基坑工程質(zhì)量安全管控探討
時間:2022-03-11 09:30:31
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隨著城市建設(shè)的發(fā)展,工程建設(shè)中越來越重視對地下空間的開發(fā)利用,如修建地鐵、地下隧道、地下商場、停車庫等,在上海軟土地區(qū)基坑最大的開挖深度已達到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《危險性較大的分部分項工程安全管理》(建設(shè)部令第37號)專門強調(diào)要加強對深基坑工程、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踐性很強的學(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)計計算模型、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監(jiān)測,采取信息化施工手段,及時修正合理調(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,高級工程師,研究方向為基坑工程。測數(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2021年3月份上海市在建的基坑項目數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,某一項指標(biāo)曾經(jīng)超過預(yù)警值比例高達78.7%,說明單一指標(biāo)報警是工程中的普遍現(xiàn)象,監(jiān)測報警值設(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,尤其是累計值報警后,以后的監(jiān)測數(shù)據(jù)一直處于報警狀態(tài),一旦遇到真正的險情往往得不到足夠的重視。目前基坑監(jiān)測工作流程如圖1所示。從監(jiān)測工作流程圖看,有以下幾點欠缺。1)監(jiān)測數(shù)據(jù)傳送的及時性不夠。從建設(shè)合約關(guān)系來看,監(jiān)測方是受建設(shè)方委托,開展基坑監(jiān)測測試,監(jiān)測數(shù)據(jù)成果提交建設(shè)方,再按建設(shè)方要求交給設(shè)計方、施工方和監(jiān)理方,存在監(jiān)測數(shù)據(jù)成果流轉(zhuǎn)不暢的可能。2)對監(jiān)測數(shù)據(jù)成果的分析和認識深度不足。一般而言,基坑監(jiān)測有多種測試手段如應(yīng)力測試、變形測試、水位測試等。某一項監(jiān)測數(shù)據(jù)超過方案的報警值,監(jiān)測數(shù)據(jù)就立即提示風(fēng)險“報警”,“報警”過于頻繁,反而造成項目上應(yīng)對麻痹。由于基坑支護是個復(fù)雜的受力體系,單項監(jiān)測參數(shù)超過方案的報警值,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應(yīng)急啟動機制,要科學(xué)地對待。對待基坑“報警”,有二種不同的態(tài)度:一種是反應(yīng)過度,立即啟動加固搶險,造成不必要的浪費;另一種是反應(yīng)遲緩,一旦發(fā)生基坑險情,悔之晚矣。筆者在2013年曾在文章中呼吁正確對待基坑報警,建議劃分為“預(yù)警”和“預(yù)險”兩個不同階段,對監(jiān)測數(shù)據(jù)成果進行綜合合理分析判斷,正確應(yīng)對[1]。GB50497-2019《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準》重新修訂后,已將單一“報警”改為“預(yù)警”“危險報警”兩個階段[2]。3)對落實基坑風(fēng)險責(zé)任的主體不夠明確。如果對基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)的結(jié)果未能合理應(yīng)對,進而導(dǎo)致了基坑質(zhì)量安全事故的發(fā)生,有時存在責(zé)任主體責(zé)任界限不清的問題。其原因包括監(jiān)測單位的數(shù)據(jù)不準確、監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸途徑不通暢、施工應(yīng)對不及時、監(jiān)督檢查不落實等。
2基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的監(jiān)測信息平臺
2.1搭建城市基坑信息平臺的基本要素
改變目前的基坑單一參數(shù)報警方式有其現(xiàn)實需求,搭建中心城市級互聯(lián)網(wǎng)+基坑監(jiān)測信息平臺技術(shù)條件已基本成熟。1)監(jiān)測手段的技術(shù)進步。傳統(tǒng)的基坑監(jiān)測手段以人工測讀為主,包括采用光學(xué)測量儀器水準儀、經(jīng)緯儀、全站儀等測讀基坑圍護結(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)的測斜管,通過測斜儀測讀圍護體或土體豎向范圍的側(cè)向變形;通過振弦式傳感器測量支撐的應(yīng)力或土壓力;通過水位計測量坑內(nèi)外地下水位等。傳統(tǒng)監(jiān)測手段效率低差錯率高,但好處是監(jiān)測元器件直接成本低,在目前的基坑監(jiān)測市場仍占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著人工成本的上漲和監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展,基坑自動化監(jiān)測技術(shù)越來越體現(xiàn)其競爭優(yōu)勢,自動化監(jiān)測手段如自動化測斜、靜力水準、光纖測量等新技術(shù)逐漸成熟,在一些大型重要項目得到了廣泛的應(yīng)用。2)信息技術(shù)的飛躍發(fā)展。BIM技術(shù)在基坑監(jiān)測中的應(yīng)用。BIM技術(shù)憑借其三維可視化、動態(tài)模擬、信息協(xié)同管理等優(yōu)勢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)測點與監(jiān)測對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)測數(shù)據(jù)成果的分析更有針對性,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,同樣帶動基坑工程相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)進步。在人工智能和萬物互聯(lián)時代,利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)建立基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)傳輸、后臺監(jiān)測數(shù)據(jù)的云存儲、手機終端的實時數(shù)據(jù)共享已是成熟的應(yīng)用。3)基坑工程的經(jīng)驗積累和技術(shù)進步。以上海為例,場地具有地下水位高、土質(zhì)軟、基坑周邊環(huán)境復(fù)雜等特點。經(jīng)過長期技術(shù)積累,基坑開挖深度最深紀錄已達58m,集中成片開發(fā)的基坑群面積已達30萬m2。有一支較高水平的人才隊伍和相對成熟的基坑支護方法,能有效應(yīng)對復(fù)雜疑難情況。
2.2城市基坑監(jiān)測信息平臺的工作流程
構(gòu)建監(jiān)測數(shù)據(jù)信息平臺,以監(jiān)測測試技術(shù)自動化為基礎(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,實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集傳輸、分析判斷、應(yīng)對響應(yīng)等一體化管理,建立合理的監(jiān)測分級預(yù)警機制和預(yù)判,正確應(yīng)對的管理新模式,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。1)信息量全面而豐富。包含了工程參建方信息、基坑設(shè)計信息、施工信息、監(jiān)測信息、基坑周邊環(huán)境信息等。2)信息流路徑清晰流暢。監(jiān)測信息平臺能及時準確將“正?!薄邦A(yù)警”“危險報警”信息推送到相關(guān)單位的個人手機中,避免了監(jiān)測信息滯后的問題。3)責(zé)任界面清楚。對提高基坑工程風(fēng)險管控提供有效便捷技術(shù)手段。4)防范基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)造假。質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)隨時可根據(jù)信息平臺的監(jiān)測數(shù)據(jù)結(jié)果追溯其原始記錄的真實性,有較強的震懾作用。
3基坑監(jiān)測信息平臺的分析利用和參建方責(zé)任
城市基坑監(jiān)測信息平臺建立后,要讓其在保障城市安全中真正發(fā)揮作用,監(jiān)測信息平臺的數(shù)據(jù)分析利用是關(guān)鍵。目前基坑規(guī)范標(biāo)準除GB50497-2019《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準》對基坑列出“監(jiān)測預(yù)警”“危險報警”二階段預(yù)報,其他的標(biāo)準仍為單一參數(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)更進一步研究利用人工智能技術(shù),對基坑監(jiān)測數(shù)據(jù)成果結(jié)合現(xiàn)場周邊環(huán)境、監(jiān)測巡視、施工工況等合理解讀,正確預(yù)判。圖2基坑監(jiān)測信息平臺工作流程目前基坑監(jiān)測多參數(shù)預(yù)警在研究探索中,有的監(jiān)測累計值因子結(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)計分析方法分級預(yù)警,有的還結(jié)合專家經(jīng)驗判斷等,上海在深化探索中取得了一些寶貴的地區(qū)經(jīng)驗。筆者建議,多參數(shù)預(yù)警現(xiàn)階段可通過“監(jiān)測數(shù)據(jù)”+“基坑危險征兆外觀特征”+”專家經(jīng)驗”,進行基坑險情綜合預(yù)報。基坑發(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)測信息平臺實施有效統(tǒng)一管理,對基坑工程的勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)理、監(jiān)測等各方實施更有效的監(jiān)管。
4結(jié)語
建立中心城市基坑監(jiān)測信息平臺,改變以往單一參數(shù)“報警”,對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行多參數(shù)的分析,建議采用“監(jiān)測數(shù)據(jù)”“基坑危險征兆外觀特征”“專家經(jīng)驗”相結(jié)合的綜合模式,準確確定基坑“正?!薄邦A(yù)警”“危險報警”不同階段,采取正確的應(yīng)對策略,防范基坑工程風(fēng)險。城市基坑監(jiān)測信息平臺并未改變參建單位應(yīng)履行的責(zé)任和義務(wù),而對促進城市管理水平提高是有益的幫助?;颖O(jiān)測信息平臺還可進一步深化,可結(jié)合BIM技術(shù)和工程遠程監(jiān)控信息,將基坑影響范圍的土層信息、圍護結(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)測數(shù)據(jù)傳輸和分析、巡視檢查、督促落實等作用,發(fā)揮基坑管理平臺的綜合效應(yīng)。
參考文獻
[1]魯智明,潘延平.軟土地區(qū)排樁式支護基坑事故分析及質(zhì)量控制[J].工程質(zhì)量,2013,31(11):8-11.
[2]濟南大學(xué).建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)標(biāo)準:GB50497-2019[S].北京:中國計劃出版社,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