上海建工集團工程研究總院 上海 201114

地下工程風(fēng)險的難以預(yù)見性使其成為工程施工過程中安全監(jiān)控的重點和難點，而國外近百年的城市規(guī)劃發(fā)展方向證明，地下工程是城市建設(shè)可持續(xù)化發(fā)展的必由之路和必然方向。地鐵、地下步行道、地下停車場、地下道路、地下商業(yè)、地下文化娛樂體育設(shè)施、地下管線、共同溝、地下變電站的建設(shè)開發(fā)，揭開了新世紀(jì)的地下空間開發(fā)的熱潮。由此引發(fā)的安全事故和安全問題層出不窮。

工程管理和施工人員據(jù)此展開了工程監(jiān)測工作，并在人工監(jiān)測的基礎(chǔ)上發(fā)展了自動化監(jiān)測，開發(fā)了自動化采集系統(tǒng)。但是目前的自動化采集系統(tǒng)僅只有數(shù)據(jù)采集功能和在此基礎(chǔ)上的曲線效果，安全信息較單一，采集的數(shù)據(jù)不能及時的反映現(xiàn)場的安全情況，對工程安全的預(yù)警參考指導(dǎo)作用效果不明顯。上海建工集團根據(jù)以往在工程施工中遇到的各種問題，根據(jù)工程施工的現(xiàn)實需要開發(fā)了遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)并作了工程示范應(yīng)用（圖1）。

圖1 上海建工遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)

1 遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)[1-7]

遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)根據(jù)工程現(xiàn)場和系統(tǒng)功能需要分為2 個方面，即：可視化功能界面和數(shù)據(jù)采集分析平臺。

可視化功能界面主要包括地圖瀏覽、CAD測點管理、視頻監(jiān)控、工程概況、工程資料、安全評估。

數(shù)據(jù)采集分析平臺主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)匯總分析、曲線分析、預(yù)報警事件管理以及專業(yè)分析小工具。

1.1 可視化功能界面

可視化功能界面是遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的主要人機交互界面，遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)在完成工程初始配置后的一切操作都可由可視化功能界面引導(dǎo)完成。

如圖2所示，地圖瀏覽界面中點擊工程項目可跳出懸浮導(dǎo)航窗，顯示開工狀態(tài)、基坑工程工法類型、安全狀態(tài)和事件，功能包括工程概況、施工工況、測點管理、數(shù)據(jù)匯總、現(xiàn)場視頻、曲線分析、專業(yè)分析和工程資料等8 項。

圖2 地圖瀏覽頁面

其中工程概況反映的是該工程的基本概況，測點管理是根據(jù)工程需要布置的測點圖，從測點圖中可直觀地反映該測點所處的位置、監(jiān)測的項目和目前的狀態(tài)。

工程資料管理是遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)區(qū)別于一般自動化監(jiān)測系統(tǒng)的特點之一。工程資料管理有2 種界面形式，分別是標(biāo)準(zhǔn)化界面和上傳界面。

標(biāo)準(zhǔn)化界面包括項目基本信息、項目概況、項目分區(qū)和地質(zhì)條件，以填寫表格的形式完善工程的相關(guān)信息，上傳界面采用的是靈活上傳的形式管理項目相關(guān)工程資料。標(biāo)準(zhǔn)化界面填寫的資料在曲線分析和專業(yè)分析中可以直接引用，而上傳界面的信息只具有顯示和下載的功能。例如施工方案、工程周報等的網(wǎng)頁預(yù)覽和下載（圖3）。

圖3 工程周報在線預(yù)覽

1.2 數(shù)據(jù)采集分析平臺

數(shù)據(jù)匯總和曲線分析是遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的核心功能之一，是工程安全監(jiān)控數(shù)據(jù)分析平臺的基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)采集方案的解決是本遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)不同于一般自動化監(jiān)測系統(tǒng)的一個重要方面。本系統(tǒng)預(yù)設(shè)有2 種采集模式，一是人工導(dǎo)入監(jiān)測數(shù)據(jù)，只要將每日的人工監(jiān)測數(shù)據(jù)填入標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)表格即可直接導(dǎo)入系統(tǒng)；二是自動采集模式，系統(tǒng)自動采集與系統(tǒng)兼容的、由自動化數(shù)據(jù)采集模塊提供的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)完全的自動化。另外遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)預(yù)留有數(shù)據(jù)采集接口，可根據(jù)傳感器廠家提供的端口接入形式接入其測量的數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)改變了市面上一個廠家一套自動化采集系統(tǒng)的模式，最大限度地兼容常用的數(shù)據(jù)采集模塊和數(shù)據(jù)形式。

數(shù)據(jù)匯總界面匯總當(dāng)天所有監(jiān)控項目的上傳數(shù)據(jù)的最大變化量，這是遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)自行識別數(shù)據(jù)變化的直觀體現(xiàn)，對于超過變化界限的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)匯總功能以紅色突出顯示，提醒管理人員注意。數(shù)據(jù)匯總直接關(guān)聯(lián)系統(tǒng)的五級報警功能，在五級報警的規(guī)則條件下，系統(tǒng)自動識別并實現(xiàn)不同級別的報警提示和短信郵件通知功能。

曲線分析功能是數(shù)據(jù)采集分析平臺的核心。曲線分析功能可以實現(xiàn)不同時間段，相同監(jiān)控項目不同測點的曲線分析功能，并在曲線分析中對每個測點在不同工況下的限制值進行設(shè)定，以確定其自動報警限制，并可根據(jù)曲線的發(fā)展趨勢，結(jié)合目前工程的施工工況對工程安全作出預(yù)測參考。圖4為1 個月內(nèi)2 個承壓水位測點的數(shù)據(jù)曲線對比圖。

圖4 相同時間段內(nèi)2 個承壓水位測點水位曲線對比

五級報警功能是本管理系統(tǒng)實現(xiàn)遠(yuǎn)程管理，超前預(yù)警的關(guān)鍵所在，五級報警等級的判別以設(shè)計限制和處理時間為系統(tǒng)自動判定的指標(biāo)，同時輔以人工升級以靈活判斷現(xiàn)場突發(fā)事件的報警等級，實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)的規(guī)則化和實用性。圖5為遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)五級報警的實現(xiàn)規(guī)則。

然而，城市文化既具體開放包容的一面，也存在冷酷無情的面孔。現(xiàn)代城市作為以工商業(yè)為基礎(chǔ)的消費社會，人口集中、資源緊張，處處充滿社會競爭和利益爭奪，解決現(xiàn)實生存問題成為燃眉之急。人海茫茫的城市大世界，還是一個層級社會，情感疏離、缺乏歸屬感也是城市人群普遍面臨的困境，冷漠、勢利、詭詐構(gòu)成了百味人生。城市謀生的忙碌與艱辛、欺詐與殘酷，對魯迅產(chǎn)生了深刻的影響，使魯迅切身體驗了生活之艱，形成了“飯碗”意識，把生存視為生命線。

圖5 五級報警系統(tǒng)規(guī)則

專業(yè)分析是遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)根據(jù)目前工程安全監(jiān)控的重點項目有針對性開發(fā)的分析工具，目前主要有圍護墻分析、管線分析、建筑物分析和地層損失率分析4 項功能，專業(yè)分析結(jié)合對應(yīng)的安全監(jiān)測數(shù)據(jù)對圍護墻的變形、管線錯位、建筑物偏移和地層損失進行計算，生成專業(yè)分析結(jié)果，可用于指導(dǎo)施工。

2 工程應(yīng)用

世博會B片區(qū)（地下空間）位于世博園一軸四館西側(cè)，規(guī)劃范圍東臨世博館路，西至長清北路，南臨國展路，北至世博大道，規(guī)劃用地面積約18.72 hm2，B地塊內(nèi)共有28 棟建筑，分屬15 家企業(yè)，地上建筑面積約為60萬 m2，其中4 棟為28 層高層，最高約120 m，其余為6～16 層。整個B片區(qū)可由南北向的規(guī)劃一路和2 條東西向的道路——博成路、規(guī)劃二路而分為6 個區(qū)塊。

本次作為遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)工程示范應(yīng)用的地塊是B03D-01國網(wǎng)能源中心地塊，B03D-03國網(wǎng)地塊，B03D-02、04地塊華能上海大廈的整體地下室，北臨規(guī)劃二路（在建），南靠國展路，西接規(guī)劃一路（在建），東至世博館路。緊鄰本工程基坑的國展路地下有一條共同溝，截面尺寸為3.3 m×3.8 m（外徑），底板、側(cè)墻及頂板厚300 mm，埋深約-6.25 m，施工中需重點做好保護。

地塊周邊國展路、世博館路地下管線較多（雨水、污水、電信、電纜、煤氣、通信等）。

地塊周邊環(huán)境復(fù)雜，北側(cè)和南側(cè)又同時存在交叉施工作業(yè)，對于該工程項目的安全風(fēng)險控制顯得尤為重要。

根據(jù)工程安全監(jiān)測的需要，我們針對不同的監(jiān)控項目布置了監(jiān)測點并將布置圖上傳到遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)。

所有當(dāng)日測量的監(jiān)控數(shù)據(jù)可直接在CAD測點管理界面點擊查看。圖6為其中1 個測斜點CX4不同時間段的累積變化曲線和本次變化曲線。通過此項功能，我們結(jié)合當(dāng)日地塊挖土施工的情況，根據(jù)測斜點的變化指導(dǎo)現(xiàn)場施工。

圖6 CX4的累積變化曲線對比和本次變化曲線對比

同樣的，我們還可以查看該基坑施工過程中的支撐梁軸力的變化值，我們在施工過程中根據(jù)數(shù)據(jù)匯總功能發(fā)現(xiàn)該數(shù)據(jù)為紅色，數(shù)據(jù)ZL6-1第1層支撐梁6#測點超過其預(yù)設(shè)的界限值。點擊數(shù)據(jù)直接查看曲線，如圖7所示。

圖7 數(shù)據(jù)超出預(yù)設(shè)界限值之外

工程師根據(jù)當(dāng)日現(xiàn)場的實際工況判斷，相鄰基坑在一定的深度挖土施工，尚未支撐，導(dǎo)致共用的地下連續(xù)墻偏移。工程師立即通知相鄰項目部加快挖土支撐施工，以確保雙方基坑安全。

現(xiàn)場工程師根據(jù)每日現(xiàn)場巡查的內(nèi)容填寫當(dāng)日的安全評估，安全評估反映了該項目每日施工的基本情況和對當(dāng)日安全監(jiān)測數(shù)據(jù)的基本分析，集團技術(shù)中心、各相關(guān)單位技術(shù)負(fù)責(zé)人、專家系統(tǒng)都可對當(dāng)日的安全評估情況查看和評估，集中集團優(yōu)勢技術(shù)力量對項目的安全情況作出評估和分析。圖8為B03D地塊的每日安全評估。

圖8 B03D地塊每日安全評估

3 結(jié)語

上海建工遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)是綜合安全監(jiān)測和遠(yuǎn)程管理為一體的系統(tǒng)平臺，系統(tǒng)從開發(fā)之初就設(shè)立一系列嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋?quán)限管理和預(yù)警管理規(guī)則，確保了系統(tǒng)管理的有序性、高效性和靈活性。系統(tǒng)從現(xiàn)場的實際需要出發(fā)結(jié)合視頻監(jiān)控、安全巡檢、安全評估于一體對現(xiàn)場施工進行立體性管控。

同時遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)又在不同自動化監(jiān)測系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，綜合不同的數(shù)據(jù)采集方式，制定自動化報警規(guī)則，采用各種參考性指標(biāo)，對安全監(jiān)測數(shù)據(jù)曲線進行分析，并通過網(wǎng)絡(luò)形式，整合優(yōu)勢資源，遠(yuǎn)程參與到日常的項目管理和安全管控中去，實現(xiàn)了項目部現(xiàn)場管理和集團公司遠(yuǎn)程監(jiān)控的有效統(tǒng)一。

遠(yuǎn)程監(jiān)控管理系統(tǒng)在世博B片區(qū)B03D地塊的示范應(yīng)用，對工程施工起到了很好的指導(dǎo)和參考作用，目前正在上海建工集團重點項目工程中進行推廣。