基坑工程施工质量监控方法论

基坑工程施工质量监控方法论

张迪、贺周成、杨子新、胡豪

中建二局第二建筑工程有限公司    广东省 深圳市 518000

摘要:

随着城市化进程的加速，基坑工程作为建筑工程的重要组成部分，其施工质量直接关系到工程项目的安全和稳定。因此，建立一套科学、有效的基坑工程施工质量监控方法论显得尤为重要。本文提出了一种基于物联网技术和数据分析的基坑工程施工质量监控方法。利用物联网技术对基坑工程施工过程中的关键参数进行实时监控，包括土壤压力、水位变化、墙体位移等；通过数据分析技术对收集到的数据进行分析，以识别潜在的质量问题和风险点；最后，根据分析结果，提出针对性的预警和干预措施，以确保工程质量。本文的研究不仅能够提高基坑工程施工的安全性和可靠性，而且对于推动建筑行业的数字化转型具有重要意义。

关键词：物联网技术、数据分析、基坑工程、施工质量监控、安全性

引言:

基坑工程在城市建设中扮演着至关重要的角色，其施工质量直接影响到整个建筑物的安全与稳固。然而，由于基坑工程的复杂性以及施工环境的不确定性，使得施工过程中面临着众多的风险和挑战。传统的质量监控方法往往难以实现对工程全过程的实时、动态监控，因此急需一种新的监控方法论来提高监控效率和准确性。本文提出的基于物联网技术和数据分析的基坑工程施工质量监控方法，不仅能够实现实时监控和风险预警，还能通过数据分析深入挖掘潜在的质量问题，为工程管理提供科学依据。引入这种新型监控方法论，意在引领建筑行业步入更高效、更安全的新时代。

一、基坑工程施工质量监控的现状与挑战

（一）监控技术和方法的局限性

目前，许多基坑工程依赖传统的监控手段，如人工巡检、简单的测量工具等。这些方法不仅耗时耗力，而且很难覆盖工程的所有关键部位，导致监控盲区的存在。此外，这些传统手段难以实现实时数据收集和处理，影响了监控的效率和准确性【1】。

（二）数据集成与分析能力不足

尽管近年来一些高新技术被逐步应用于基坑工程的监控中，如无人机巡查、传感器监测等，但如何有效整合和分析这些来自不同来源、不同格式的大量数据仍是一大难题。缺乏有效的数据集成工具和分析平台，限制了从数据中识别风险和问题的能力。

（三）监控标准和规范的不统一

基坑工程涉及多个专业领域，不同的工程可能会有不同的设计要求和施工技术。然而，目前在施工质量监控方面缺乏统一的标准和规范，使得各参建方在执行过程中可能会有不同的理解和做法，这不仅影响了监控的质量，也增加了协调成本。

（四）人员技能和意识的不足

高质量的基坑工程施工质量监控不仅需要先进的技术和设备，还需要有相应技能的人员来操作和管理。目前，许多项目在实施监控时，往往忽视了对参与人员的培训和技能提升，导致即使引入了先进设备和技术，也无法发挥其应有的效能。此外，部分施工人员对于施工质量监控的重要性认识不足，缺乏主动监控和改进的意识。

（五）风险预警和应对机制不健全

在许多基坑工程项目中，即便监控系统能够收集到数据，也缺乏有效的风险预警和应对机制。当监控数据显示异常时，往往需要经过一系列繁琐的程序才能得到响应和处理，这大大延迟了问题的解决时间，增加了安全风险。

二、基于物联网技术的基坑工程施工质量监控方法

（一）物联网监控系统架构

物联网监控系统通常包括传感器网络、数据传输单元、数据处理中心和用户界面四个关键组成部分。传感器负责收集土壤压力、水位、墙体位移等数据；数据传输单元负责将收集到的数据发送到数据处理中心；数据处理中心对数据进行分析和处理，然后通过用户界面向工程管理人员展示实时数据和分析结果。这一架构确保了数据的实时性和准确性，为工程管理提供了有力的数据支持【2】。

（二）关键参数的实时监控

在基坑工程中，一些关键参数的监控对于确保施工安全至关重要。例如，土壤压力传感器可以监测基坑周边土壤的压力变化，防止坍塌事故的发生；水位传感器可以监测基坑内外水位，预防水害事故；墙体位移传感器可以实时监控支护结构的稳定性。通过对这些参数的实时监控，可以及时发现潜在的安全风险，采取相应的预防措施。

（三）数据分析与风险预警

物联网监控系统不仅可以实现数据的实时收集，还可以通过数据分析技术对收集到的数据进行深入分析。系统可以根据历史数据和风险模型，对当前的监控数据进行评估，识别出可能存在的风险点。一旦检测到异常数据，系统便能自动触发预警，通过短信、电邮等方式通知工程管理人员，实现快速响应。

（四）案例

某城市地铁站点附近的基坑工程，在施工过程中应用了基于物联网技术的施工质量监控系统。通过在基坑周围部署多个位移传感器和水位传感器，实时监测了基坑的稳定性和地下水位的变化。在一次连续降雨过程中，系统通过分析监测数据，及时发现了基坑水位异常上升的情况，并自动触发了预警。工程团队迅速启动了排水措施，有效防止了水害事故的发生，保证了基坑和周边建筑的安全。

表1：基坑工程监控关键参数示例表

三、基坑工程施工质量的数据分析与风险预警

（一）数据收集与处理

在基坑工程施工质量监控过程中，数据的收集与处理是基础且关键的一步。通过安装在基坑工程现场的各种传感器，可以实时收集土壤压力、墙体位移、水位等关键参数的数据。收集到的数据首先需要经过预处理，包括数据清洗、归一化等步骤，以确保数据的准确性和一致性。随后，这些处理后的数据将被送往数据中心，为后续的分析和预警提供支持【3】。

（二）高级数据分析

处理后的数据将进入分析阶段，此时会运用统计分析、机器学习等高级分析方法来处理数据。这些方法能够识别数据中的模式和趋势，如通过时间序列分析预测未来的变化趋势，或使用聚类分析找出数据的异常点。此外，通过建立预测模型，可以基于历史数据预测未来可能出现的风险情况，从而提前做好准备。

（三）风险预警机制

基于数据分析的结果，风险预警机制将自动触发预警信号。这一机制通常包括设置预警阈值和预警响应措施。一旦监测到的数据超出预设的安全阈值，系统将自动发送预警信息，如短信、邮件等，到指定的管理人员和工程师手中，确保他们能够及时获知并作出响应。此外，风险预警系统还会提供可能的风险原因和建议的应对措施，帮助管理人员迅速做出决策。

（四）实时监控与动态调整

在风险预警之后，实时监控和动态调整机制将发挥作用。监控系统会持续跟踪风险预警后的数据变化，评估已采取措施的效果。如果数据显示风险得到有效控制，系统将继续维持正常监控状态；如果数据表明风险水平仍未降低，系统将再次发出预警，并可能建议采取更为严格的措施。这一过程中，监控系统的动态调整功能确保了对基坑工程施工质量的持续保障。

（五）案例分析

以某大型基坑工程项目为例，该项目在施工过程中全面部署了基于物联网的监控与风险预警系统。在一次异常降雨事件中，系统通过分析墙体位移传感器和水位传感器收集的数据，预测到了可能出现的滑坡风险。系统立即自动发出预警信号，管理团队根据预警信息迅速采取了加固墙体、启动排水系统等措施。这些及时的响应有效避免了潜在的滑坡事故，保障了工程的安全进行。

结语：

在本文中，探讨了基坑工程施工质量监控的现状与挑战，展示了基于物联网技术的监控方法以及数据分析与风险预警的重要性。通过综合应用物联网技术和高级数据分析，能够实现对基坑工程关键参数的实时监控和预警，显著提高工程安全和施工质量。案例分析进一步证明了这一方法论的有效性和实用价值。随着技术的不断进步和应用的深入，基于物联网的监控系统将为基坑工程施工质量管理带来革命性的改进，确保建设项目的安全、高效和可持续发展。

参考文献：

[1]蒋斌斌.关于深基坑工程SMW工法施工的质量监控措施探讨[J].中国港口,2014,(07):61-62+41.

[2]王西伦,徐京,王伟赫,等.深基坑工程安全管理要点分析[J].四川建筑,2024,44(01):241-242.

[3]张杰,倪国洪,张飞,等.深基坑工程施工质量问题及系统解决措施[J].工程质量,2024,42(02):11-16.