呂培印

(北京安捷工程咨詢有限公司, 北京 100037)

城市軌道交通建設(shè)安全保障技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展

呂培印

(北京安捷工程咨詢有限公司, 北京 100037)

結(jié)合我國城市軌道交通建設(shè)現(xiàn)狀,從建設(shè)全過程系統(tǒng)地總結(jié)安全保障的行業(yè)法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、風(fēng)險管理、隱患排查治理、安全保障系統(tǒng)和先進的監(jiān)測技術(shù)。從完善新安全保障技術(shù)體系、物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)的應(yīng)用、智能故障預(yù)警技術(shù)和基于BIM+GIS技術(shù)的應(yīng)用4個方面提出建設(shè)安全保障技術(shù)發(fā)展的前景,為正在快速建設(shè)城市軌道交通的城市提供借鑒,以期對提高整個行業(yè)的安全管理水平有所裨益。

城市軌道交通； 標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)； 安全風(fēng)險管理； 安全保障系統(tǒng)； 智能預(yù)警； 物聯(lián)網(wǎng)； 大數(shù)據(jù)； 監(jiān)測技術(shù)

城市軌道交通大多處于人員和建筑物密集的中心城區(qū),具有施工工法多、地質(zhì)條件復(fù)雜、周邊環(huán)境敏感、施工難度大等特點。另外,施工行業(yè)的裝備水平不高,從業(yè)人員隊伍龐大,仍然以勞動密集型為主,屬于高風(fēng)險工程。前些年,在城市軌道交通建設(shè)過程中,相繼出現(xiàn)了一些工程結(jié)構(gòu)坍塌和周邊建(構(gòu))筑物超大變形或破壞的事故案例,造成了人員和財產(chǎn)的損失,引發(fā)了強烈的社會關(guān)注[1]。

自2007年以來,隨著我國城市軌道交通的建設(shè)和發(fā)展,國家、地方出臺了一系列保障地鐵建設(shè)安全的法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)(規(guī)范),構(gòu)建和推行了建設(shè)全過程安全風(fēng)險管理模式和施工過程隱患排查治理模式,不斷探索、實踐采用高科技和信息化手段,有效識別和控制風(fēng)險,提升了預(yù)防、預(yù)控事故的能力和水平,逐步形成了較為完善、有效的城市軌道交通建設(shè)安全保障體系和機制。在此對現(xiàn)行的安全保障技術(shù)及其發(fā)展進行總結(jié),以期對提高整個行業(yè)的安全管理水平有所裨益。

1 安全管理體系

1.1 相關(guān)法規(guī)/標(biāo)準(zhǔn)

為保證城市軌道交通工程建設(shè)安全,國家及地方出臺了一系列法律、法規(guī)和規(guī)范。

1.1.1 相關(guān)政府文件

《國務(wù)院辦公廳關(guān)于加強城市快速軌道交通建設(shè)管理的通知》(國辦發(fā)[2003]81號)；

《關(guān)于加強地鐵建設(shè)和運營安全管理工作的緊急通知》(建質(zhì)電[2007]21號)；

關(guān)于印發(fā)《地鐵及地下工程建設(shè)風(fēng)險管理指南》(試行)的通知(建質(zhì)[2007]254號)；

《住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于進一步加強地鐵建設(shè)安全管理工作的緊急通知》(建質(zhì)電[2008]118號)；

《關(guān)于加強重大工程安全質(zhì)量保障措施的通知》(發(fā)改投資[2009]3183號)；

《危險性較大分部分項工程安全管理辦法》(建質(zhì)[2009]87號);

關(guān)于印發(fā)《城市軌道交通工程安全質(zhì)量管理暫行辦法》的通知(建質(zhì)[2010]5號);

《城市軌道交通工程周邊環(huán)境調(diào)查指南》(建質(zhì)[2012]56號)；

《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)城市軌道交通工程質(zhì)量安全檢查指南的通知》(建質(zhì)[2016]173號)；

《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)城市軌道交通工程設(shè)計文件編制深度規(guī)定的通知》(建質(zhì)[2013]160號)；

《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)城市軌道交通建設(shè)工程質(zhì)量安全事故應(yīng)急預(yù)案管理辦法的通知》(建質(zhì)[2014]34號)；

《住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于印發(fā)城市軌道交通建設(shè)工程驗收管理暫行辦法的通知》(建質(zhì)[2014]42號)。

1.1.2 相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)

《城市軌道交通地下工程建設(shè)風(fēng)險管理規(guī)范》(GB 50652—2011);

《城市軌道交通建設(shè)項目管理規(guī)范》(GB 50722—2011);

《地鐵工程施工安全評價標(biāo)準(zhǔn)》(GB 50715—2011);

《地鐵設(shè)計規(guī)范》(GB 50157—2013);

《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》(GB 50911—2013);

《風(fēng)險管理術(shù)語》(GB/T 23694—2009);

《風(fēng)險管理原則與實施指南》(GB/T 24353—2009);

《標(biāo)準(zhǔn)化工作指南 第4部分：標(biāo)準(zhǔn)中涉及安全的內(nèi)容》(GB/T 20000.4—2003)。

1.2 安全風(fēng)險管理

保證城市軌道交通工程建設(shè)工程結(jié)構(gòu)自身和周邊環(huán)境安全至關(guān)重要。從勘察、環(huán)境調(diào)查、設(shè)計、施工等工程建設(shè)階段動態(tài)地開展風(fēng)險辨識、風(fēng)險分析、風(fēng)險估計和風(fēng)險控制,注重從源頭上和在過程中把控風(fēng)險,防止風(fēng)險轉(zhuǎn)移和聚集,確保工程建設(shè)的本質(zhì)安全。

1.2.1 規(guī)劃、可研階段

為保障城市軌道交通建設(shè)的安全,規(guī)劃階段主要進行規(guī)劃方案風(fēng)險評估、重大風(fēng)險因素識別與分析；可行性研究階段主要進行勘察與環(huán)境調(diào)查、可行性方案風(fēng)險評估與方案比選、重大關(guān)鍵節(jié)點工程專項風(fēng)險評估。

1.2.2 勘察設(shè)計階段

總體與方案設(shè)計階段：重大風(fēng)險因素識別、總體設(shè)計或方案設(shè)計風(fēng)險分析與評價、重大技術(shù)方案風(fēng)險專項評估或?qū)ｎ}研究。

初步設(shè)計階段：初步勘查與環(huán)境調(diào)查、風(fēng)險辨識與安全風(fēng)險評估(全線)、重大環(huán)境風(fēng)險現(xiàn)狀檢測評估(工程需要時)、重大風(fēng)險專項初步設(shè)計(專項措施)。

施工圖設(shè)計階段：詳細勘察與環(huán)境調(diào)查、風(fēng)險辨識、分級核查與分析(標(biāo)段或工點)、重大環(huán)境現(xiàn)狀檢測評估(工程需要時)、風(fēng)險工程設(shè)計(含重大風(fēng)險專項設(shè)計)、勘察設(shè)計文件交底與風(fēng)險說明。

1.2.3 施工階段

施工準(zhǔn)備階段：施工勘察與環(huán)境核查、風(fēng)險辨識、分級核查與分析(分部分項工程)、施工專項方案編制與審查、監(jiān)測方案、應(yīng)急預(yù)案。

施工過程中：工程監(jiān)測、現(xiàn)場巡視、視頻監(jiān)控等,工程重要部位和關(guān)鍵節(jié)點開工前條件驗收、動態(tài)風(fēng)險評估與安全預(yù)警、預(yù)警響應(yīng)、處置與消警、突發(fā)事件應(yīng)急[2-3]。

施工后：工后檢測評估與恢復(fù)(工程需要時)、隧道結(jié)構(gòu)和設(shè)施保護[4]。

1.3 安全隱患排查與治理

1.3.1 開展安全隱患排查治理的目標(biāo)

圖1 遠程監(jiān)控、門禁與語音對講系統(tǒng)拓撲Fig.1 Remote monitoring, access control and intercom system topology

1) 落實參建各方主體責(zé)任； 2) 提高安全隱患自查自報的自覺性和主動性,不留死角,過程留痕,防止反復(fù),整改到位,有效防范和遏制安全生產(chǎn)事故的發(fā)生； 3) 隱患排查與治理工作達到系統(tǒng)化、標(biāo)準(zhǔn)化和信息化。

1.3.2 安全隱患排查與治理的主要內(nèi)容

1) 構(gòu)建安全隱患排查與治理體系； 2) 明確各方排查頻次； 3) 明確各方安全隱患響應(yīng)時限、治理范圍及權(quán)限； 4) 建立安全隱患工作的考核機制； 5) 制定違約處罰及責(zé)任追究。

2 安全保障系統(tǒng)

2.1 安全風(fēng)險管理系統(tǒng)

以新線建設(shè)的安全管理業(yè)務(wù)為對象,以第三方監(jiān)測、施工監(jiān)測、盾構(gòu)監(jiān)測、視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)和圖像為信息來源,采用綜合分析和專家評判相結(jié)合的手段,研制了控制工程自身和周邊環(huán)境影響的安全管理系統(tǒng)[5]。

系統(tǒng)為參建各方提供了一個協(xié)同安全管理平臺,有助于各方職責(zé)的落實和工作流痕,提高對海量數(shù)據(jù)的處理、分析能力,提高了風(fēng)險狀態(tài)評價、預(yù)測和預(yù)警等環(huán)節(jié)的及時性和準(zhǔn)確性。規(guī)范的界面設(shè)計、權(quán)限管理引擎集成并融合GIS(地理信息系統(tǒng)),實現(xiàn)了功能的直觀展示[6]。

2.2 隱患排查與治理系統(tǒng)

根據(jù)建設(shè)項目的公司層、項目層以及實施層(施工單位、監(jiān)理單位等)關(guān)鍵崗位隱患排查項目、排查頻率、整改時限和響應(yīng)處置具體要求,建立業(yè)務(wù)流程閉環(huán)管理的信息系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)置了隱患排查要點與分類分級標(biāo)準(zhǔn)、隱患報送與響應(yīng)流程、排查與治理信息提示等功能,實現(xiàn)了動態(tài)統(tǒng)計分析與報表生成、隱患態(tài)勢分析和地圖實時展示隱患分布,結(jié)合靈活的移動巡檢平臺,既增強了對各方工作考核的客觀性和工作效率,又使得隱患排查工作更能落到實處。

2.3 應(yīng)急管理系統(tǒng)

應(yīng)急管理系統(tǒng)是集應(yīng)急預(yù)案管理、應(yīng)急隊伍管理、應(yīng)急物資管理、應(yīng)急演練管理以及對突發(fā)事故評價等的輔助決策系統(tǒng)。在工程發(fā)生突發(fā)事件時,系統(tǒng)能夠以快速的信息獲取與直觀的信息顯示實現(xiàn)對工程基礎(chǔ)資料、歷史監(jiān)控記錄、應(yīng)急物資設(shè)備與應(yīng)急隊伍分布的查閱與調(diào)度指揮,解決過去遇到的應(yīng)急資源聯(lián)網(wǎng)管理與調(diào)度難、突發(fā)事件情況下技術(shù)資料獲取難和現(xiàn)場搶險監(jiān)測信息無法共享等問題,并實現(xiàn)突發(fā)事件的事后應(yīng)急恢復(fù)設(shè)計與施工的過程記錄和對突發(fā)事件的事故評價。

2.4 遠程監(jiān)控、門禁與語音對講系統(tǒng)

該系統(tǒng)(見圖1)可規(guī)范施工工地的安全文明行為,約束施工作業(yè)人員的不安全行為,遠程發(fā)現(xiàn)并及時糾正施工現(xiàn)場的不安全、不文明施工行為,從而減少工程的安全隱患。

遠程監(jiān)控系統(tǒng)(見圖2)是以視頻監(jiān)控、門禁監(jiān)控以及語音對講設(shè)備為基礎(chǔ),依靠有線或無線傳輸專用網(wǎng)絡(luò),達到監(jiān)控中心與各建設(shè)工地現(xiàn)場互聯(lián)互通,實現(xiàn)監(jiān)控中心、用戶的電腦桌面、手機客戶端,實時調(diào)閱與控制現(xiàn)場施工作業(yè)實時圖像以及施工區(qū)人員進出情況統(tǒng)計,并能夠在第一時間進行監(jiān)控中心與施工現(xiàn)場監(jiān)控室、施工作業(yè)面的三級語音對講。

圖2 遠程監(jiān)控、門禁與語音對講系統(tǒng)視頻監(jiān)控頁面Fig.2 Video surveillance interface of remote monitoring, access control and intercom system

2.5 施工在線安全監(jiān)控系統(tǒng)

2.5.1 監(jiān)測技術(shù)

目前城市軌道交通工程建設(shè)監(jiān)測的主要項目如圖3所示,通過以下監(jiān)測項目,可基本保障工程建設(shè)的監(jiān)測需要。

圖3 主要監(jiān)測項目Fig.3 Main monitoring items

隨著技術(shù)的不斷創(chuàng)新,部分傳統(tǒng)的人工監(jiān)測方式已被各種自動化監(jiān)測新技術(shù)(見圖4)取代,新技術(shù)不僅可以更便捷地完成監(jiān)測工作,同時也提高了監(jiān)測的準(zhǔn)確度,為整個城市軌道交通建設(shè)行業(yè)安全管理提供了技術(shù)保障[7]。

圖4 監(jiān)測新技術(shù)Fig.4 New monitoring technologies

2.5.2 盾構(gòu)在線監(jiān)測系統(tǒng)

盾構(gòu)機參數(shù)具有較強的專業(yè)性,系統(tǒng)地從盾構(gòu)機獲取關(guān)鍵參數(shù)信息后,進行分類、分析處理,并在顯示頁面上直觀地提示管理人員掌握盾構(gòu)機的施工狀態(tài)、安全狀態(tài)以及姿態(tài)控制情況(見圖5)。

圖5 盾構(gòu)在線監(jiān)控系統(tǒng)頁面Fig.5 The online monitoring system interface of a shield tunneling machine

系統(tǒng)可對盾構(gòu)推進過程中的各項施工參數(shù)(包括盾構(gòu)姿態(tài)控制情況)實現(xiàn)在線實時監(jiān)測、預(yù)警、報警,方便施工管理人員掌控盾構(gòu)區(qū)間整體風(fēng)險狀況,不必進入到盾構(gòu)機操作室。

通過本系統(tǒng)的應(yīng)用,既能實現(xiàn)對軌道交通工程建設(shè)盾構(gòu)施工參數(shù)的過程監(jiān)控與預(yù)警管理,還能將盾構(gòu)施工數(shù)據(jù)永久保存,為研究與提高盾構(gòu)法施工技術(shù)的可靠性與針對性提供數(shù)據(jù)依據(jù)[8-9]。

3 建設(shè)安全保障技術(shù)發(fā)展前景

據(jù)中國城市軌道交通協(xié)會統(tǒng)計,“十三五”期間我國城市軌道交通新建成投運線路將超過3 000 km,預(yù)計投資規(guī)模達到1.7萬～2萬億元[10]。新一輪大規(guī)模的城市軌道交通建設(shè)給安全保障技術(shù)的發(fā)展提出了新的要求，為安全保障技術(shù)開拓了新的前景。

1) 通過深入分析未來城市軌道交通建設(shè)的特點,不斷完善和豐富保障城市軌道交通建設(shè)安全的核心政策與制度[11],運用系統(tǒng)安全理論和智能化、信息化技術(shù)發(fā)展科學(xué)的安全保障技術(shù)體系。

2) 運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),對工程現(xiàn)場人、機、料等,實時智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理。一旦發(fā)生預(yù)警,第一時間通過APP提示、手機短信等,將險情及位置通知相關(guān)人員,啟動應(yīng)急預(yù)案,實現(xiàn)及時、高效和規(guī)范地處理應(yīng)急事件。此外,通過對大數(shù)據(jù)的收集、存儲、分析和可視化處理,建立監(jiān)測預(yù)警分析模型,對于事前監(jiān)測與預(yù)警、事中處置與響應(yīng),以及事后分析與評估,大數(shù)據(jù)可發(fā)揮保障安全、提高管理水平的重要作用[12]。

3) 通過挖掘現(xiàn)場施工設(shè)備運行數(shù)據(jù)庫和海量歷史數(shù)據(jù),分析處理創(chuàng)建動態(tài)智能模型,得到最真實反映設(shè)備運行規(guī)律的設(shè)備動態(tài)數(shù)據(jù)模型和設(shè)施設(shè)備參數(shù)之間的耦合關(guān)系。結(jié)合設(shè)備狀態(tài)智能預(yù)警技術(shù),建立設(shè)備早期故障監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng),可有效地將傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)備事后預(yù)警轉(zhuǎn)變成更加先進的事故事前預(yù)警[13]。

4) 基于BIM(建筑信息模型)+GIS技術(shù)的應(yīng)用(見圖6),可在模型中標(biāo)記結(jié)構(gòu)自身風(fēng)險、周邊環(huán)境風(fēng)險，展現(xiàn)其分布及空間位置關(guān)系,區(qū)分風(fēng)險等級；展現(xiàn)進度與報警點之間的空間位置關(guān)系,在復(fù)雜節(jié)點可細化到工序級；應(yīng)用動畫報警風(fēng)險源的專項處置方案,明確處置程序、資源調(diào)配和技術(shù)準(zhǔn)備,達到安全風(fēng)險直觀化、精細化管理的目的[14]。

圖6 基于BIM技術(shù)的基坑施工4D監(jiān)測系統(tǒng)Fig.6 Four-dimensional foundation pit construction monitoring system based on BIM

4 結(jié)論

城市軌道交通工程建設(shè)安全管理作為建設(shè)過程中重要的工作之一,需基于城市軌道交通建設(shè)安全管理體系,同時運用安全保障系統(tǒng)和監(jiān)測技術(shù)等最大限度地降低工程建設(shè)的安全風(fēng)險。日益完善的行業(yè)法規(guī)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、各階段風(fēng)險評估管理技術(shù)、隱患排查治理技術(shù)、安全風(fēng)險管理系統(tǒng)、隱患排查與治理系統(tǒng)、應(yīng)急管理系統(tǒng)、遠程監(jiān)控、語音與對講系統(tǒng)、施工在線安全監(jiān)控系統(tǒng)、盾構(gòu)在線監(jiān)控系統(tǒng)、物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)應(yīng)用技術(shù)、智能故障預(yù)警技術(shù)和基于BIM+GIS技術(shù)及先進的監(jiān)測技術(shù)等安全保障技術(shù),對于強化人員的安全意識、規(guī)范管理、輔助決策和提升效率具有重要的支撐作用,也將為城市軌道交通建設(shè)安全管理的標(biāo)準(zhǔn)化、科學(xué)化和高效化起到巨大的推動作用。

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(編輯：曹雪明)

Present Situation and Development of Security Technology for Urban Rail Transit Construction

LYU Peiyin

(Agiletech Engineering Consultants Co., Ltd., Beijing 100037)

Based on the current situation of construction of urban rail transit in China, the paper systematically summarizes industry regulations, technical standards, risk management, hidden trouble investigation and management, security system and advanced monitoring technologies from the point of the whole construction process. Prospect of constructing security technology is put forward from the aspects of improving new security technology system, application of the Internet of things and big data, smart pre-warning technology and application based on BIM and GIS technology. Hopefully, the paper can provide references for the cities whose rail transit systems are under construction, and improve the level of the whole security management industry.

urban rail transit; standard; safety risk management; security system platform; intelligent pre-warning; the Internet of things; big data; monitoring technology

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.01.003

2016-09-19

2016-12-19

呂培印,男,博士后,教授級高級工程師,從事城市軌道交通安全管理咨詢及相關(guān)研究工作,peiyin_lu@163.com

北京市科委項目(Z161100 001016003)

U231;

A

1672-6073(2017)01-0007-05

編者按 2016年12月9日，中共中央國務(wù)院發(fā)布了《關(guān)于推進安全生產(chǎn)領(lǐng)域改革發(fā)展的意見》，這是新中國成立以來第一個以黨中央、國務(wù)院名義發(fā)布的安全生產(chǎn)工作的綱領(lǐng)性文件，對推動城市軌道交通建設(shè)和運營安全生產(chǎn)管理具有里程碑式的重大意義。本期《熱點研討》選登了4篇文章交流在建設(shè)安全方面的研究成果，期望為城市軌道交通建設(shè)安全的研究分析提供借鑒，以促進城市軌道交通建設(shè)的健康發(fā)展。