利用互联网+监测信息平台加强基坑工程质量安全管控

鲁智明

（上海市建设工程安全质量监督总站，上海 200032）

0 引言

随着城市建设的发展，工程建设中越来越重视对地下空间的开发利用，如修建地铁、地下隧道、地下商场、停车库等，在上海软土地区基坑最大的开挖深度已达到 58 m。建造过程中基坑工程的质量安全非常重要。

深基坑工程也是建筑工程事故的多发领域，住房和城乡建设部颁布的《危险性较大的分部分项工程安全管理》（建设部令第 37 号）专门强调要加强对深基坑工程、脚手架和高支模、起重吊装等危大工程的质量安全管控。

由于岩土工程是门实践性很强的学科，理论体系尚不成熟，如何合理取得正确的土层物理力学参数、选择确定合适的基坑设计计算模型、基坑建造过程中工程的施工质量偏差等因素，都需要在基坑工程施工过程中加强监测，采取信息化施工手段，及时修正合理调整，保证基坑工程质量安全，避免事故的发生，其中监测数据的科学分析利用是重要前提之一。

1 基坑施工监测一般工作流程

目前的基坑工程的技术规范体系，大多数仍采用单一参数预警的模式。笔者对 2021 年 3 月份上海市在建的基坑项目数据进行统计分析，某一项指标曾经超过预警值比例高达 78.7 %，说明单一指标报警是工程中的普遍现象，监测报警值设置的合理性也值得探讨，往往并不能引起参建单位的高度重视，尤其是累计值报警后，以后的监测数据一直处于报警状态，一旦遇到真正的险情往往得不到足够的重视。目前基坑监测工作流程如图 1 所示。

图1 常规基坑监测工作流程图

从监测工作流程图看，有以下几点欠缺。

1）监测数据传送的及时性不够。从建设合约关系来看，监测方是受建设方委托，开展基坑监测测试，监测数据成果提交建设方，再按建设方要求交给设计方、施工方和监理方，存在监测数据成果流转不畅的可能。

2）对监测数据成果的分析和认识深度不足。一般而言，基坑监测有多种测试手段如应力测试、变形测试、水位测试等。某一项监测数据超过方案的报警值，监测数据就立即提示风险“报警”，“报警”过于频繁，反而造成项目上应对麻痹。由于基坑支护是个复杂的受力体系，单项监测参数超过方案的报警值，也许并不意味着事故即将发生，也并不是一定要立即启动应急启动机制，要科学地对待。对待基坑“报警”，有二种不同的态度：一种是反应过度，立即启动加固抢险，造成不必要的浪费；另一种是反应迟缓，一旦发生基坑险情，悔之晚矣。

笔者在 2013 年曾在文章中呼吁正确对待基坑报警，建议划分为“预警”和“预险”两个不同阶段，对监测数据成果进行综合合理分析判断，正确应对［1］。GB 50497－2019《建筑基坑工程监测技术标准》重新修订后，已将单一“报警”改为“预警”“危险报警”两个阶段［2］。

3）对落实基坑风险责任的主体不够明确。如果对基坑监测数据的结果未能合理应对，进而导致了基坑质量安全事故的发生，有时存在责任主体责任界限不清的问题。其原因包括监测单位的数据不准确、监测数据传输途径不通畅、施工应对不及时、监督检查不落实等。

2 基于互联网技术的监测信息平台

2.1 搭建城市基坑信息平台的基本要素

改变目前的基坑单一参数报警方式有其现实需求，搭建中心城市级互联网+基坑监测信息平台技术条件已基本成熟。

1）监测手段的技术进步。传统的基坑监测手段以人工测读为主，包括采用光学测量仪器水准仪、经纬仪、全站仪等测读基坑围护结构或周边管线建筑物等的沉降和水平位移等；用埋设在土体内的测斜管，通过测斜仪测读围护体或土体竖向范围的侧向变形；通过振弦式传感器测量支撑的应力或土压力；通过水位计测量坑内外地下水位等。传统监测手段效率低差错率高，但好处是监测元器件直接成本低，在目前的基坑监测市场仍占据主导地位。

随着人工成本的上涨和监测技术的发展，基坑自动化监测技术越来越体现其竞争优势，自动化监测手段如自动化测斜、静力水准、光纤测量等新技术逐渐成熟，在一些大型重要项目得到了广泛的应用。

2）信息技术的飞跃发展。BIM 技术在基坑监测中的应用。BIM 技术凭借其三维可视化、动态模拟、信息协同管理等优势在建筑工程中取得了较好的应用效果。在基坑工程领域，可通过 BIM 技术把监测点与监测对象之间的空间位置建立模型展示，可将基坑影响范围的土层信息、围护结构信息、坑边环境信息、基坑施工工况信息等关联在一起，使监测数据成果的分析更有针对性，在这方面有很大的提升空间。

网络通信技术的发展，同样带动基坑工程相关领域的技术进步。在人工智能和万物互联时代，利用互联网技术建立基坑监测数据传输、后台监测数据的云存储、手机终端的实时数据共享已是成熟的应用。

3）基坑工程的经验积累和技术进步。以上海为例，场地具有地下水位高、土质软、基坑周边环境复杂等特点。经过长期技术积累，基坑开挖深度最深纪录已达 58 m，集中成片开发的基坑群面积已达 30 万 m2。有一支较高水平的人才队伍和相对成熟的基坑支护方法，能有效应对复杂疑难情况。

2.2 城市基坑监测信息平台的工作流程

构建监测数据信息平台，以监测测试技术自动化为基础、以互联网信息技术为载体、以基坑工程技术分析为根本。通过关键要素的整合，实现监测数据的采集传输、分析判断、应对响应等一体化管理，建立合理的监测分级预警机制和预判，正确应对的管理新模式，工作流程如图 2 所示。

图2 基坑监测信息平台工作流程

从图 2 中可看出，较传统流程相比有以下特点。

1）信息量全面而丰富。包含了工程参建方信息、基坑设计信息、施工信息、监测信息、基坑周边环境信息等。

2）信息流路径清晰流畅。监测信息平台能及时准确将“正常”“预警”“危险报警”信息推送到相关单位的个人手机中，避免了监测信息滞后的问题。

3）责任界面清楚。对提高基坑工程风险管控提供有效便捷技术手段。

4）防范基坑监测数据造假。质量监督机构随时可根据信息平台的监测数据结果追溯其原始记录的真实性，有较强的震慑作用。

3 基坑监测信息平台的分析利用和参建方责任

城市基坑监测信息平台建立后，要让其在保障城市安全中真正发挥作用，监测信息平台的数据分析利用是关键。

目前基坑规范标准除 GB 50497－2019《建筑基坑工程监测技术标准》对基坑列出“监测预警”“危险报警”二阶段预报，其他的标准仍为单一参数的一阶段预警模式。在不同地区和不同的基坑支护方法，改变单一参数预警的模式仍有很多需要深入研究和探讨的地方。应更进一步研究利用人工智能技术，对基坑监测数据成果结合现场周边环境、监测巡视、施工工况等合理解读，正确预判。

目前基坑监测多参数预警在研究探索中，有的监测累计值因子结合变化速率因子、基坑坑边环境因子、工况因子等，通过统计分析方法分级预警，有的还结合专家经验判断等，上海在深化探索中取得了一些宝贵的地区经验。笔者建议，多参数预警现阶段可通过“监测数据”+“基坑危险征兆外观特征”+”专家经验”，进行基坑险情综合预报。基坑发生破坏前的常见征兆如表 1 所示。

表1 基坑危险征兆外观特征

基坑工程的质量安全管控应真正落实参建单位主体责任，尤其是建设单位的首要责任制。基坑监控信息平台的建设并不代替参建单位主体直接责任的转移，而是从管理方式上利用先进信息技术手段采取更有效的方式。

建设行政监管部门能通过基坑监测信息平台实施有效统一管理，对基坑工程的勘察、设计、施工、监理、监测等各方实施更有效的监管。

4 结语

建立中心城市基坑监测信息平台，改变以往单一参数“报警”，对监测数据进行多参数的分析，建议采用“监测数据”“基坑危险征兆外观特征”“专家经验”相结合的综合模式，准确确定基坑“正常”“预警”“危险报警”不同阶段，采取正确的应对策略，防范基坑工程风险。城市基坑监测信息平台并未改变参建单位应履行的责任和义务，而对促进城市管理水平提高是有益的帮助。

基坑监测信息平台还可进一步深化，可结合 BIM技术和工程远程监控信息，将基坑影响范围的土层信息、围护结构信息、坑边环境信息、基坑施工工况信息、专家方案论证等关联在一起，真正起到监测数据传输和分析、巡视检查、督促落实等作用，发挥基坑管理平台的综合效应。Q