鉆孔數據標準化關鍵問題研究

■廣西交通設計集團有限公司 唐正輝 李世明

廣西新發展交通集團有限公司 潘榮建

鉆探，利用機械設備或工具在巖(土)層中鉆孔并取出巖(土)芯(樣)了解地質情況，是巖土工程勘察最直接、最重要的手段。傳統的鉆探數據采集、記錄、上機過程，存在大量簡單重復性操作，耗時耗力，嚴重影響工作效率。此外，傳統的記錄過程缺乏透明性和可追溯性，使得第一手資料的真實性、完整性、可靠性難以得到保證，成為影響勘察成果質量的突出問題。隨著云計算、大數據及物聯網技術的的迅猛發展，使得對工程建設涉及到的勘察、設計、施工工作的信息化管理成為可能。朱合華等[1]基于相關研究成果，提出了地下工程分類體系及數據化標準實現方法；李曉軍等[2]基于城市地下空間發展所涉及到的相關數據特征和調查資料，提出了城市地下空間標準化發展現狀及趨勢；羅登昌等[3]從堤防工程特點出發，提出了堤防工程數據標準化的3個主要內容，并給出了具體的實現流程；趙冬青[4]從軌道交通工程勘察設計院的實際業務需求出發，提出了軌道交通工程勘測數據信息管理系統的搭建框架、實現流程，并給出了實際測試效果；郭凡[5]提出了一種針對市政工程的地質資料管理平臺，并詳細介紹了平臺的設計思路、操作流程及使用效果。上述關于工程數據標準化、信息化方面的研究成果及提出的管理平臺，多處于理論框架及初步運營階段。聚焦工程勘察領域，北京、上海、廣西等地區住建行業已開始推行勘察質量信息化管理，目標側重于質量監管；一些大型勘察設計企業則側重于生產需求，探索勘察信息化管理，旨在提高工作效率和成果質量，實踐方面作出了許多有益的探索，然而關于普適性的理論研究、標準化建設方面的成果資料尚較為缺乏。本文就鉆探數據內容、鉆探作業流程、鉆探數據流特點、建立鉆探數據標準的原則、數據異常規則等核心問題進行深入剖析，提出建立鉆探數據標準的基本要點，以期為實現鉆探工程數據標準化、信息化提供參考。

1.鉆探數據內容

數據作為基礎對象，鉆探信息化首先要明確的問題包括哪些數據為必要的基礎數據、數據的格式以及相互之間的關系。一般而言，與鉆探相關的數據主要包括人員、項目、鉆孔、測試、取樣試驗、項目管理等。

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、在項目中的角色等，其中，角色分為領導、管理人員、機長、工人、記錄員、編錄員、項目負責、現場負責、測量、設計、復核、審核、審定、監理、業主等，需根據系統管理的特點靈活設置。根據企業管理的需要和作業流程，可能還會把更多的人力資源信息、經營管理信息、相關方信息納入系統。

需要說明的是，人員分為企業全員信息庫、項目組成員兩個層級，項目組成員及各自角色通常是在項目組成立時，從企業全員信息庫中指派，二者有著映射關系，保證一致性。

1.2 工程項目信息

工程項目信息通常包括項目名稱、項目地點、行政歸屬、類別、規模、年限、合同號、內部管理號、相關合作方等。對于公路、鐵路等大型線路工程，通常需建立樹狀結構的項目層級，在整個大項目下分標段、分路橋隧等類別，其下再建具體工點項目。

1.3 鉆孔信息

鉆孔信息一般包括鉆孔名稱、孔口坐標、鉆孔深度、鉆孔類別、開孔日期、回次記錄、地下水、終孔日期、封孔狀態、編錄信息（分層、定名與描述等）、巖芯照片、相關人員作業過程記錄等。

1.4 測試信息

測試信息主要指在鉆孔內進行的原位測試數據，如標準貫入試驗、重型動力觸探等，相關信息包括測試深度、測試數據、測試人、日期等。

1.5 取樣試驗信息

取樣試驗信息主要包括巖樣、原狀土樣和擾動土樣，記錄信息包括樣品編號、采樣深度、取樣人、送樣人、試驗項目和試驗結果等。

1.6 項目管理信息

除人員分工外，項目管理過程形成的相關記錄，也是勘察工作重要的項目信息，包括技術與安全交底記錄、測量相關記錄、各類通知單、互提資料單等管理類信息。

2.鉆探外業工作流程與數據流

鉆探信息化管理的對象包括過程要素與成果要素，其管理的要點取決于數據流，即數據由誰于何時以什么形式提出，往下游如何影響相關要素等，而鉆探外業數據流取決于作業標準流程及數據自身的結構特點。

2.1 鉆探外業工作流程

鉆探外業工作流程總體如圖1所示，工作流程決定著鉆探數據元素產生的時間、地點及其提供者等相關信息。

圖1 鉆探外業流程

2.2 鉆探外業數據流

鉆探外業關鍵環節的數據流大致如表1所示。

表1 鉆探外業關鍵環節的數據流

3.數據項及其格式標準化原則

無論是從整個國家、行業，還是從勘察企業自身來考慮，鉆探數據的積累、整合和共享利用，無疑將成為未來關注的焦點。為了實現這一目標，需要使不同時期、不同地域、不同人員負責的不同項目所獲取的數據具有相同的結構和特征，即鉆探相關數據需作標準化加工處理。

鉆探數據標準化處理工作有以下兩種情況：一是對沒有建立標準之前就已經獲取的非標準數據，進行標準化加工，并錄入標準數據庫；二是有了標準之后，直接按標準進行數據收集與整理。前者是針對歷史數據的處理，工作量巨大，而后者得益于信息化手段，在獲取數據的同時，同步實現標準化，多快好省。因此，在行業內建立數據標準迫在眉睫。

考慮到數據管理與應用的需求和特點，建立鉆探數據標準宜遵循以下原則：

一是全面原則。數據標準應覆蓋所有必要的數據元素，避免遺漏重要數據，保證數據內容與結構的完整，保證數據在采集、錄入、訪問過程中無缺陷。

二是通用性與個性化統一原則。數據元素的取舍與表述，應考慮數據提供者和使用者的不同，考慮應用的目的、應用范圍的大小等因素。關鍵數據元素是必不可少的，其結構也應相應固化，比如鉆孔孔號、孔口坐標、孔深等信息，這樣的元素應是標準化的。而開孔照片、終孔視頻等信息，則需根據管理、使用的需要，作為可選數據進行采集與管理，其形式亦可為個性化的。數據元素的必要性及形式規格選擇，應在考慮行業共性特點及要求的基礎上，兼顧相關單位與具體人員的個性需求，做到共性與個性的辯證統一。

三是釋義明確原則。作為數據的對接、整合與共享的對話基準，數據標準必須準確無誤，共性數據元素的定義必須明確、無分歧，確保任何一個從業者去采集、提供、訪問或應用數據時，其理解是一致的，以免造成誤讀。

四是可追溯原則。為建立對數據來源及可靠性的考查機制，數據的采集、錄入、修改與整合的整個過程應具有溯源功能，保證過程的可追溯性?？勺匪菪允琴|量管理、釋疑與核查必須的保障機制，為實現數據的溯源功能，需要對數據的采集、錄入、修改過程進行全面留痕，將記錄人員、時間、地點、事由等關鍵信息進行整合綁定。

五是可拓展原則。通過項目的不斷積累，勘察數據的體量自然會越來越大。此外，隨著行業和時代的發展，數據類型也會有所創新和演變，這就要求數據的標準有可拓展性，保證數據的歷史兼容性。

4.數據異常規則

作為鉆探數據標準的補充，異常規則是為實現數據有效性檢驗、質量監管、全過程異常提示而建立的，通過系統自動校核、示警，可大幅提高勘察作業、管理的效率，改善成果質量。鉆探數據異常通常分為人員異常、地點異常、時間異常、數據缺項或格式錯誤等情況。

4.1 人員異常

在一個完善的信息化管理系統中，項目組成員一般都有明確的權限與分工，每個人可參與的工作環節、提供和編輯的數據元素及其時機，應該是流程化和相對確定的，不至于造成程序和角色的錯亂，即系統可通過標準化的流程和角色管理，避免出現大多數人員異常的情況。而對于人員刻意違規的操作，比如同一帳號在不同地點同時采集數據，就涉嫌造假，系統會提出警示，相關人員需進行核查。

4.2 地點異常

很多關鍵數據都具有位置屬性，數據理論位置與實際定位的偏距如果大于定位設備的精度，可視為地點異常。偏距允許值是地點異常的關鍵指標，它與定位設備直接相關，同時也受作業環境影響，其取值要充分考慮各種因素的影響。對孔位的放樣、復測及特殊情況下的移孔，定位精度要滿足相關規范的要求，一般要求達到毫米級；而復測孔位與設計孔位的偏距允許值，則應視結構物的設置情況與地質條件復雜程度等來確定，比如巖溶區的橋樁鉆孔要求不超出樁徑范圍，而碎屑巖區的橋樁鉆孔偏位則可相應放寬。對于鉆探過程中的記錄、編錄、拍照等信息，主要采用手機定位，定位精度較低，其偏距允許值通常可放寬到50m—200m。

4.3 時間異常

時間異常包括時間點先后異常及作業速度異常兩類。時間點先后異常指數據采集的時間與鉆探作業流程相矛盾的問題，包括采集時間早于數據產生的時間，或采集時間嚴重滯后，以及程序上前后顛倒等。作業速度異常指某一作業環節過快或過慢，超出正常范圍，比如巖土的鉆進速度過快，通常有造假嫌疑。時間異常反映出造假、采集不及時或操作不規范等情況。信息化管理系統自身應設置有流程強制機制，避免誤操作造成流程的混亂。同時，對上傳數據的時間合理性進行判別，對異常情況提出警示，供相關人員核查處理。

4.4 數據缺項或格式錯誤

標準體系中，對重要信息（必填項）及其格式均應有強制要求，在使用上傳的數據前，需對其完整性、正確性進行檢驗，當數據存在缺陷時提出警示，以便及時進行補充完善，避免錯漏流入下一環節。

5.結語

信息化有利于提高勘察工作效率和勘察成果質量，是勘察人員、勘察單位和監管部門的得力手段，推行信息化是鉆探質量和進度管理的必然趨勢，而標準化則是信息化的基礎和必要條件。本文對鉆探數據內容、鉆探作業流程、鉆探數據流的特點、鉆探數據標準化的原則、數據異常規則的建立等進行了深入剖析，對建立鉆探數據標準、推進勘察信息化管理工作，有一定的參考和借鑒價值。信息化在工程勘察領域的應用，是近些年才逐漸開始的，其普及尚需時日。在工程勘察信息化應用方面，已出版可供參考的資料甚少，需要更多同行總結并分享更多有借鑒價值的資料和案例，以促進行業的共同發展。