工質量安全監管系統提供實時、客觀、穩定的基礎監測數據。

(2)質量安全管理系統

質量安全管理系統部署在政府相關行政監管機構,從多個工點收集自動監測系統采集的數據;提供基于 Internet業務信息填報平臺,確?，F場監測人員填報人工采集的監測數據、參建單位填報的質量安全行為信息,風險源控制信息以及監管機構填報的質量安全監管記錄。

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

4 系統功能設計

建筑工程質量監督管理系統的功能體系由建筑工程質量監督業務系統和質量信息接口系統兩大部分構成。建筑工程質量監督業務系統主要是管理政府質量監督機構內部監督業務活動,整合外部接口系統提供的質量控制數據。

4.1 自動監測管理

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

回顧90例2015年2月-2018年1月基底節區高血壓腦出血患者根據手術方法分組。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 監測預警管理

監測預警模塊以施工現場提供自動采集和人工填報的監測數據為基礎,通過集成測點信息、分析監測數據,可對監測方和自動化采集系統上報的監測數據進行存貯、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測預警信息,找出哪些工程監測預警數據較多,分析出行政監管機構的管控重點。

4.3 質安風險管理

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

4.4 應急預案管理

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

4.5 質安事故管理

施工現場單位或行政監管機構對現場發生的事故進行及時地填報,行政監管機構進行事故跟蹤處理,并根據情況層層上報,經科長督辦,領導批示,對事故進行及時而有效地處理。行政監管機構根據事故處理結果,進行相應的跟蹤和分析,吸取教訓,以便更好地監督其他深基坑工程。

4.6 政府監督管理

行政監管機構對日常巡視中的監督情況和發現的問題進行記錄,根據深基坑工程施工情況,對有重大隱患的下發整改單、停工令,對改正合格的 下發復工令,參建方通過系統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。確保行政監管機構與參建單位實時監管互動,全過程記錄跟蹤檢查情況。

4.7 質安總控中心

總控中心可以將各個工地的質量安全業務數據實時集成,并進行加工和分析,將整個地區內的深基坑工程質量安全狀況反映到統一的平臺中,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的報告,真正實現洞察一切、管理一切。

5 系統開發與應用

以武漢市建筑深基坑工程質量安全監管為背景,武漢市建筑工程質量監督站聯合華中科技大學工程管理研究所共同開發實現了武漢市深基坑施工質量安全監管系統,目前為止該系統運行情況良好。針對武漢市建筑深基坑工程數量多、分布廣,控制力度大,數據結構復雜,使用主體要求各異等特點,系統開發采用 JAVA語言,并采用穩定的 SQL Server數據庫技術,基于 J2EE、Web Services等技術構建分布式多層結構;運用于平臺無關的 JSON數據和 Socket通訊接口[4]進行傳輸和交互工作,實現業務模型資源與系統實現技術的分離,保證系統的技術無關性;同時采用 webGIS(地理信息系統)、視頻監控技術、傳感器(圖 4)技術等,實踐了系統既定的設計和構建思路,從應用層面解決了如何有效加強深基坑工程施工中的質量安全監管問題。

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。以空間數據和屬性數據存儲地理信息,并能對地理信息進行查詢檢索,如圖 5所示。

(2)按月份、區域、安全等級、工程狀態等多種條件統計質監站監管的深基坑工程。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)呈現深基坑工程的包括監督檢查情況、監測預警信息、安全風險控制、應急預案信息等整體質量安全信息,如圖 7所示。

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

(5)各安全責任主體可以在系統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測情況,如圖9所示。

圖 7 深基坑工程監測統計

6 結語

我國工程建設行政監管領域信息化、網絡化建設正在穩步前進,部分行政監管機構已經建立了覆蓋管理業務職能的計算機管理信息系統。利用信息技術強化政府對建設工程的監管,提高監督力度和水平,有效遏止工程質量安全隱患和事故的發生,是各級建設行政主管部門關注的一個焦點問題[5],信息技術的實施應用,使得建設監管工作納入一個統一、有序的管理狀態。

通過以上研究工作和系統的設計開發,武漢市深基坑施工質量安全監管系統于 2010年在武漢市建筑工程質量監督站投入使用,運行穩定,通過該系統達到了如下目標:

(1)提高武漢市深基坑工程施工質量安全監管水平。

(2)通過對深基坑工程施工質量安全監測數據的系統采集、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。

(3)系統科學地積累深基坑施工案例數據,為進一步構建科學的監控規范體系,設置合理的質量安全預警值提供數據基礎。

(4)為利用先進信息技術支持建設工程項目現場安全施工、文明施工的監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[M].北京:中國建筑工業出版社,2006.

[2]丁利鋒.我國交通隧道工程及施工技術進展[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]孫衛琴.Java網絡編程精解[M].北京:電子工業出版社,2009.

[5]包曉敏.試論建設工程質量監督管理信息網絡建設[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,項目經理,碩士研究生。主要研究方向:項目管理。