基坑工程質量安全管控探討

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隨著城市建設的發展，工程建設中越來越重視對地下空間的開發利用，如修建地鐵、地下隧道、地下商場、停車庫等，在上海軟土地區基坑最大的開挖深度已達到58m。建造過程中基坑工程的質量安全非常重要。深基坑工程也是建筑工程事故的多發領域，住房和城鄉建設部頒布的《危險性較大的分部分項工程安全管理》（建設部令第37號）專門強調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量安全管控。由于巖土工程是門實踐性很強的學科，理論體系尚不成熟，如何合理取得正確的土層物理力學參數、選擇確定合適的基坑設計計算模型、基坑建造過程中工程的施工質量偏差等因素，都需要在基坑工程施工過程中加強監測，采取信息化施工手段，及時修正合理調整，保證基坑工程質量安全，避免事故的發生，其中監作者簡介：魯智明，男，高級工程師，研究方向為基坑工程。測數據的科學分析利用是重要前提之一。

1基坑施工監測一般工作流程

目前的基坑工程的技術規范體系，大多數仍采用單一參數預警的模式。筆者對2021年3月份上海市在建的基坑項目數據進行統計分析，某一項指標曾經超過預警值比例高達78.7%，說明單一指標報警是工程中的普遍現象，監測報警值設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，以后的監測數據一直處于報警狀態，一旦遇到真正的險情往往得不到足夠的重視。目前基坑監測工作流程如圖1所示。從監測工作流程圖看，有以下幾點欠缺。1）監測數據傳送的及時性不夠。從建設合約關系來看，監測方是受建設方委托，開展基坑監測測試，監測數據成果提交建設方，再按建設方要求交給設計方、施工方和監理方，存在監測數據成果流轉不暢的可能。2）對監測數據成果的分析和認識深度不足。一般而言，基坑監測有多種測試手段如應力測試、變形測試、水位測試等。某一項監測數據超過方案的報警值，監測數據就立即提示風險“報警”，“報警”過于頻繁，反而造成項目上應對麻痹。由于基坑支護是個復雜的受力體系，單項監測參數超過方案的報警值，也許并不意味著事故即將發生，也并不是一定要立即啟動應急啟動機制，要科學地對待。對待基坑“報警”，有二種不同的態度：一種是反應過度，立即啟動加固搶險，造成不必要的浪費；另一種是反應遲緩，一旦發生基坑險情，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“預警”和“預險”兩個不同階段，對監測數據成果進行綜合合理分析判斷，正確應對［1］。GB50497－2019《建筑基坑工程監測技術標準》重新修訂后，已將單一“報警”改為“預警”“危險報警”兩個階段［2］。3）對落實基坑風險責任的主體不夠明確。如果對基坑監測數據的結果未能合理應對，進而導致了基坑質量安全事故的發生，有時存在責任主體責任界限不清的問題。其原因包括監測單位的數據不準確、監測數據傳輸途徑不通暢、施工應對不及時、監督檢查不落實等。

2基于互聯網技術的監測信息平臺

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報警方式有其現實需求，搭建中心城市級互聯網+基坑監測信息平臺技術條件已基本成熟。1）監測手段的技術進步。傳統的基坑監測手段以人工測讀為主，包括采用光學測量儀器水準儀、經緯儀、全站儀等測讀基坑圍護結構或周邊管線建筑物等的沉降和水平位移等；用埋設在土體內的測斜管，通過測斜儀測讀圍護體或土體豎向范圍的側向變形；通過振弦式傳感器測量支撐的應力或土壓力；通過水位計測量坑內外地下水位等。傳統監測手段效率低差錯率高，但好處是監測元器件直接成本低，在目前的基坑監測市場仍占據主導地位。隨著人工成本的上漲和監測技術的發展，基坑自動化監測技術越來越體現其競爭優勢，自動化監測手段如自動化測斜、靜力水準、光纖測量等新技術逐漸成熟，在一些大型重要項目得到了廣泛的應用。2）信息技術的飛躍發展。BIM技術在基坑監測中的應用。BIM技術憑借其三維可視化、動態模擬、信息協同管理等優勢在建筑工程中取得了較好的應用效果。在基坑工程領域，可通過BIM技術把監測點與監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、圍護結構信息、坑邊環境信息、基坑施工工況信息等關聯在一起，使監測數據成果的分析更有針對性，在這方面有很大的提升空間。網絡通信技術的發展，同樣帶動基坑工程相關領域的技術進步。在人工智能和萬物互聯時代，利用互聯網技術建立基坑監測數據傳輸、后臺監測數據的云存儲、手機終端的實時數據共享已是成熟的應用。3）基坑工程的經驗積累和技術進步。以上海為例，場地具有地下水位高、土質軟、基坑周邊環境復雜等特點。經過長期技術積累，基坑開挖深度最深紀錄已達58m，集中成片開發的基坑群面積已達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，能有效應對復雜疑難情況。

2.2城市基坑監測信息平臺的工作流程

構建監測數據信息平臺，以監測測試技術自動化為基礎、以互聯網信息技術為載體、以基坑工程技術分析為根本。通過關鍵要素的整合，實現監測數據的采集傳輸、分析判斷、應對響應等一體化管理，建立合理的監測分級預警機制和預判，正確應對的管理新模式，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、基坑設計信息、施工信息、監測信息、基坑周邊環境信息等。2）信息流路徑清晰流暢。監測信息平臺能及時準確將“正常”“預警”“危險報警”信息推送到相關單位的個人手機中，避免了監測信息滯后的問題。3）責任界面清楚。對提高基坑工程風險管控提供有效便捷技術手段。4）防范基坑監測數據造假。質量監督機構隨時可根據信息平臺的監測數據結果追溯其原始記錄的真實性，有較強的震懾作用。

3基坑監測信息平臺的分析利用和參建方責任

城市基坑監測信息平臺建立后，要讓其在保障城市安全中真正發揮作用，監測信息平臺的數據分析利用是關鍵。目前基坑規范標準除GB50497－2019《建筑基坑工程監測技術標準》對基坑列出“監測預警”“危險報警”二階段預報，其他的標準仍為單一參數的一階段預警模式。在不同地區和不同的基坑支護方法，改變單一參數預警的模式仍有很多需要深入研究和探討的地方。應更進一步研究利用人工智能技術，對基坑監測數據成果結合現場周邊環境、監測巡視、施工工況等合理解讀，正確預判。圖2基坑監測信息平臺工作流程目前基坑監測多參數預警在研究探索中，有的監測累計值因子結合變化速率因子、基坑坑邊環境因子、工況因子等，通過統計分析方法分級預警，有的還結合專家經驗判斷等，上海在深化探索中取得了一些寶貴的地區經驗。筆者建議，多參數預警現階段可通過“監測數據”+“基坑危險征兆外觀特征”+”專家經驗”，進行基坑險情綜合預報。基坑發生破壞前的常見征兆如表1所示。基坑工程的質量安全管控應真正落實參建單位主體責任，尤其是建設單位的首要責任制。基坑監控信息平臺的建設并不代替參建單位主體直接責任的轉移，而是從管理方式上利用先進信息技術手段采取更有效的方式。建設行政監管部門能通過基坑監測信息平臺實施有效統一管理，對基坑工程的勘察、設計、施工、監理、監測等各方實施更有效的監管。

4結語

建立中心城市基坑監測信息平臺，改變以往單一參數“報警”，對監測數據進行多參數的分析，建議采用“監測數據”“基坑危險征兆外觀特征”“專家經驗”相結合的綜合模式，準確確定基坑“正常”“預警”“危險報警”不同階段，采取正確的應對策略，防范基坑工程風險。城市基坑監測信息平臺并未改變參建單位應履行的責任和義務，而對促進城市管理水平提高是有益的幫助。基坑監測信息平臺還可進一步深化，可結合BIM技術和工程遠程監控信息，將基坑影響范圍的土層信息、圍護結構信息、坑邊環境信息、基坑施工工況信息、專家方案論證等關聯在一起，真正起到監測數據傳輸和分析、巡視檢查、督促落實等作用，發揮基坑管理平臺的綜合效應。

參考文獻

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

［2］濟南大學.建筑基坑工程監測技術標準：GB50497－2019［S］.北京：中國計劃出版社，2019.

作者：魯智明 單位：上海市建設工程安全質量監督總站