鉆孔數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化關(guān)鍵問(wèn)題研究

■廣西交通設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司 唐正輝 李世明

廣西新發(fā)展交通集團(tuán)有限公司 潘榮建

鉆探，利用機(jī)械設(shè)備或工具在巖(土)層中鉆孔并取出巖(土)芯(樣)了解地質(zhì)情況，是巖土工程勘察最直接、最重要的手段。傳統(tǒng)的鉆探數(shù)據(jù)采集、記錄、上機(jī)過(guò)程，存在大量簡(jiǎn)單重復(fù)性操作，耗時(shí)耗力，嚴(yán)重影響工作效率。此外，傳統(tǒng)的記錄過(guò)程缺乏透明性和可追溯性，使得第一手資料的真實(shí)性、完整性、可靠性難以得到保證，成為影響勘察成果質(zhì)量的突出問(wèn)題。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的的迅猛發(fā)展，使得對(duì)工程建設(shè)涉及到的勘察、設(shè)計(jì)、施工工作的信息化管理成為可能。朱合華等[1]基于相關(guān)研究成果，提出了地下工程分類(lèi)體系及數(shù)據(jù)化標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)方法；李曉軍等[2]基于城市地下空間發(fā)展所涉及到的相關(guān)數(shù)據(jù)特征和調(diào)查資料，提出了城市地下空間標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)；羅登昌等[3]從堤防工程特點(diǎn)出發(fā)，提出了堤防工程數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的3個(gè)主要內(nèi)容，并給出了具體的實(shí)現(xiàn)流程；趙冬青[4]從軌道交通工程勘察設(shè)計(jì)院的實(shí)際業(yè)務(wù)需求出發(fā)，提出了軌道交通工程勘測(cè)數(shù)據(jù)信息管理系統(tǒng)的搭建框架、實(shí)現(xiàn)流程，并給出了實(shí)際測(cè)試效果；郭凡[5]提出了一種針對(duì)市政工程的地質(zhì)資料管理平臺(tái)，并詳細(xì)介紹了平臺(tái)的設(shè)計(jì)思路、操作流程及使用效果。上述關(guān)于工程數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、信息化方面的研究成果及提出的管理平臺(tái)，多處于理論框架及初步運(yùn)營(yíng)階段。聚焦工程勘察領(lǐng)域，北京、上海、廣西等地區(qū)住建行業(yè)已開(kāi)始推行勘察質(zhì)量信息化管理，目標(biāo)側(cè)重于質(zhì)量監(jiān)管；一些大型勘察設(shè)計(jì)企業(yè)則側(cè)重于生產(chǎn)需求，探索勘察信息化管理，旨在提高工作效率和成果質(zhì)量，實(shí)踐方面作出了許多有益的探索，然而關(guān)于普適性的理論研究、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)方面的成果資料尚較為缺乏。本文就鉆探數(shù)據(jù)內(nèi)容、鉆探作業(yè)流程、鉆探數(shù)據(jù)流特點(diǎn)、建立鉆探數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的原則、數(shù)據(jù)異常規(guī)則等核心問(wèn)題進(jìn)行深入剖析，提出建立鉆探數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的基本要點(diǎn)，以期為實(shí)現(xiàn)鉆探工程數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化、信息化提供參考。

1.鉆探數(shù)據(jù)內(nèi)容

數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)對(duì)象，鉆探信息化首先要明確的問(wèn)題包括哪些數(shù)據(jù)為必要的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)的格式以及相互之間的關(guān)系。一般而言，與鉆探相關(guān)的數(shù)據(jù)主要包括人員、項(xiàng)目、鉆孔、測(cè)試、取樣試驗(yàn)、項(xiàng)目管理等。

1.1 人員信息

必要的人員信息包括姓名、性別、通訊方式、所屬單位和部門(mén)、在項(xiàng)目中的角色等，其中，角色分為領(lǐng)導(dǎo)、管理人員、機(jī)長(zhǎng)、工人、記錄員、編錄員、項(xiàng)目負(fù)責(zé)、現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)、測(cè)量、設(shè)計(jì)、復(fù)核、審核、審定、監(jiān)理、業(yè)主等，需根據(jù)系統(tǒng)管理的特點(diǎn)靈活設(shè)置。根據(jù)企業(yè)管理的需要和作業(yè)流程，可能還會(huì)把更多的人力資源信息、經(jīng)營(yíng)管理信息、相關(guān)方信息納入系統(tǒng)。

需要說(shuō)明的是，人員分為企業(yè)全員信息庫(kù)、項(xiàng)目組成員兩個(gè)層級(jí)，項(xiàng)目組成員及各自角色通常是在項(xiàng)目組成立時(shí)，從企業(yè)全員信息庫(kù)中指派，二者有著映射關(guān)系，保證一致性。

1.2 工程項(xiàng)目信息

工程項(xiàng)目信息通常包括項(xiàng)目名稱(chēng)、項(xiàng)目地點(diǎn)、行政歸屬、類(lèi)別、規(guī)模、年限、合同號(hào)、內(nèi)部管理號(hào)、相關(guān)合作方等。對(duì)于公路、鐵路等大型線路工程，通常需建立樹(shù)狀結(jié)構(gòu)的項(xiàng)目層級(jí)，在整個(gè)大項(xiàng)目下分標(biāo)段、分路橋隧等類(lèi)別，其下再建具體工點(diǎn)項(xiàng)目。

1.3 鉆孔信息

鉆孔信息一般包括鉆孔名稱(chēng)、孔口坐標(biāo)、鉆孔深度、鉆孔類(lèi)別、開(kāi)孔日期、回次記錄、地下水、終孔日期、封孔狀態(tài)、編錄信息（分層、定名與描述等）、巖芯照片、相關(guān)人員作業(yè)過(guò)程記錄等。

1.4 測(cè)試信息

測(cè)試信息主要指在鉆孔內(nèi)進(jìn)行的原位測(cè)試數(shù)據(jù)，如標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、重型動(dòng)力觸探等，相關(guān)信息包括測(cè)試深度、測(cè)試數(shù)據(jù)、測(cè)試人、日期等。

1.5 取樣試驗(yàn)信息

取樣試驗(yàn)信息主要包括巖樣、原狀土樣和擾動(dòng)土樣，記錄信息包括樣品編號(hào)、采樣深度、取樣人、送樣人、試驗(yàn)項(xiàng)目和試驗(yàn)結(jié)果等。

1.6 項(xiàng)目管理信息

除人員分工外，項(xiàng)目管理過(guò)程形成的相關(guān)記錄，也是勘察工作重要的項(xiàng)目信息，包括技術(shù)與安全交底記錄、測(cè)量相關(guān)記錄、各類(lèi)通知單、互提資料單等管理類(lèi)信息。

2.鉆探外業(yè)工作流程與數(shù)據(jù)流

鉆探信息化管理的對(duì)象包括過(guò)程要素與成果要素，其管理的要點(diǎn)取決于數(shù)據(jù)流，即數(shù)據(jù)由誰(shuí)于何時(shí)以什么形式提出，往下游如何影響相關(guān)要素等，而鉆探外業(yè)數(shù)據(jù)流取決于作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)流程及數(shù)據(jù)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

2.1 鉆探外業(yè)工作流程

鉆探外業(yè)工作流程總體如圖1所示，工作流程決定著鉆探數(shù)據(jù)元素產(chǎn)生的時(shí)間、地點(diǎn)及其提供者等相關(guān)信息。

圖1 鉆探外業(yè)流程

2.2 鉆探外業(yè)數(shù)據(jù)流

鉆探外業(yè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)流大致如表1所示。

表1 鉆探外業(yè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)流

3.數(shù)據(jù)項(xiàng)及其格式標(biāo)準(zhǔn)化原則

無(wú)論是從整個(gè)國(guó)家、行業(yè)，還是從勘察企業(yè)自身來(lái)考慮，鉆探數(shù)據(jù)的積累、整合和共享利用，無(wú)疑將成為未來(lái)關(guān)注的焦點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，需要使不同時(shí)期、不同地域、不同人員負(fù)責(zé)的不同項(xiàng)目所獲取的數(shù)據(jù)具有相同的結(jié)構(gòu)和特征，即鉆探相關(guān)數(shù)據(jù)需作標(biāo)準(zhǔn)化加工處理。

鉆探數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理工作有以下兩種情況：一是對(duì)沒(méi)有建立標(biāo)準(zhǔn)之前就已經(jīng)獲取的非標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化加工，并錄入標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)庫(kù)；二是有了標(biāo)準(zhǔn)之后，直接按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)收集與整理。前者是針對(duì)歷史數(shù)據(jù)的處理，工作量巨大，而后者得益于信息化手段，在獲取數(shù)據(jù)的同時(shí)，同步實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，多快好省。因此，在行業(yè)內(nèi)建立數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)迫在眉睫。

考慮到數(shù)據(jù)管理與應(yīng)用的需求和特點(diǎn)，建立鉆探數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)宜遵循以下原則：

一是全面原則。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)覆蓋所有必要的數(shù)據(jù)元素，避免遺漏重要數(shù)據(jù)，保證數(shù)據(jù)內(nèi)容與結(jié)構(gòu)的完整，保證數(shù)據(jù)在采集、錄入、訪問(wèn)過(guò)程中無(wú)缺陷。

二是通用性與個(gè)性化統(tǒng)一原則。數(shù)據(jù)元素的取舍與表述，應(yīng)考慮數(shù)據(jù)提供者和使用者的不同，考慮應(yīng)用的目的、應(yīng)用范圍的大小等因素。關(guān)鍵數(shù)據(jù)元素是必不可少的，其結(jié)構(gòu)也應(yīng)相應(yīng)固化，比如鉆孔孔號(hào)、孔口坐標(biāo)、孔深等信息，這樣的元素應(yīng)是標(biāo)準(zhǔn)化的。而開(kāi)孔照片、終孔視頻等信息，則需根據(jù)管理、使用的需要，作為可選數(shù)據(jù)進(jìn)行采集與管理，其形式亦可為個(gè)性化的。數(shù)據(jù)元素的必要性及形式規(guī)格選擇，應(yīng)在考慮行業(yè)共性特點(diǎn)及要求的基礎(chǔ)上，兼顧相關(guān)單位與具體人員的個(gè)性需求，做到共性與個(gè)性的辯證統(tǒng)一。

三是釋義明確原則。作為數(shù)據(jù)的對(duì)接、整合與共享的對(duì)話基準(zhǔn)，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)必須準(zhǔn)確無(wú)誤，共性數(shù)據(jù)元素的定義必須明確、無(wú)分歧，確保任何一個(gè)從業(yè)者去采集、提供、訪問(wèn)或應(yīng)用數(shù)據(jù)時(shí)，其理解是一致的，以免造成誤讀。

四是可追溯原則。為建立對(duì)數(shù)據(jù)來(lái)源及可靠性的考查機(jī)制，數(shù)據(jù)的采集、錄入、修改與整合的整個(gè)過(guò)程應(yīng)具有溯源功能，保證過(guò)程的可追溯性?？勺匪菪允琴|(zhì)量管理、釋疑與核查必須的保障機(jī)制，為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的溯源功能，需要對(duì)數(shù)據(jù)的采集、錄入、修改過(guò)程進(jìn)行全面留痕，將記錄人員、時(shí)間、地點(diǎn)、事由等關(guān)鍵信息進(jìn)行整合綁定。

五是可拓展原則。通過(guò)項(xiàng)目的不斷積累，勘察數(shù)據(jù)的體量自然會(huì)越來(lái)越大。此外，隨著行業(yè)和時(shí)代的發(fā)展，數(shù)據(jù)類(lèi)型也會(huì)有所創(chuàng)新和演變，這就要求數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)有可拓展性，保證數(shù)據(jù)的歷史兼容性。

4.數(shù)據(jù)異常規(guī)則

作為鉆探數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的補(bǔ)充，異常規(guī)則是為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)有效性檢驗(yàn)、質(zhì)量監(jiān)管、全過(guò)程異常提示而建立的，通過(guò)系統(tǒng)自動(dòng)校核、示警，可大幅提高勘察作業(yè)、管理的效率，改善成果質(zhì)量。鉆探數(shù)據(jù)異常通常分為人員異常、地點(diǎn)異常、時(shí)間異常、數(shù)據(jù)缺項(xiàng)或格式錯(cuò)誤等情況。

4.1 人員異常

在一個(gè)完善的信息化管理系統(tǒng)中，項(xiàng)目組成員一般都有明確的權(quán)限與分工，每個(gè)人可參與的工作環(huán)節(jié)、提供和編輯的數(shù)據(jù)元素及其時(shí)機(jī)，應(yīng)該是流程化和相對(duì)確定的，不至于造成程序和角色的錯(cuò)亂，即系統(tǒng)可通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)化的流程和角色管理，避免出現(xiàn)大多數(shù)人員異常的情況。而對(duì)于人員刻意違規(guī)的操作，比如同一帳號(hào)在不同地點(diǎn)同時(shí)采集數(shù)據(jù)，就涉嫌造假，系統(tǒng)會(huì)提出警示，相關(guān)人員需進(jìn)行核查。

4.2 地點(diǎn)異常

很多關(guān)鍵數(shù)據(jù)都具有位置屬性，數(shù)據(jù)理論位置與實(shí)際定位的偏距如果大于定位設(shè)備的精度，可視為地點(diǎn)異常。偏距允許值是地點(diǎn)異常的關(guān)鍵指標(biāo)，它與定位設(shè)備直接相關(guān)，同時(shí)也受作業(yè)環(huán)境影響，其取值要充分考慮各種因素的影響。對(duì)孔位的放樣、復(fù)測(cè)及特殊情況下的移孔，定位精度要滿足相關(guān)規(guī)范的要求，一般要求達(dá)到毫米級(jí)；而復(fù)測(cè)孔位與設(shè)計(jì)孔位的偏距允許值，則應(yīng)視結(jié)構(gòu)物的設(shè)置情況與地質(zhì)條件復(fù)雜程度等來(lái)確定，比如巖溶區(qū)的橋樁鉆孔要求不超出樁徑范圍，而碎屑巖區(qū)的橋樁鉆孔偏位則可相應(yīng)放寬。對(duì)于鉆探過(guò)程中的記錄、編錄、拍照等信息，主要采用手機(jī)定位，定位精度較低，其偏距允許值通?？煞艑挼?0m—200m。

4.3 時(shí)間異常

時(shí)間異常包括時(shí)間點(diǎn)先后異常及作業(yè)速度異常兩類(lèi)。時(shí)間點(diǎn)先后異常指數(shù)據(jù)采集的時(shí)間與鉆探作業(yè)流程相矛盾的問(wèn)題，包括采集時(shí)間早于數(shù)據(jù)產(chǎn)生的時(shí)間，或采集時(shí)間嚴(yán)重滯后，以及程序上前后顛倒等。作業(yè)速度異常指某一作業(yè)環(huán)節(jié)過(guò)快或過(guò)慢，超出正常范圍，比如巖土的鉆進(jìn)速度過(guò)快，通常有造假嫌疑。時(shí)間異常反映出造假、采集不及時(shí)或操作不規(guī)范等情況。信息化管理系統(tǒng)自身應(yīng)設(shè)置有流程強(qiáng)制機(jī)制，避免誤操作造成流程的混亂。同時(shí)，對(duì)上傳數(shù)據(jù)的時(shí)間合理性進(jìn)行判別，對(duì)異常情況提出警示，供相關(guān)人員核查處理。

4.4 數(shù)據(jù)缺項(xiàng)或格式錯(cuò)誤

標(biāo)準(zhǔn)體系中，對(duì)重要信息（必填項(xiàng)）及其格式均應(yīng)有強(qiáng)制要求，在使用上傳的數(shù)據(jù)前，需對(duì)其完整性、正確性進(jìn)行檢驗(yàn)，當(dāng)數(shù)據(jù)存在缺陷時(shí)提出警示，以便及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充完善，避免錯(cuò)漏流入下一環(huán)節(jié)。

5.結(jié)語(yǔ)

信息化有利于提高勘察工作效率和勘察成果質(zhì)量，是勘察人員、勘察單位和監(jiān)管部門(mén)的得力手段，推行信息化是鉆探質(zhì)量和進(jìn)度管理的必然趨勢(shì)，而標(biāo)準(zhǔn)化則是信息化的基礎(chǔ)和必要條件。本文對(duì)鉆探數(shù)據(jù)內(nèi)容、鉆探作業(yè)流程、鉆探數(shù)據(jù)流的特點(diǎn)、鉆探數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化的原則、數(shù)據(jù)異常規(guī)則的建立等進(jìn)行了深入剖析，對(duì)建立鉆探數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、推進(jìn)勘察信息化管理工作，有一定的參考和借鑒價(jià)值。信息化在工程勘察領(lǐng)域的應(yīng)用，是近些年才逐漸開(kāi)始的，其普及尚需時(shí)日。在工程勘察信息化應(yīng)用方面，已出版可供參考的資料甚少，需要更多同行總結(jié)并分享更多有借鑒價(jià)值的資料和案例，以促進(jìn)行業(yè)的共同發(fā)展。