高速公路工程地质勘察实时多项目管理系统的开发与应用

彭建湘， 李国林， 聂 伟

(1.湖南省交通运输厅规划与项目办公室， 湖南 长沙 410029；2.湖南省交通科学研究院有限公司， 湖南 长沙 410015)

0 前言

工程地质勘察是高速公路项目建设过程中的一项基础性工作，其质量好坏直接关系到工程能否顺利建设和安全运营[1]。由于高速公路工程地质勘察外业工作场地主要为线状走廊带，具有作业范围广、环境变化大、勘察手段杂、外业时间长、原始数据多、质量安全监管难等一系列特点[2]。

随着新型信息技术的快速发展，通过对岩土勘察进行信息化、智能化改进，强效保障勘察质量、缩短勘察工期、提升勘察施工经济效益已经成为未来发展趋势，国内学者开展了一系列探索。丁海兵[3]总结了地质勘察信息化特点，提出地质勘察系统设计与应用方法，并利用地理信息系统(GIS)构建信息勘察平台。杨锡鎏等[4]开发了基于CS架构的岩土勘察计算机辅助系统，该系统可提供勘察数据整合及处理、三维地质建模、 勘察成果统计分析、数据检查和校审等功能。李禄维[5]设计并实现了岩土工程勘察地下空间信息管理系统，完成了工程管理、数据处理、基础库、综合信息展示、工程审核、成果图等功能模块。2020年5月，住房和城乡建设部制定了《房屋建筑和市政基础设施工程勘察质量信息化监管平台数据标准》(以下简称《数据标准》)，对采用信息化手段加强建设部门勘察监管提出较为详细的标准。该标准也为高速公路工程地质勘察管理工作依托新型信息化技术进行实时信息化监管改革指明了方向。目前，国内各地在《数据标准》的基础上，针对本省工程勘察特点和监管难点，先后研发建立了适合本省情况的工程勘察信息化系统[6-10]，如表1所示。

但总体来看，国内交通行业工程地质勘察监管信息化平台研发相对滞后，且存在如下问题和不足： ① 数据缺乏共享：当前大部分工程勘察系统与建设阶段、运营阶段的信息系统未形成业务互通和数据共享，数据孤岛现象严重。②现场监管缺失：大部分工程勘察系统未应用5G移动互联网、GIS技术和全球定位系统，系统只具备简单的内业数据填报功能，未实现现场勘探数据实时采集和实时监管。③项目监管不严：当前多数工程勘察系统仅应用于单个项目，不能实现全区域、多项目的数据统计分析，主管部门对于工程勘察项目缺乏有力的信息化手段来实现对整体质量、进度等的监管。

表1 国内典型工程勘察信息化系统情况省份/直辖市系统名称概述河南工程勘察质量信息化管理系统系统由4个平台和4个APP共同组成,涵盖外业数据现场编录和内业数据整理,全过程监管外业行为和外业内容广东项目勘察信息化综合管理平台勘察外业描述信息化及基于BIM+GIS技术的勘察信息化管理常态化应用,可推进项目精细化管理,目前该监管平台正在试运行广西工程勘察信息化管理系统系统由“广西勘察APP”、“工程勘察企业工作平台”、工程勘察质量监管平台和系统运维平台共同组成,涵盖从外业数据现场编录到内业数据整理、外业行为和外业内容监管全过程。重庆工程勘察项目信息系统由“市内勘察设计企业信息管理系统”“市外勘察设计企业信息报送平台”“工地勘察实验室管理系统”等组成。

本文以高速公路工程勘察为背景，利用5G移动互联网、GIS等技术，进行高速公路工程地质勘察实时多项目管理系统研发，搭建了PC端及移动APP端，并探讨了其实际应用效果和创新特色，旨在推动勘察全过程监管和勘察质量管理水平，促进湖南省高速公路工程信息化发展。

1 系统建设总体思路

工程勘察信息化系统应满足施工单位、监理单位、政府主管部门的业务需求，体现实时监管和多项目同步管理的特点，主要包括以下几个方面的功能。

1)勘察单位外业基础数据采集信息化：以标准化、清晰化、表格化的固化管理为目标，强化对地质勘察作业全过程进行实时监管，做到过程留痕、数据累积、可追溯。

2)监理单位的监理过程实时可视化：监理单位对于施工单位现场作业的监管可以做到管控清晰、过程固化、明责倒查。

3)主管部门管理智能化和数字化：信息化平台为多项目管理系统，方便政府主管部门在管辖区域内对多个项目的工程质量、进度等数据进行统计分析。

系统总体功能结构如图1所示。

图1 系统总体功能结构

2 系统主要功能

2.1 基础数据和勘察数据实时采集

可实现建设单位、监理单位、勘察设计单位信息录入及管理，同时建立以移动端为主的外业APP，方便基础数据采集。移动端上信息数据可保存在本地设备，并通过5G移动通讯网络实时上传至云端数据中心;同时提供离线登录及缓存，解决山区等网络信号不强的作业区域的信息录入。采集录入信息包含：时间、天气情况、作业位置、经纬度、消息预警、附件(关于钻探照片及视频)以及状态(质量合格或不合格)。数据采集系统流程如图2所示。

图2 数据实时采集流程

2.2 勘察质量实时管理

包括消息预警、质量管理、监理过程管理、终孔报验管理、数据统计等功能。

1)设置阈值，对计划完成进度和不达标比例进行预警，消息同步发送至监理、业主单位相关人员。

2)系统可通过照片自动识别勘察单位工序完成情况并生成台账；系统内置 AI 分析系统结合人工可对钻芯数量及长度进行综合判定。

3)作业过程，由监理单位采取旁站、巡查、验收等方式，并通过定位、上传照片、填写意见等手段对作业过程实施全方位监管。

4)勘察单位填写报审基础信息，填写工程量及上传照片发起审批流程，由相关责任人完成流程审批，形成终孔工程量。系统与外业APP数据同步，自动统计用户本计划完成、本月已完成和不达标作业点等信息，生成报表。

2.3 计划进度实时管理

多维度展示项目的进度、合同情况、未达标作业情况等数据，并支持从项目到作业点、勘察设计单位的数据调取功能。根据不同的用户权限拥有相应的门户和功能。

1)计量管理：勘察单位从交工申请管理列表页面，系统自动汇总计算交工数据，发起审批流程，由监理单位、业主单位责任人完成流程审批。

2)计划进度管理：提供进度数据看板，根据工程清单，系统自动编制当周计划。与移动端数据同步，实时同步各个作业点的完成进度、不合格情况。

2.4 设备实时管理

设备管理以计划、运行、维护、维修、巡检等管理为主，对设备进行实时把控，对每台钻机设备的作业情况按天计数，按周进行统计并形成报表。构建设备管理树，自动形成设备履历档案。勘察设计单位可对设备数量进行实时动态的监管，掌握维护、维修状态中的设备数量。

3 系统应用

系统APP端和PC端均采用JAVA语言进行开发，数据库采用MYSQL，本系统的总界面如图3所示。系统在湖南省益常高速、零道高速和耒宜高速等建设项目的勘察中得到应用，具备实时多项目管理的特点，各项目位置在GIS地图上显示，具有权限的人员可通过系统查看全省勘察项目分布、进度、完成情况等关键数据，进行实时监督。以下以益常高速为例介绍本系统应用情况。

图3 系统总界面

3.1 工程概况

湖南省益阳至常德高速公路扩容工程(以下简称益常高速)，路线全长约93 km，在第1合同段(K0+000～K40+246 km)的勘察过程中应用了工程地质勘察项目实时管理系统。第1合同段路线起于长益高速扩容线笔架山互通，自北绕过益阳城市规划区，于汉寿县龙潭桥顺接第2合同段。沿线分布主要为第四系地层。其中，K0+000～K1+000、K20+300～K40+400段分布第四系更新统黏性土、砂类土、圆砾、卵石。K1+000～K20+300段上部分布第四系全新统地层,厚度约15～20 m左右，主要为黏性土、砂类土、碎石类土;下部为第四系更新统地层，主要为黏性土、砂类土、圆砾、卵石。

3.2 勘察外业资料采集及监管

在该项目中，利用移动端采集勘察信息，系统中存储了大量勘察外业资料，勘察、监理全过程留痕，确保勘察质量，保证工程质量溯源能明确到责任人，平台上可以直接调取现场勘察的照片和视频记录，实现实时监管。

3.3 平台进度管理

在该项目中，以审批后的计划工作量为基础，根据设备数量、施工难度、单孔施工周期等，按周或日进行进度计划，对项目进度进行实时管理和查询(见图4)，同时可以对进度情况进行统计。

图4 进度计划查询

3.4 平台履约及设备管理

通过履约管理模块，同时对勘察、监理单位投入的技术力量进行人员履约实时管理，对勘察单位投入的设备情况进行设备履约管理，结合项目进度，合理调配资源(见图5)。

图5 设备实时管理

该系统可对益常高速建设项目勘察进展情况汇总、集中展示，建立了管控清晰、过程固化、明责倒查的工作机制，实现了勘察质量、进度、履约等关键环节、关键工序的信息化监管，提高了勘察监管工作效率，提升了益常高速公路建设的科技含量。

4 结论

本系统利用5G互联网及大数据、云端储存等新信息技术，推动了高速公路工程地质勘察信息化建设，改善了行业管理和业务协同，集中管理和统一规范了行业信息资源，提升了行业公共服务和宏观决策水平，真正做到了“有迹可循、实时监管”，顺应了国家新基建、优化社会资源调配的现实需求。本系统的创新特色有：

1) 数字外业：利用移动端进行纯数字化外业记录采集，提升外业数字化水平，缩短外业工作周期。通过系统提供的模块和管理模式，可实现外业工作标准化，减少外业工作资料收集的遗漏。

2)协同作业：实现外业各组协同、内外业协同，勘察方与设计、监理、业主各方紧密衔接，避免了管理工作脱节、交叉重复，节约了勘察工作生产成本。

3)多项目实时监管：参建各单位人员根据自身职责可以对单个或多个地质勘察工作的质量、安全、进度及人员与设备等进行实时监管，极大地减少了监管工作难度，节约了监管成本。