成都地鐵建設(shè)安全風(fēng)險監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用研究

劉乙橙

（成都地鐵有限責(zé)任公司　四川省　成都市　610041）

成都地鐵建設(shè)安全風(fēng)險監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用研究

劉乙橙

（成都地鐵有限責(zé)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(shè)，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(yīng)新的安全生產(chǎn)形勢需要。成都地鐵建設(shè)安全風(fēng)險監(jiān)控系統(tǒng)針對成都地鐵砂卵石地層滯后沉降風(fēng)險大的特點，建立了勘察、設(shè)計、施工等多方參與、共同監(jiān)控管理的一體化安全風(fēng)險管理信息平臺，對實現(xiàn)建設(shè)安全風(fēng)險監(jiān)控起到了良好的效果。

地鐵；安全風(fēng)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(shè)安全風(fēng)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(shù)基礎(chǔ)上，借鑒國內(nèi)外先進經(jīng)驗，針對成都地鐵安全風(fēng)險特點進行深度開發(fā)，建立了勘察、設(shè)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(fēng)險管理信息平臺，形成了盾構(gòu)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(fēng)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(yīng)顏色時，工點處于不同的預(yù)警狀態(tài)，見圖1。

圖1　總體監(jiān)控面板

1.2.2盾構(gòu)實時數(shù)據(jù)監(jiān)控

成都地鐵盾構(gòu)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(fēng)險特點，開發(fā)了盾構(gòu)監(jiān)控總體監(jiān)控面板、重特大風(fēng)險監(jiān)控面板、地質(zhì)監(jiān)控面板、刀盤土壓預(yù)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(yù)警標準發(fā)布監(jiān)測預(yù)警，提高監(jiān)測預(yù)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(luò)將工地攝像傳入系統(tǒng)，可供參建各方相關(guān)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(yīng)用技術(shù)研究

系統(tǒng)“三監(jiān)控”是指盾構(gòu)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(chǔ)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(gòu)實時數(shù)據(jù)監(jiān)控

參建各方通過登錄建設(shè)安全風(fēng)險監(jiān)控系統(tǒng)平臺，可以實時獲得盾構(gòu)施工當前的各項施工參數(shù)、工程進度等信息，見圖2。盾構(gòu)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(gòu)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(gòu)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(gòu)施工情況，全面控制盾構(gòu)施工成本和質(zhì)量、盾構(gòu)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(gòu)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(gòu)姿態(tài)監(jiān)控，并能對姿態(tài)超限環(huán)號進行預(yù)警和繪制曲線變化趨勢圖表，易于對盾構(gòu)的總體趨勢進行把控。

圖2　盾構(gòu)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(fēng)險預(yù)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(yù)警級別，并自動在預(yù)警監(jiān)控面板上生成預(yù)警信息，為及時分析與排查風(fēng)險、采取應(yīng)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(gòu)隧道施工攝像頭分別安裝在出渣口、管片拼裝、盾構(gòu)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(cè)，可以方便觀察基坑開挖、支護結(jié)構(gòu)施工、主體結(jié)構(gòu)施工的各個工況，及時掌握施工情況，便于風(fēng)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(jié)構(gòu)側(cè)壁上，可以及時了解施工進度，掌握可視范圍的支護結(jié)構(gòu)施工情況、土方開挖情況以及主體結(jié)構(gòu)施工情況等，攝像頭將根據(jù)施工進度和工況動態(tài)設(shè)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(fēng)險及時通知相關(guān)人員進行處置。

圖3　蓋挖基坑視頻監(jiān)控

3　安全風(fēng)險綜合管理

安全風(fēng)險綜合管理是通過安全風(fēng)險系統(tǒng)“三監(jiān)控”手段，結(jié)合參建各方的現(xiàn)場巡查報告、主體結(jié)構(gòu)資料、主體結(jié)構(gòu)與周邊環(huán)境的相對關(guān)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(shè)階段安全風(fēng)險的排查、動態(tài)評估、預(yù)報與報警信息的及時發(fā)布。安全風(fēng)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(yù)警和事務(wù)的管理，把安全風(fēng)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(fēng)險的工點做出提前告知和處理，以避免人為因素導(dǎo)致安全風(fēng)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(fēng)險管理水平與工作效率。

3.1線路管理

通過安全風(fēng)險監(jiān)控系統(tǒng)平臺，可見各條在建線路的導(dǎo)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(guān)的空間信息，這些信息包括地形數(shù)據(jù)、環(huán)境風(fēng)險源數(shù)據(jù)、工程設(shè)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(shè)計圖、監(jiān)測點、鉆孔等，它可在工程設(shè)計圖的基礎(chǔ)上，實時疊加和展現(xiàn)鉆孔柱狀圖、安全風(fēng)險狀態(tài)和地質(zhì)剖面圖等信息。

3.3環(huán)境風(fēng)險管理

環(huán)境風(fēng)險源特指地鐵工程建設(shè)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(shè)施或工程自身產(chǎn)生破壞和損失，主要包括建（構(gòu)）筑物、既有線路、地下管線、市政設(shè)施、道路等。

建設(shè)安全風(fēng)險監(jiān)控系統(tǒng)對各工點的重特大風(fēng)險源進行統(tǒng)一管理、查詢，并提供風(fēng)險工程案例、應(yīng)急處理預(yù)案等管理功能。系統(tǒng)可查詢各工點的各類風(fēng)險源的初始風(fēng)險評估結(jié)論，并提供動態(tài)風(fēng)險評估和跟蹤功能，通過現(xiàn)場拍照、風(fēng)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(fēng)險源動態(tài)管理，有效規(guī)避或降低施工安全風(fēng)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(fēng)險程度的把脈，是安全風(fēng)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(yù)警發(fā)布的重要依據(jù)之一。通過系統(tǒng)“三監(jiān)控”結(jié)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(guān)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(yù)警與消警

根據(jù)《成都地鐵工程建設(shè)安全風(fēng)險監(jiān)控管理辦法》的預(yù)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(yù)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(yù)警相關(guān)信息，有關(guān)人員隨即進行相關(guān)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(fēng)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(fēng)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(gòu)下穿紅星幼兒園重特大風(fēng)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(gòu)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(fēng)險源紅星幼兒園大樓，該棟建筑基礎(chǔ)為擴大基礎(chǔ)，盾構(gòu)隧道距離基礎(chǔ)邊緣為2～5m，處于密實砂卵石地層中。

2013年8月8日，盾構(gòu)實時監(jiān)控發(fā)現(xiàn)，太省區(qū)間盾構(gòu)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(yù)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(shè)鋼板，消除了安全隱患，太省區(qū)間盾構(gòu)已順利通過該風(fēng)險源，避免了安全事故發(fā)生。

5　結(jié)論

圖4　太省區(qū)間盾構(gòu)刀盤實時監(jiān)控

成都地鐵建設(shè)安全風(fēng)險監(jiān)控系統(tǒng)自建設(shè)以來，已對7號線、4號線二期等七條線路，盾構(gòu)下穿河流、鐵路、建筑等218個重特大風(fēng)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(shè)安全風(fēng)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(shù)攻關(guān)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(zé)成都地鐵建設(shè)安全風(fēng)險監(jiān)控系統(tǒng)管理工作。