基桩钻芯法检测内外业一体化作业系统的开发与应用

郭善椿，李坚龙，杜志铭

（佛山市南海区建筑工程质量检测站，广东 佛山 528000）

0 引言

当前基桩钻芯法检测主要沿用传统的工作模式，由外业人员通过纸版报表记录现场钻探数据，由编录人员对芯样进行现场描述并取样，再由内业人员对数据进行大量重复性的整理工作。这一过程中，内外业工作人员对检测数据的反复记录不仅要耗费人力物力，而且容易产生数据错漏等问题；同时由于基桩钻芯法现场钻探时间长，多台钻机班组同时作业，钻探外业情况复杂，加之钻芯法检测所具有的隐蔽性及时效性，现场质量管控难度较大，检测管理人员普遍采用现场巡视监控检查的方式，难以实时掌握检测现场动态。随着现代通信技术的应用，通过信息化新技术可有效提高基桩钻芯法检测内外业的工作效率，并有效加强现场作业质量管控。

针对当前基桩钻芯法检测数据采集和管理存在的问题，本文设计了基桩钻芯法检测内外业一体化作业系统信息化解决方案，基于 Android 移动终端研发了基桩钻芯法检测外业数据采集 App，通过前后端分离模式研发了 Web 端基桩钻芯法检测管理系统，并通过实际工程项目开展了系统功能应用。应用表明该系统实现了检测数据的数字化采集，现场数据、影像、定位及各班组工作状态的实时上传、并自动生成检测报告，极大减轻了内外业作业人员的的劳动强度，提高了检测结果的时效性及可靠性，实现了钻芯法检测全过程的实时动态质量监控［1-4］。

1 系统设计

1.1 总体设计

基桩钻芯法检测内外业一体化管理系统由外业数据采集 App 及 Web 端基桩钻芯法检测管理系统组成，主要功能包括用户管理、委托管理、检测管理、报告管理、收费管理、统计查询等功能模块。用户权限设计包括超级管理员、部门负责人、项目负责人、质量监督员、检测员、资料员、机长七种用户身份，每种用户依角色不同所具有的权限不同，金字塔权限设置，移动端人脸识别验证登陆，防止越权操作。用户依权限对检测项目进行协同管理，数据可批量导入生成委托单、钻孔信息等，管理人员的现场踏勘、现场安全检查、现场质量监控情况均可使用电子化登记并上传现场水印照片，还可供后台查询并自动化整理留存电子档案。通过检测数据采集 App 和 Web 端基桩钻芯法检测管理系统的互通互联，使检测内外业协同进行，从而实现了检测数据实时上传、同步共享，并减少了检测数据的重复性录入，提能提效更提质。

1.2 数据采集 App 设计

数据采集 App 主要包括任务的获取与确认、数据采集提交等功能模块。App 基于 Android 移动终端采用 Kotlin 语言开发，检测数据采集 App 采用网络和离线两种工作模式，通过 SQLite 数据库支持本地存储数据和离线功能。用户可自动联网获取所分配的检测项目，任务确认后就可以看到所分配检测项目任务的相关信息，如项目名称、桩号、孔号、桩径、桩长、坐标等。

钻探电子班报表操作流程：机长进场确认后，就可以通过选择的方式选择桩孔号进行现场钻探取芯，系统还通过颜色对桩孔号的钻探状态进行分类，如图1 所示。为了确保抽检样品桩号的唯一性，App 还通过自带基于 LBS 的移动终端移动网络进行实时定位，现场钻机就位后，须用钻芯采集仪（数据采集 App）在桩头的正中心进行实时定位（见图2），当实时定位出来的坐标信息与提前录入系统桩位的坐标误差超过一定范围值时，系统会自动预警并提示检测管理人员跟进。电子版报表采取简易录入方式，桩位确认后就可以通过选择式下拉菜单填写好开孔位置、钻机架空、开孔桩顶标高、孔径等相关信息，以后每个回次只要量好“下钻余尺”“提钻余尺”“岩芯长度”输入数据采集 App 并上传回次的水印照片即可（见图3），后台会根据实时上传的数据自动生成班报表。当钻探过程有异常情况时，需在备注信息栏中进行备注，备注后后台会自动对异常备注进行预警提示。

图1 钻孔钻进状态

图2 开孔孔位录入及 GPS 桩位确认

图3 回次录入

芯样现场电子编录流程：App 将现场编录进行了优化，把编录内容按缺陷描述、芯样特征及沉渣、持力层、桩身取样、持力层取样分成五大模块，分别设置下拉菜单进行勾选式编录，当芯样特征需要特别描述时还以通过“其他”选项进行人工描述，现场芯样照片的采集通过 App 自带的拍照功能，对现场芯样进行水印拍照并上传。现场编录完成以后，数据自动同步到云端服务器，就可以实时对检测数据进行数据分析，避免了传统现场纸质编录，回来还要重新输入电脑的繁琐过程（见图4、图5）。

图4 现场编录之缺陷描述

图5 现场编录之持力层

1.3 Web 端基桩钻芯法检测管理系统

Web 端基桩钻芯法检测管理系统主要包括用户管理、委托管理、检测管理、报告管理、收费管理、统计查询等功能模块，依托云存储、云计算的协同作用从而实现检测项目的信息化动态管理。Web 端管理系统主要的功能模块构成及其功能简介如下。

委托管理模块主要由工程概况录入和委托单录入两部分组成。每个项目的工程概况及工程编号均是唯一性的，原检、扩测、二次扩测及验证等均可重复调用工程概况的信息；委托界面可录入也可批量导入新建工程的委托信息及工程概况，还可以通过线上委托，实现委托方远程自主委托功能。

检测管理模块由工作安排、踏勘记录、检测数据、劳务管理等组成。该系统已实现检测管理的信息化，从项目入场前的工作安排到项目完成后的劳务退场，全程可实现检测的电子化、信息化和动态化管理。检测管理通过 Wed 端或微信小程序可实现检测管理的线上或移动办公（见图6），线上安排检测任务，任务下达后手机App 或微信小程序均可自动提醒有新的工作安排；现场检测管理情况如现场踏勘、现场技术交底、现场质量监控等均实现电子化记录并上传现场水印照片，还可以对检测现场管理情况进行统计查询，有针对性地做好检测现场的管理工作。

图6 移动办公之小程序

质量监控管理模块通过 App 采集到的数据实时上传并与 Web 端的互联互通，协同共享，从而实现基桩钻芯法检测全过程的实时动态监管。传统的钻芯法检测工作人员劳动量大，人为性强，缺乏有效的监管工具，加之钻芯法检测所具有的隐蔽性和不可复原性，本文系统通过“互联网+检测”，采用数据采集 App，使采集到的原始数据无法随意更改，更改留痕，在钻探过程中对每一个回次都进行时间记录及影像记录。根据日期区间或者项目特点，管理人员在 Web 端或微信小程序上都可以随时随地查看钻进深度、芯样照片及其相对应的时间，系统还可以对异常进尺、异常钻进时间、异常芯样照片进行预警提示，从而实现检测全过程的可溯源性，确保了源数据的真实性与可靠性。（钻探全过程实时动态监控如图7 所示）。

报告管理模块由数据分析、报告编制、校核、审核、审批、上传、查看等组成。传统的钻芯法检测内业需要输入大量繁琐的现场记录、芯样照片、芯样抗压强度等信息，再依相关标准规范逐孔逐桩进行分析评价，劳动强度大，时效性滞后明显。本系统数据分析界面将自动上传的现场编录信息与自动提取的抗压强度，逐孔逐桩地浓缩在同一个界面上，通过简单的下拉式菜单，就可以对桩身描述、桩身类别、桩身强度、桩底沉渣及其持力层岩土性状进行综合鉴别与判定，极大简化了数据分析及桩身质量评定的复杂性，数据分析完成以后，通过简单插入必要的委托及相关资料就可以一键自动生成检测报告。此外，本系统还具有检测报告线上审批、电子化签名、线上签发报告等功能，从而实现报告管理的电子化（见图8、图9）。

图8 钻探全过程实时动态监控

图9 数据分析

图10 检测报告之钻芯法检测成果表

2 工程应用效果

该系统在 2022 年 1 月～6 月份对佛山某区 104 项基桩钻芯检测项目开展了实际应用，期间共完成桩数 941 根、孔数 1 311 个，累计完成进尺 29 713.56 m。表1 为主要应用结果统计情况，相对于传统的作业方式，采用本文方式时现场钻进班报表及芯样现场编录表的效率都得到了质的提高，出具正式报告时间也比传统方式减少了一半，大大提高了检测的时效性，而且通过数据的实时上传，保证了检测的质量和检测过程的可追溯性。

表1 应用测试比对表

3 结论

本系统基于 Android 移动终端和 Web 端云平台的互联互通，协同共享，从而实现了基桩钻芯法检测野外现场作业的无纸化信息化，文字影像数据的实时上传实现了钻芯检测的全过程实时动态监控，检测全过程留痕，数据共享并一键自动生成检测报告，极大程度上减轻了内外业作业人员的劳动强度，提高了检测数据的时效性及可靠性。与传统作业相比，本系统有以下优势。

1）班报表的电子化。数据采集 App 通过网络和离线两种工作模式，能够支持基桩钻芯法钻探数据的电子化采集、存储及上传，结合勾选式下拉菜单+模板化编录，大大提高了检测作业的工作效率，减少了人工带来的数据错漏，减轻了检测人员的劳动强度。

2）检测管理的信息化。系统通过采集回来的数据，利用云存储、云计算的数据化驱动，能自动生成各种图文成果，能自动统计各种计算表格，实现从数据化采集到深层次的数据分析，提升了检测各环节的效率，降低了人力成本，提高了检测的管理水平。

3）质量监管的全程化。系统通过“互联网+检测”，实现了检测全过程的实时动态监控管理，实现了全过程的可溯源性，确保了源数据的真实性与可靠性。系统通过数据的实时上传+识别关键词+抓取关键步骤，可以随时随地掌握检测现场的实时钻进动态，封堵了钻探过程的真空状态，可以有效地对机长的行为进行监控和威慑，确保了钻芯法检测的质量。

4）检测报告的自动化。系统通过友好的数据分析界面，勾选式下拉菜单，经过简单的数据分析及处理，即可一键自动生成检测报告，极大减少了报告中的人为错误，大大提高了报告编写的速度，真正实现了报告管理的自动化。

该系统如依托 5 G 通信，将全过程视频录像整合到本系统，将视频监控、钻芯检测关键节点进行实时预警、检测数据智能研判等功能有待进一步完善。该系统为行政主管部门对检测行业的管理提供了一种新途径，从而真正实现为建筑工程质量保驾护航。Q