基坑工程質(zhì)量安全管控探討

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隨著城市建設(shè)的發(fā)展，工程建設(shè)中越來越重視對(duì)地下空間的開發(fā)利用，如修建地鐵、地下隧道、地下商場(chǎng)、停車庫等，在上海軟土地區(qū)基坑最大的開挖深度已達(dá)到58m。建造過程中基坑工程的質(zhì)量安全非常重要。深基坑工程也是建筑工程事故的多發(fā)領(lǐng)域，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部頒布的《危險(xiǎn)性較大的分部分項(xiàng)工程安全管理》（建設(shè)部令第37號(hào)）專門強(qiáng)調(diào)要加強(qiáng)對(duì)深基坑工程、腳手架和高支模、起重吊裝等危大工程的質(zhì)量安全管控。由于巖土工程是門實(shí)踐性很強(qiáng)的學(xué)科，理論體系尚不成熟，如何合理取得正確的土層物理力學(xué)參數(shù)、選擇確定合適的基坑設(shè)計(jì)計(jì)算模型、基坑建造過程中工程的施工質(zhì)量偏差等因素，都需要在基坑工程施工過程中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，采取信息化施工手段，及時(shí)修正合理調(diào)整，保證基坑工程質(zhì)量安全，避免事故的發(fā)生，其中監(jiān)作者簡介：魯智明，男，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)榛庸こ?。測(cè)數(shù)據(jù)的科學(xué)分析利用是重要前提之一。

1基坑施工監(jiān)測(cè)一般工作流程

目前的基坑工程的技術(shù)規(guī)范體系，大多數(shù)仍采用單一參數(shù)預(yù)警的模式。筆者對(duì)2021年3月份上海市在建的基坑項(xiàng)目數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，某一項(xiàng)指標(biāo)曾經(jīng)超過預(yù)警值比例高達(dá)78.7%，說明單一指標(biāo)報(bào)警是工程中的普遍現(xiàn)象，監(jiān)測(cè)報(bào)警值設(shè)置的合理性也值得探討，往往并不能引起參建單位的高度重視，尤其是累計(jì)值報(bào)警后，以后的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)一直處于報(bào)警狀態(tài)，一旦遇到真正的險(xiǎn)情往往得不到足夠的重視。目前基坑監(jiān)測(cè)工作流程如圖1所示。從監(jiān)測(cè)工作流程圖看，有以下幾點(diǎn)欠缺。1）監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳送的及時(shí)性不夠。從建設(shè)合約關(guān)系來看，監(jiān)測(cè)方是受建設(shè)方委托，開展基坑監(jiān)測(cè)測(cè)試，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果提交建設(shè)方，再按建設(shè)方要求交給設(shè)計(jì)方、施工方和監(jiān)理方，存在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果流轉(zhuǎn)不暢的可能。2）對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果的分析和認(rèn)識(shí)深度不足。一般而言，基坑監(jiān)測(cè)有多種測(cè)試手段如應(yīng)力測(cè)試、變形測(cè)試、水位測(cè)試等。某一項(xiàng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)超過方案的報(bào)警值，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)就立即提示風(fēng)險(xiǎn)“報(bào)警”，“報(bào)警”過于頻繁，反而造成項(xiàng)目上應(yīng)對(duì)麻痹。由于基坑支護(hù)是個(gè)復(fù)雜的受力體系，單項(xiàng)監(jiān)測(cè)參數(shù)超過方案的報(bào)警值，也許并不意味著事故即將發(fā)生，也并不是一定要立即啟動(dòng)應(yīng)急啟動(dòng)機(jī)制，要科學(xué)地對(duì)待。對(duì)待基坑“報(bào)警”，有二種不同的態(tài)度：一種是反應(yīng)過度，立即啟動(dòng)加固搶險(xiǎn)，造成不必要的浪費(fèi)；另一種是反應(yīng)遲緩，一旦發(fā)生基坑險(xiǎn)情，悔之晚矣。筆者在2013年曾在文章中呼吁正確對(duì)待基坑報(bào)警，建議劃分為“預(yù)警”和“預(yù)險(xiǎn)”兩個(gè)不同階段，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果進(jìn)行綜合合理分析判斷，正確應(yīng)對(duì)［1］。GB50497－2019《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》重新修訂后，已將單一“報(bào)警”改為“預(yù)警”“危險(xiǎn)報(bào)警”兩個(gè)階段［2］。3）對(duì)落實(shí)基坑風(fēng)險(xiǎn)責(zé)任的主體不夠明確。如果對(duì)基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的結(jié)果未能合理應(yīng)對(duì)，進(jìn)而導(dǎo)致了基坑質(zhì)量安全事故的發(fā)生，有時(shí)存在責(zé)任主體責(zé)任界限不清的問題。其原因包括監(jiān)測(cè)單位的數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸途徑不通暢、施工應(yīng)對(duì)不及時(shí)、監(jiān)督檢查不落實(shí)等。

2基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)

2.1搭建城市基坑信息平臺(tái)的基本要素

改變目前的基坑單一參數(shù)報(bào)警方式有其現(xiàn)實(shí)需求，搭建中心城市級(jí)互聯(lián)網(wǎng)+基坑監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)技術(shù)條件已基本成熟。1）監(jiān)測(cè)手段的技術(shù)進(jìn)步。傳統(tǒng)的基坑監(jiān)測(cè)手段以人工測(cè)讀為主，包括采用光學(xué)測(cè)量儀器水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀、全站儀等測(cè)讀基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)或周邊管線建筑物等的沉降和水平位移等；用埋設(shè)在土體內(nèi)的測(cè)斜管，通過測(cè)斜儀測(cè)讀圍護(hù)體或土體豎向范圍的側(cè)向變形；通過振弦式傳感器測(cè)量支撐的應(yīng)力或土壓力；通過水位計(jì)測(cè)量坑內(nèi)外地下水位等。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)手段效率低差錯(cuò)率高，但好處是監(jiān)測(cè)元器件直接成本低，在目前的基坑監(jiān)測(cè)市場(chǎng)仍占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著人工成本的上漲和監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展，基坑自動(dòng)化監(jiān)測(cè)技術(shù)越來越體現(xiàn)其競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)手段如自動(dòng)化測(cè)斜、靜力水準(zhǔn)、光纖測(cè)量等新技術(shù)逐漸成熟，在一些大型重要項(xiàng)目得到了廣泛的應(yīng)用。2）信息技術(shù)的飛躍發(fā)展。BIM技術(shù)在基坑監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用。BIM技術(shù)憑借其三維可視化、動(dòng)態(tài)模擬、信息協(xié)同管理等優(yōu)勢(shì)在建筑工程中取得了較好的應(yīng)用效果。在基坑工程領(lǐng)域，可通過BIM技術(shù)把監(jiān)測(cè)點(diǎn)與監(jiān)測(cè)對(duì)象之間的空間位置建立模型展示，可將基坑影響范圍的土層信息、圍護(hù)結(jié)構(gòu)信息、坑邊環(huán)境信息、基坑施工工況信息等關(guān)聯(lián)在一起，使監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果的分析更有針對(duì)性，在這方面有很大的提升空間。網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，同樣帶動(dòng)基坑工程相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進(jìn)步。在人工智能和萬物互聯(lián)時(shí)代，利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸、后臺(tái)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的云存儲(chǔ)、手機(jī)終端的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)共享已是成熟的應(yīng)用。3）基坑工程的經(jīng)驗(yàn)積累和技術(shù)進(jìn)步。以上海為例，場(chǎng)地具有地下水位高、土質(zhì)軟、基坑周邊環(huán)境復(fù)雜等特點(diǎn)。經(jīng)過長期技術(shù)積累，基坑開挖深度最深紀(jì)錄已達(dá)58m，集中成片開發(fā)的基坑群面積已達(dá)30萬m2。有一支較高水平的人才隊(duì)伍和相對(duì)成熟的基坑支護(hù)方法，能有效應(yīng)對(duì)復(fù)雜疑難情況。

2.2城市基坑監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)的工作流程

構(gòu)建監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息平臺(tái)，以監(jiān)測(cè)測(cè)試技術(shù)自動(dòng)化為基礎(chǔ)、以互聯(lián)網(wǎng)信息技術(shù)為載體、以基坑工程技術(shù)分析為根本。通過關(guān)鍵要素的整合，實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的采集傳輸、分析判斷、應(yīng)對(duì)響應(yīng)等一體化管理，建立合理的監(jiān)測(cè)分級(jí)預(yù)警機(jī)制和預(yù)判，正確應(yīng)對(duì)的管理新模式，工作流程如圖2所示。從圖2中可看出，較傳統(tǒng)流程相比有以下特點(diǎn)。1）信息量全面而豐富。包含了工程參建方信息、基坑設(shè)計(jì)信息、施工信息、監(jiān)測(cè)信息、基坑周邊環(huán)境信息等。2）信息流路徑清晰流暢。監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)能及時(shí)準(zhǔn)確將“正?！薄邦A(yù)警”“危險(xiǎn)報(bào)警”信息推送到相關(guān)單位的個(gè)人手機(jī)中，避免了監(jiān)測(cè)信息滯后的問題。3）責(zé)任界面清楚。對(duì)提高基坑工程風(fēng)險(xiǎn)管控提供有效便捷技術(shù)手段。4）防范基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)造假。質(zhì)量監(jiān)督機(jī)構(gòu)隨時(shí)可根據(jù)信息平臺(tái)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)結(jié)果追溯其原始記錄的真實(shí)性，有較強(qiáng)的震懾作用。

3基坑監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)的分析利用和參建方責(zé)任

城市基坑監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)建立后，要讓其在保障城市安全中真正發(fā)揮作用，監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)的數(shù)據(jù)分析利用是關(guān)鍵。目前基坑規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)除GB50497－2019《建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)基坑列出“監(jiān)測(cè)預(yù)警”“危險(xiǎn)報(bào)警”二階段預(yù)報(bào)，其他的標(biāo)準(zhǔn)仍為單一參數(shù)的一階段預(yù)警模式。在不同地區(qū)和不同的基坑支護(hù)方法，改變單一參數(shù)預(yù)警的模式仍有很多需要深入研究和探討的地方。應(yīng)更進(jìn)一步研究利用人工智能技術(shù)，對(duì)基坑監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)成果結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)周邊環(huán)境、監(jiān)測(cè)巡視、施工工況等合理解讀，正確預(yù)判。圖2基坑監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)工作流程目前基坑監(jiān)測(cè)多參數(shù)預(yù)警在研究探索中，有的監(jiān)測(cè)累計(jì)值因子結(jié)合變化速率因子、基坑坑邊環(huán)境因子、工況因子等，通過統(tǒng)計(jì)分析方法分級(jí)預(yù)警，有的還結(jié)合專家經(jīng)驗(yàn)判斷等，上海在深化探索中取得了一些寶貴的地區(qū)經(jīng)驗(yàn)。筆者建議，多參數(shù)預(yù)警現(xiàn)階段可通過“監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)”+“基坑危險(xiǎn)征兆外觀特征”+”專家經(jīng)驗(yàn)”，進(jìn)行基坑險(xiǎn)情綜合預(yù)報(bào)?；影l(fā)生破壞前的常見征兆如表1所示?；庸こ痰馁|(zhì)量安全管控應(yīng)真正落實(shí)參建單位主體責(zé)任，尤其是建設(shè)單位的首要責(zé)任制?；颖O(jiān)控信息平臺(tái)的建設(shè)并不代替參建單位主體直接責(zé)任的轉(zhuǎn)移，而是從管理方式上利用先進(jìn)信息技術(shù)手段采取更有效的方式。建設(shè)行政監(jiān)管部門能通過基坑監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)實(shí)施有效統(tǒng)一管理，對(duì)基坑工程的勘察、設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理、監(jiān)測(cè)等各方實(shí)施更有效的監(jiān)管。

4結(jié)語

建立中心城市基坑監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)，改變以往單一參數(shù)“報(bào)警”，對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行多參數(shù)的分析，建議采用“監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)”“基坑危險(xiǎn)征兆外觀特征”“專家經(jīng)驗(yàn)”相結(jié)合的綜合模式，準(zhǔn)確確定基坑“正?！薄邦A(yù)警”“危險(xiǎn)報(bào)警”不同階段，采取正確的應(yīng)對(duì)策略，防范基坑工程風(fēng)險(xiǎn)。城市基坑監(jiān)測(cè)信息平臺(tái)并未改變參建單位應(yīng)履行的責(zé)任和義務(wù)，而對(duì)促進(jìn)城市管理水平提高是有益的幫助?；颖O(jiān)測(cè)信息平臺(tái)還可進(jìn)一步深化，可結(jié)合BIM技術(shù)和工程遠(yuǎn)程監(jiān)控信息，將基坑影響范圍的土層信息、圍護(hù)結(jié)構(gòu)信息、坑邊環(huán)境信息、基坑施工工況信息、專家方案論證等關(guān)聯(lián)在一起，真正起到監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸和分析、巡視檢查、督促落實(shí)等作用，發(fā)揮基坑管理平臺(tái)的綜合效應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

［1］魯智明，潘延平.軟土地區(qū)排樁式支護(hù)基坑事故分析及質(zhì)量控制［J］.工程質(zhì)量，2013，31（11）：8－11.

［2］濟(jì)南大學(xué).建筑基坑工程監(jiān)測(cè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)：GB50497－2019［S］.北京：中國計(jì)劃出版社，2019.

作者：魯智明 單位：上海市建設(shè)工程安全質(zhì)量監(jiān)督總站