劉乙橙

（成都地鐵有限責任公司　四川省　成都市　610041）

成都地鐵建設安全風險監(jiān)控系統(tǒng)應用研究

劉乙橙

（成都地鐵有限責任公司四川省成都市610041）

近年來，隨著地鐵工程大規(guī)模的同步建設，各地都在積極地尋求更先進、更有效的信息化管理手段，以便適應新的安全生產(chǎn)形勢需要。成都地鐵建設安全風險監(jiān)控系統(tǒng)針對成都地鐵砂卵石地層滯后沉降風險大的特點，建立了勘察、設計、施工等多方參與、共同監(jiān)控管理的一體化安全風險管理信息平臺，對實現(xiàn)建設安全風險監(jiān)控起到了良好的效果。

地鐵；安全風險監(jiān)控；信息平臺

1　系統(tǒng)概述及主要功能

1.1概述

成都地鐵建設安全風險監(jiān)控系統(tǒng)是在成都地鐵原有的TSS（隧道視頻監(jiān)控系統(tǒng)）、SSS（車站視頻監(jiān)控系統(tǒng)）系統(tǒng)的技術基礎上，借鑒國內(nèi)外先進經(jīng)驗，針對成都地鐵安全風險特點進行深度開發(fā)，建立了勘察、設計、施工、監(jiān)理、監(jiān)測、業(yè)主多方參與、共同監(jiān)控管理的一體化安全風險管理信息平臺，形成了盾構機實時數(shù)據(jù)監(jiān)控、現(xiàn)場量測數(shù)據(jù)監(jiān)控和視頻監(jiān)控，重大安全風險綜合管理的“三監(jiān)控、一管理”的功能。

1.2系統(tǒng)主要功能1.2.1總體監(jiān)控面板功能

系統(tǒng)開發(fā)了總體監(jiān)控面板功能，將在建線路在地圖上顯示出來，通過該功能可以直觀掌控在建工程安全狀態(tài)。綠色表示工點處于安全狀態(tài)，當顯示黃、橙、紅相應顏色時，工點處于不同的預警狀態(tài)，見圖1。

圖1　總體監(jiān)控面板

1.2.2盾構實時數(shù)據(jù)監(jiān)控

成都地鐵盾構施工是安全管理的重點和難點，系統(tǒng)針對成都地鐵安全風險特點，開發(fā)了盾構監(jiān)控總體監(jiān)控面板、重特大風險監(jiān)控面板、地質(zhì)監(jiān)控面板、刀盤土壓預警監(jiān)控、出土量監(jiān)控、異常狀態(tài)監(jiān)控面板等6項子功能。當監(jiān)控數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常情況時，施工單位按照“控制欠壓，充分注漿，深層測量、主動防護”十六字原則，加強監(jiān)控，及時采取洞內(nèi)、洞外綜合治理措施確保安全。

1.2.3量測監(jiān)控

系統(tǒng)將第三方監(jiān)測和施工監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析，根據(jù)預警標準發(fā)布監(jiān)測預警，提高監(jiān)測預警的準確性。

1.2.4視頻監(jiān)控

在工地重要部位，安裝攝像頭，通過網(wǎng)絡將工地攝像傳入系統(tǒng)，可供參建各方相關管理人員方便地掌握施工現(xiàn)場情況，以便加強現(xiàn)場管理。

2　系統(tǒng)“三監(jiān)控”應用技術研究

系統(tǒng)“三監(jiān)控”是指盾構施工實時數(shù)據(jù)監(jiān)控、量測數(shù)據(jù)監(jiān)控、視頻監(jiān)控，“三監(jiān)控”組成了監(jiān)控系統(tǒng)基礎的監(jiān)控數(shù)據(jù)來源，通過三監(jiān)控數(shù)據(jù)和各參建單位的現(xiàn)場巡查，監(jiān)控管理人員可以全面掌握在建線路和站點的安全狀態(tài)。

2.1盾構實時數(shù)據(jù)監(jiān)控

參建各方通過登錄建設安全風險監(jiān)控系統(tǒng)平臺，可以實時獲得盾構施工當前的各項施工參數(shù)、工程進度等信息，見圖2。盾構實時監(jiān)控系統(tǒng)可自動進行單環(huán)、多環(huán)數(shù)據(jù)分析、材料消耗數(shù)據(jù)對比與統(tǒng)計，實現(xiàn)盾構數(shù)據(jù)動態(tài)管理、自動識別、有序地海量存儲歷史數(shù)據(jù)、信息匯總。系統(tǒng)還可以對所有歷史數(shù)據(jù)進行保存、統(tǒng)計、分析、報表輸出和打印，便于分析盾構施工過程中可能存在的問題，以便能夠及時、準確地遠程掌控盾構施工情況，全面控制盾構施工成本和質(zhì)量、盾構施工安全、施工區(qū)域的環(huán)境安全等。系統(tǒng)新研發(fā)了在盾構刀盤界面中增加回放功能，以便于使用人員進行分析察看，還增加了對新線盾構姿態(tài)監(jiān)控，并能對姿態(tài)超限環(huán)號進行預警和繪制曲線變化趨勢圖表，易于對盾構的總體趨勢進行把控。

圖2　盾構實時監(jiān)控頁面

2.2量測數(shù)據(jù)監(jiān)控

監(jiān)控量測數(shù)據(jù)是整個地鐵工程遠程監(jiān)控與風險預警的重要數(shù)據(jù)源之一，包括施工監(jiān)測數(shù)據(jù)和第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)，監(jiān)測單位對同一監(jiān)測點采用統(tǒng)一命名規(guī)則，各方按照監(jiān)測頻率當日上傳至監(jiān)控系統(tǒng)，以便于及時進行數(shù)據(jù)分析和信息比對。監(jiān)控系統(tǒng)對監(jiān)測單位上傳的數(shù)據(jù)進行歸類、匯總、統(tǒng)計分析、制圖，以保證數(shù)據(jù)和信息的完整性。系統(tǒng)還按照控制標準自動判別監(jiān)測預警級別，并自動在預警監(jiān)控面板上生成預警信息，為及時分析與排查風險、采取應對措施提供了詳細監(jiān)測信息資料。各種監(jiān)測數(shù)據(jù)文件、圖形文件和統(tǒng)計報表還可以自動輸出和打印。

2.3視頻監(jiān)控

監(jiān)控系統(tǒng)具備遠程視頻監(jiān)控功能，成都地鐵在建線路各工點均安裝了視頻攝像頭。盾構隧道施工攝像頭分別安裝在出渣口、管片拼裝、盾構機吊出井等位置，通過視頻監(jiān)控可以及時查看渣土情況、拼裝情況、吊出井工作環(huán)境、安全狀況、通行情況等。明挖基坑視頻攝像頭安裝在基坑兩側，可以方便觀察基坑開挖、支護結構施工、主體結構施工的各個工況，及時掌握施工情況，便于風險動態(tài)管理。礦山法隧道施工、蓋挖法基坑分別安裝在基坑下部支護結構側壁上，可以及時了解施工進度，掌握可視范圍的支護結構施工情況、土方開挖情況以及主體結構施工情況等，攝像頭將根據(jù)施工進度和工況動態(tài)設置，見圖3。視頻監(jiān)控功能，可以使參建各方管理人員通過互聯(lián)網(wǎng)遠程巡查和監(jiān)控現(xiàn)場情況，對可能發(fā)生的安全問題和風險及時通知相關人員進行處置。

圖3　蓋挖基坑視頻監(jiān)控

3　安全風險綜合管理

安全風險綜合管理是通過安全風險系統(tǒng)“三監(jiān)控”手段，結合參建各方的現(xiàn)場巡查報告、主體結構資料、主體結構與周邊環(huán)境的相對關系、水文地質(zhì)條件進行綜合分析，實現(xiàn)對地鐵工程施工建設階段安全風險的排查、動態(tài)評估、預報與報警信息的及時發(fā)布。安全風險綜合管理對在建地鐵工程進行全方位的跟蹤、監(jiān)測、上報、預警和事務的管理，把安全風險系數(shù)控制在指定的范圍內(nèi)，對一些突發(fā)事件或存在安全風險的工點做出提前告知和處理，以避免人為因素導致安全風險事件的發(fā)生。通過利用該系統(tǒng)實現(xiàn)實時監(jiān)控和管理，以提高安全風險管理水平與工作效率。

3.1線路管理

通過安全風險監(jiān)控系統(tǒng)平臺，可見各條在建線路的導航平面圖，也可以方便的查詢各工點名稱、安全狀態(tài)、施工工法等，并且通過站點或區(qū)間線路顏色的變化可以獲知該站點或區(qū)間的安全狀態(tài)情況。

3.2工點地理地質(zhì)信息系統(tǒng)管理

工點地理地質(zhì)信息系統(tǒng)管理與工程、環(huán)境相關的空間信息，這些信息包括地形數(shù)據(jù)、環(huán)境風險源數(shù)據(jù)、工程設計數(shù)據(jù)、地質(zhì)資料、工程進度等。地理地質(zhì)信息系統(tǒng)可顯示矢量的圖形信息，包括地形圖、工程設計圖、監(jiān)測點、鉆孔等，它可在工程設計圖的基礎上，實時疊加和展現(xiàn)鉆孔柱狀圖、安全風險狀態(tài)和地質(zhì)剖面圖等信息。

3.3環(huán)境風險管理

環(huán)境風險源特指地鐵工程建設中，因環(huán)境條件的影響，在施工過程中可能造成周邊環(huán)境設施或工程自身產(chǎn)生破壞和損失，主要包括建（構）筑物、既有線路、地下管線、市政設施、道路等。

建設安全風險監(jiān)控系統(tǒng)對各工點的重特大風險源進行統(tǒng)一管理、查詢，并提供風險工程案例、應急處理預案等管理功能。系統(tǒng)可查詢各工點的各類風險源的初始風險評估結論，并提供動態(tài)風險評估和跟蹤功能，通過現(xiàn)場拍照、風險源識別、等級劃分以及監(jiān)測、巡視等手段實現(xiàn)對周邊環(huán)境風險源動態(tài)管理，有效規(guī)避或降低施工安全風險。

3.4現(xiàn)場巡查與綜合管理

實時數(shù)據(jù)監(jiān)控、量測數(shù)據(jù)監(jiān)控類似于醫(yī)生用B超等工具，而現(xiàn)場巡查則是監(jiān)控人員對工點安全風險程度的把脈，是安全風險管理中一個必不可少的手段。監(jiān)理單位、第三方監(jiān)測單位和業(yè)主巡查組的現(xiàn)場巡視是綜合預警發(fā)布的重要依據(jù)之一。通過系統(tǒng)“三監(jiān)控”結合現(xiàn)場巡查，管理人員可以全面掌握在建工點的安全現(xiàn)狀。系統(tǒng)同時針對不同工法特點制定了統(tǒng)一的巡視報告模板，相關參建單位人員可通過系統(tǒng)快速上傳和查閱巡視報告。

3.5預警與消警

根據(jù)《成都地鐵工程建設安全風險監(jiān)控管理辦法》的預警～處置～消警的控制流程，監(jiān)控系統(tǒng)具備全過程的發(fā)布～處置～消警的閉合程序。當系統(tǒng)發(fā)布預警后，參建各方可以同時在系統(tǒng)中或通過系統(tǒng)短信、電話得到預警相關信息，有關人員隨即進行相關的分析并共同制定處置方案，施工單位及時按處置方案進行處置工作，避免風險的進一步擴大，在完成處置后，由施工單位進行消警申請并上傳至監(jiān)控系統(tǒng)。安全風險監(jiān)控工作流程。

4　成都地鐵4號線一期工程6標太省區(qū)間左線盾構下穿紅星幼兒園重特大風險源監(jiān)控案例

成都地鐵4號線太升路站至省文聯(lián)站區(qū)間盾構隧道左線下行至岳府街后，向東穿行到紅星路交叉路口之前要下穿重特大風險源紅星幼兒園大樓，該棟建筑基礎為擴大基礎，盾構隧道距離基礎邊緣為2～5m，處于密實砂卵石地層中。

2013年8月8日，盾構實時監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，太省區(qū)間盾構施工持續(xù)出現(xiàn)推進緩慢，推進速度時常小于10mm/min，刀盤土壓力監(jiān)測指標僅為0.2～0.4bar左右，而刀盤扭矩經(jīng)常達4000～5000kN·m，屬于異常狀態(tài)，如圖4。

監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)布了預警短信，施工單位對該區(qū)段路面進行了探孔，發(fā)現(xiàn)路面下方地層不密實，立即進行了地面注漿和洞內(nèi)二次注漿加固處理，同時施工單位在紅星路上方加蓋鋼板。經(jīng)注漿加固和鋪設鋼板，消除了安全隱患，太省區(qū)間盾構已順利通過該風險源，避免了安全事故發(fā)生。

5　結論

圖4　太省區(qū)間盾構刀盤實時監(jiān)控

成都地鐵建設安全風險監(jiān)控系統(tǒng)自建設以來，已對7號線、4號線二期等七條線路，盾構下穿河流、鐵路、建筑等218個重特大風險源進行了有效的監(jiān)控，極大減少了滯后沉降的發(fā)生。2013年國家住建部檢查組及2014年國家安監(jiān)總局來成都檢查，對成都地鐵安全監(jiān)控系統(tǒng)給予高度評價，認為：“成都地鐵建設安全風險監(jiān)控系統(tǒng)具有國內(nèi)先進水平，成都地鐵科技興安和技術攻關方面取得明顯實效。”

U231

A

1673-0038（2015）12-0195-03

2015-3-6

劉乙橙（1982-），女，山東臨沂人，工程師，主要負責成都地鐵建設安全風險監(jiān)控系統(tǒng)管理工作。