CN115879821B - 一种基于多源异构数据的基坑工程施工质量评估方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于多源异构数据的基坑工程施工质量评估方法，本发明属于基坑工程施工的施工质量控制领域，包括：获取基坑工程的图纸、施工组织计划和施工过程数据，基于所述图纸和所述施工组织计划建立基坑工程质量评价体系；基于所述基坑工程质量评价体系选取质量评价指标；基于所述质量评价指标划分质量指标等级、确定质量指标阈值，得到基坑质量评判标准；基于所述基坑质量评判标准，输入所述施工过程数据，计算指标权重值；基于所述指标权重值，计算得到施工质量评价等级。本发明可对基坑工程施工质量进行评估分析，通过掌握基坑工程的施工状态并提供建议。

Description

一种基于多源异构数据的基坑工程施工质量评估方法

技术领域

本发明属于基坑工程施工的施工质量控制领域，特别是涉及一种基于多源异构数据的基坑工程施工质量评估方法。

背景技术

随着我国城市人口密度的不断增加和城市建设的发展,合理地开发与利用地下空间是城市可持续发展的要求，基坑工程发挥着极其重要的作用。在基坑工程施工过程中，由于地形地质条件复杂，导致施工难度增大并且具有很强的不确定性，存在边坡失稳、塌方、渗漏水等潜在危险。近些年，基坑工程施工事故时有发生，造成严重的人员伤亡及经济损失。基于此背景，对基坑工程施工质量的评估及控制具有重要的意义。

现有的评估方法有多种，如：层次分析法、模糊层次分析法、模糊综合评价法、熵权法等。这些方法虽然说比较成熟，但指标权重均是人为给定，使得评价结果具有极强的主观性。另外，现有评估方法基本上采用的是单指标评估方法，未考虑数据之间的耦合性，评估结果往往比较片面。由此，本发明提出一种基于多源异构数据的基坑工程施工质量评估方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于多源异构数据的基坑工程施工质量评估方法，以解决上述现有技术存在的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种基于多源异构数据的基坑工程施工质量评估方法，包括：

获取基坑工程的图纸、施工组织计划和施工数据，基于所述图纸和所述施工组织计划建立基坑工程质量评价体系；

基于所述基坑工程质量评价体系获取若干质量指标；

基于所述施工数据和所述质量指标，计算各质量指标的指标权重值；

基于所述指标权重值，计算得到施工质量评价等级。

可选的，建立所述基坑工程质量评价体系的过程包括：按照基坑、构件集、构件由上到下的拆解顺序构建基坑工程质量评价体系，其中，基坑包括若干构件集，所述构件集包括若干单一构件。

可选的，基于所述单一构件的施工数据的类型划分质量指标，分别确定所述质量指标对应的指标阈值及质量指标等级；

其中，单一构件对应若干类型的施工数据，单一类型的施工数据对应若干质量指标。

可选的，所述施工数据的类型包括：历史数据、图像数据和实时数据；

其中，所述历史数据为施工单位纸质现场记录的纸质数据；

所述图像数据为所述施工过程图片经预处理，转化的具体数值；

所述实时数据为施工设备中传感器所监测的数据。

可选的，基于施工数据划分质量标准之前，还包括对所述图像数据进行预处理，过程包括：对所述施工过程图片进行灰度化、图像线性增强、泛洪填充进行目标提取，获得目标图像，将所述目标图像转换为数字数据。

可选的，计算指标权重值之前，判断所述施工数据与对应质量指标阈值的关系：

当所述施工数据大于所述质量指标阈值时，进行质量预警；

当所述施工数据小于等于所述质量指标阈值时，计算指标权重值。

可选的，基于熵权法计算指标权重值，计算过程包括：

基于质量指标等级，统计不同质量指标等级下各质量指标的数据数量，得到初始评估表，其中，所述初始评估表包括各质量指标的总数据量和各质量指标下各指标等级的数据量；

基于各质量指标的总数据量和各质量指标下各质量指标等级的数据量，分别计算隶属度，得到各质量指标对各质量指标等级的隶属度，基于所述隶属度，得到各质量指标的输出熵，基于输出熵得到各质量指标的差异度，基于所述差异度得到各质量指标的指标权重值。

可选的，基于所述各质量指标对各质量指标等级的隶属度和所述质量指标的指标权重值，得到各数据类型隶属度，基于所述各数据类型隶属度得到各数据类型输出熵，基于所述各数据类型输出熵得到各数据类型差异度，基于所述各数据类型差异度得到各构件权重值。

可选的，基于所述各数据类型隶属度和所述各构件权重值，得到各构件集隶属度，基于所述各构件集隶属度得到各构件集输出熵，基于所述各构件集输出熵得到各构件集差异度，基于所述各构件集差异度得到各构件集权重值；

基于所述各构件集隶属度和所述各构件集权重值得到施工质量评价等级。

本发明的技术效果为：

本发明通过现场原始数据确定各质量指标权重，避免了人为定义各质量指标的权重。

本发明中数据的选取具有多样性，不仅可以用历史数据和实时数据进行评价，还可以用图像数据进行评价。

本发明质量指标等级的确定采用单指标评判与多指标评判相结合的方式。

本发明的质量指标、质量指标阈值和质量指标等级等可根据具体工程灵活设置，方便不同工程的应用。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例中的工艺流程图；

图2为本发明实施例中的历史数据评价流程图；

图3为本发明实施例中的实时数据评价流程图；

图4为本发明实施例中的图像数据评价流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

实施例一

为解决现有评估方法的不足，本发明提供一种基于多源异构数据的基坑工程施工质量评估方法。该方法在整个评估过程中均依据施工现场的原始数据进行各风险指标权重的计算，其中原始数据包含了纸质记录数据、图像数据以及监测数据。此方法避免了人为主观性的干扰。

为实现上述目的，本发明涉及的一种基于多源异构数据的基坑工程施工质量评估方法。其具体过程包括建立基坑工程施工质量评价体系、质量指标的选取、指标阈值的确定及质量等级的划分、计算各质量指标的权重值和施工质量评价等级计算共五个步骤：

S1建立基坑工程质量评级体系

根据基坑工程的图纸以及施工组织设计建立基坑工程的质量评价体系，按照基坑→构件集→构件进行由上到下的拆解，按照构件→构件集→基坑由下到上进行质量评价。

S2选取质量评价指标

通过查阅文献、规范以及施工单位的验收记录，确定质量评价指标。

S3指标阈值的确定及质量等级的划分

根据与基坑工程相匹配的国家规范、地方规范和行业规范等规定，建立基坑工程施工质量等级以及各指标的质量等级评判标准。根据基坑→构件集→构件的顺序进行拆解，按照单一构件的数据获取类型进行指标的划分。所建立的质量等级及质量指标评判标准如表1和表2所示。

表1

表2

S4计算各质量指标的权重值

基于施工过程的记录数据、监测数据以及图像数据，采用熵权法计算各质量指标的权重。其中，历史数据采用施工单位纸质现场记录的纸质数据；实时数据采用传感器中监测的数据；图像数据先对图像进行预处理，继而将图像转化成具体数值。假设各质量指标的数据数量均为N，将各质量指标的数据根据表1给出的质量等级范围进行分类，并汇总出不同质量等级下各质量指标数据的数量，汇总结果如表3所示。

表3

采用熵权法计算各质量指标权重，具体步骤如下：

四级质量指标A_ijlr的隶属度q_ijlr,k：

其中，k为质量等级；m为质量等级的数量；x_ijlr,k为质量指标值在4级质量指标A_ijlr的评判属于质量等级中第k个级别的数量；p为质量指标的数据数量，也就是上述的N；q_ijlr,k为4级质量指标A_ijlr相对k级风险的隶属度。

四级质量指标的输出熵E_ijlr：

四级质量指标差异度G_ijlr：

G_ijlr＝1-E_ijlr 式(3)

四级质量指标权重W_ijlr：

三级质量指标Aijl的隶属度q_ijl,k：

三级质量指标的输出熵E_ijl：

三级质量指标差异度G_ijl：

G_ijl＝1-E_ijl 式(7)

三级质量指标权重W_ijl：

二级质量指标Aij的隶属度q_ij,k：

二级质量指标的输出熵E_ij：

二级质量指标差异度G_ij：

G_ij＝1-E_ij 式(11)

二级质量指标权重W_ij：

一级质量指标Ai的隶属度q_i,k：

一级质量指标的输出熵E_i：

一级质量指标差异度G_i：

G_i＝1-E_i 式(15)

一级质量指标权重W_i：

依次求解式(1)～(16)，即可得到每一级质量指标权重。

S5施工质量评价等级计算

根据S4计算得到的1级质量指标权重，可得到质量评价等级A为：

A＝W·Q 式(17)

其中，W为1级质量指标的权重向量；Q为1级质量指标的质量等级隶属度矩阵，表示为：

需要说明的是，表3中Ⅳ级不合格状态下各质量指标的数据数量均为0，是因为当某一质量指标数据超过质量指标阈值后，不再进行各质量指标权重和质量等级的计算，直接按质量等级Ⅳ级进行质量控制以及采取改善施工质量的措施。

本发明评估流程简单，含义明确，易于被大众接受，可较好的应用于现场工程。与前人研究相比，本发明利用现场原始数据作为质量指标权重确定的依据，得出的质量等级更加符合实际情况。

实施例二

本实施案例涉及的基于多源异构数据的基坑工程施工质量评估方法对北京城市副中心项目02B基坑盖挖逆作区西侧地下连续墙进行了施工质量评估，共六幅地下连续墙。评估的总体流程如图1所示。本案例先对历史数据、图像数据和实时数据分别进行了评估，然后将三种数据耦合并对单一构件进行评估，最后评价地下连续墙构件集的施工质量评估。历史数据、实时数据和图像数据的评估流程分别如图2、图3及图4所示。首先选取了施工质量评价指标，确定指标阈值并划分出质量评价等级，划分结果以施工质量清单表示，质量清单如表4所示。

表4

然后对三种数据进行评估。历史数据评估结果如表5所示。图像数据评估结果如表6所示，需要说明的是，图像数据需要对原图片进行预处理，预处理的步骤为导入原图→图像灰度化→图像线性增强→泛洪填充进行目标提取，处理后通过编程将图像转化为数字数据。实时数据的评估结果如表7所示。然后将三种类型数据进行耦合对单一构件的施工质量进行评估，最后对02B基坑盖挖逆作区西侧整个地下连续墙工程进行施工质量评估，评估结果如表8所示。

表5

表6

表7

表8

以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种基于多源异构数据的基坑工程施工质量评估方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取基坑工程的图纸、施工组织计划和施工数据，基于所述图纸和所述施工组织计划建立基坑工程质量评价体系；

基于所述基坑工程质量评价体系获取若干质量指标；

基于所述施工数据和所述质量指标，计算各质量指标的指标权重值；

基于所述指标权重值，计算得到施工质量评价等级；

基于熵权法计算指标权重值，计算过程包括：

基于质量等级，统计不同质量等级下各质量指标的数据数量，得到初始评估表，其中，所述初始评估表包括各质量指标的总数据量和各质量指标下各质量等级的数据量；

基于各质量指标的总数据量和各质量指标下各质量等级的数据量，分别计算各质量指标对各质量等级的隶属度，基于所述隶属度，得到各质量指标的输出熵，基于输出熵得到各质量指标的差异度，基于所述差异度得到各质量指标的指标权重值；

基于所述各质量指标对各质量指标等级的隶属度和所述质量指标的指标权重值，得到各数据类型隶属度，基于所述各数据类型隶属度得到各数据类型输出熵，基于所述各数据类型输出熵得到各数据类型差异度，基于所述各数据类型差异度得到各数据类型权重值；

基于所述各数据类型隶属度和所述各数据类型权重值，得到各构件隶属度，基于所述各构件隶属度得到各构件输出熵，基于所述各构件输出熵得到各构件差异度，基于所述各构件差异度得到各构件权重值；

基于所述各构件隶属度和所述各构件权重值，得到各构件集隶属度，基于所述各构件集隶属度得到各构件集输出熵，基于所述各构件集输出熵得到各构件集差异度，基于所述各构件集差异度得到各构件集权重值；

基于所述各构件集隶属度建立隶属度矩阵，基于所述隶属度矩阵和所述各构件集权重值得到基坑工程施工质量评价等级。

2.根据权利要求1所述的基于多源异构数据的基坑工程施工质量评估方法，其特征在于，按照基坑、构件集、构件由上到下的拆解顺序构建基坑工程质量评价体系，其中，基坑包括若干构件集，所述构件集包括若干单一构件。

3.根据权利要求2所述的基于多源异构数据的基坑工程施工质量评估方法，其特征在于，基于所述单一构件的施工数据获取若干质量指标，分别确定所述质量指标对应的指标阈值及质量指标等级；

其中，单一构件对应若干类型的施工数据，单一类型的施工数据对应若干质量指标。

4.根据权利要求3所述的基于多源异构数据的基坑工程施工质量评估方法，其特征在于，所述施工数据的类型包括：历史数据、图像数据和实时数据；

其中，所述历史数据为施工单位纸质现场记录的纸质数据；

所述图像数据为所述施工过程图片经预处理，转化的具体数值；

所述实时数据为施工监测设备中传感器所监测的数据。

5.根据权利要求4所述的基于多源异构数据的基坑工程施工质量评估方法，其特征在于，对所述图像数据进行预处理，过程包括：对所述施工过程图片进行灰度化、图像线性增强、泛洪填充进行目标提取，获得目标图像，将所述目标图像转换为数字数据。

6.根据权利要求1所述的基于多源异构数据的基坑工程施工质量评估方法，其特征在于，计算质量指标隶属度之前，判断所述施工数据与对应质量指标阈值的关系：

当所述施工数据大于所述质量指标阈值时，进行质量预警；

当所述施工数据小于等于所述质量指标阈值时，计算指标隶属度。