危大基坑工程安全专项方案知识重用方法及其关键技术研究

Dangerous foundation excavation is a complex and high-risk activity. Scientific and reasonable construction technical plan for safety is a kind of important documentation and technical supports for guaranteeing construction safety. However, there are many challenges in the development and reuse of the construction technical plan for safety in practice. The key problem is the lack of a reuse approach, which considers the characteristics of knowledge of construction technical plan, supporting knowledge reasoning and retrieving, and is with optimization and real-time evaluation. Aimed at above problems, this research studies the knowledge retrieval by using the modified kNN model, considering the fuzziness of characteristics and nonlinearity of candidate solutions of the construction technical plan. Then, the optimization of the construction technical plan based on the uncertainty and dynamics of construction activities is developed. Further, the real-time evaluation for the construction technical plan based on the analysis of construction scenes is proposed, ensuring the strict implement of the plan. This research is innovative in knowledge reuse method of construction technical plan and its application. The outcome can promote the long-term mechanism of the management of dangerous foundation excavation based on the construction technical plan. It is of great practical significance to the safe construction of China.

危大基坑工程建设是一项复杂的高风险活动，科学合理的安全专项方案是保障施工安全的重要依据和技术支撑。而专项方案编制与重用在实践中遇到了诸多挑战，核心是目前缺乏考虑影响专项方案知识重用特点的专项方案知识推理检索、深化优化和实施评价等全过程管理重用方法。为此，本研究首先针对专项方案特征模糊性及其与候选解的非线性特点，研究基于改进kNN法的专项方案知识推理检索方法；在此基础上，研究基于现场不确定性和动态性信息反馈的专项方案深化优化方法；最后，提出基于施工场景解析支持的专项方案实施评价方法。本研究有利于推动施工方案知识重用方法与应用的创新，其成果可促进专项方案指导下危大基坑工程安全管理长效机制发挥，对我国建设工程安全生产有着重要的现实意义。

重大基础设施工程项目中危大基坑工程施工往往面临场地环境复杂、技术要求高、安全风险防控难度大等问题，是典型的高风险施工活动。蕴含理论计算支持与工程师经验融合制定形成的安全专项施工方案是保障施工安全的重要技术支撑和指导依据。针对危大基坑工程安全专项方案编制与重用实践中工程问题背后的科学问题，本项目基于知识管理、风险管理、优化决策等理论与方法，考虑影响专项方案知识重用影响因素，系统开展基于以往专项施工方案案例与施工现场信息双驱动下的专项方案知识信息表达规则、推理检索方法、深化优化模型及实施评价机制等方法及关键技术研究。在系统分析危大基坑工程专项施工方案知识重用管理过程基础上；基于知识元和框架法，构建面向重用需求的危大工程专项方案重用知识信息常规表达规则以及BIM环境下语义扩展表达规则方法。以案例推理理论和相似度度量为基础，引入区间二型模糊逻辑法对模糊属性取值计算分析，构建了多维情景下综合k近邻相似度计算检索推理模型。考虑施工现场活动动态性及不确定性，系统分析专项方案优化决策过程，基于贝叶斯网络和多目标优化方法，构建满足施工现场抗风险能力的安全专项方案多目标优化模型，求解专项方案安全风险管理组合措施集。针对安全专项方案落实与实施问题，基于风险评价方法、能量转移理论及工程物联网技术，融合施工现场解析与施工巡视信息，构建了面向安全专项方案实施落地与实施效果双重评价管理机制、安全风险防控技术与管理体系。本项目研究有利于推动安全专项方案知识的重用和优化管理，并促进专项施工方案落实实施，为安全专项方案指导下的危大工程安全管理长效机制提供理论方法和技术支持；以期有效保障危大基坑工程施工安全，提高重大基础设施项目危大工程安全管理水平。