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上海軌道交通建設工程風(fēng)險遠程監控管理的探索與研究論文

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上海軌道交通建設工程風(fēng)險遠程監控管理的探索與研究論文

  摘 要 城市軌道交通工程的建設工點(diǎn)多、攤子大、施工的難度和環(huán)境保護要求高,近年來(lái)在全國各地軌道交通工程建設過(guò)程中,時(shí)有較大的工程事故發(fā)生。如何控制工程的風(fēng)險成為軌道交通大規模建設迫切需要解決的問(wèn)題。以具體工程為例,提出用遠程監控管理的方法系統地控制工程風(fēng)險,并闡述實(shí)現遠程監控管理的要件及其組成。

上海軌道交通建設工程風(fēng)險遠程監控管理的探索與研究論文

  關(guān)鍵詞 軌道交通 地下工程 風(fēng)險控制

  1 引言

  中國各大城市的軌道交通建設,從上世紀末開(kāi)始,處于世界城市軌道交通建設歷史上前所未有的建設高峰之中,北京、上海、廣州、深圳、南京、天津等城市都陸續展開(kāi)了大規模的軌道交通建設。然而在建設過(guò)程中,各地時(shí)有工程事故發(fā)生,造成了巨大的損失。如何控制工程建設的風(fēng)險,已成為城市軌道交通建設目前迫切需要解決的問(wèn)題。

  從工程經(jīng)驗和物理力學(xué)規律可知,工程風(fēng)險在發(fā)展成為工程事故之前,往往存在著(zhù)某些特定征兆和現象,如監測數據的異常反應、地表突然沉降等特殊現象,有經(jīng)驗的工程師能夠根據這些狀況的產(chǎn)生,及時(shí)采取相應對策,往往能避免工程事故發(fā)生或減少事故造成的損失。

  建設企業(yè)通常用于控制工程風(fēng)險的辦法,是派遣大量的有經(jīng)驗的工程師常駐現場(chǎng),監督工程的進(jìn)展,保障工程安全、有序的建設。然而,由于工程師的水平不一,對同樣的數據可能得到完全相反的結論,而數據評判不正確,可能延誤工程搶險的時(shí)機,導致不必要的損失。所以,控制工程風(fēng)險需要建立一個(gè)科學(xué)評判工程數據的體系,統一分析、評判工程的風(fēng)險程度。

  在今后的幾年中,上海年均要完成約40km的軌道交通建設。隨著(zhù)建設的大面積鋪開(kāi),城市軌道交通建設具有工點(diǎn)多、攤子大、時(shí)間長(cháng)的特點(diǎn)。建設過(guò)程中對重要建筑物和已建成軌道交通的環(huán)境影響,造成施工節點(diǎn)多、施工的工序和難度不斷增加,由此發(fā)生工程危險和工程事故的概率不斷上升。如果還是僅依靠有經(jīng)驗的工程師控制工程風(fēng)險,在人員的數量和水平上將遠遠不夠。實(shí)現分散工程的工程風(fēng)險統一管理與控制,運用網(wǎng)絡(luò )化的遠程監控手段是最有效的解決方案。

  但這在世界軌道交通建設史上并無(wú)先例可循。從1999年起,在上海軌道交通4號線(xiàn)建設中,由于意識到這方面的問(wèn)題,就此展開(kāi)研究,逐步探索和完善了一整套工程遠程監控管理體系。通過(guò)收集、傳送現場(chǎng)的工程數據到遠程的服務(wù)器,設置一個(gè)專(zhuān)門(mén)分析、處理工程數據的職能部門(mén)———監控中心,對工程風(fēng)險進(jìn)行集約的管理和及時(shí)的反饋,從而有效地控制了工程事故的發(fā)生。目前,該管理體系已推廣到上海軌道交通8號線(xiàn)、6號線(xiàn)等工程,并得到成功應用,發(fā)現工程隱患阻止工程事故發(fā)生多起,發(fā)揮了巨大的作用。

  2 實(shí)現遠程監控管理的基本要求

  工程風(fēng)險的遠程監控管理問(wèn)題,在技術(shù)角度上就是如何實(shí)現工程現場(chǎng)數據的遠程交互的課題。它可以分解為數據的采集、數據的交換、數據的處理和數據的反饋6個(gè)層面,解決這些問(wèn)題的基本要求如下:

  (1)標準化信息采集

  工程的數據,尤其是監測數據,必須按照固定格式提供或輸入,盡量避免以報表文件等用戶(hù)自由度較大的格式的數據文件,防止由此產(chǎn)生的巨大的數據轉換工作量。推薦系統以數據庫作為數據存儲的平臺。

  (2)可靠的信息傳送功能

  對于數據通過(guò)網(wǎng)絡(luò )進(jìn)行交換的過(guò)程,要求所用的軟件技術(shù)和硬件技術(shù)必須穩定可靠,防止由于突然斷線(xiàn)等情況而出現系統異常。

  (3)實(shí)用的信息處理

  對于系統獲取的數據,不能僅滿(mǎn)足于直接將數據發(fā)布到相關(guān)的人員,需要對獲得的數據進(jìn)行處理,初步判斷、提取數據的可信度、數據代表的工程風(fēng)險程度。某些和工程風(fēng)險無(wú)關(guān),或者依賴(lài)于人工反復干預的預測預報技術(shù)盡量不要使用。

  (4)安全的用戶(hù)認證和分級的用戶(hù)授權

  不同類(lèi)別、不同級別、不同工程的用戶(hù)與系統交互的內容和范圍應該受到嚴格控制,未經(jīng)許可的用戶(hù)應無(wú)法獲取數據。

  (5)及時(shí)的信息反饋

  除依靠人工電話(huà)通知等手段外,可以考慮利用BP機、短信等信息終端發(fā)布信息,使用戶(hù)能在第一時(shí)間內,自動(dòng)獲得需要的信息。還可以提供多種形式的數據服務(wù),以滿(mǎn)足不同層次用戶(hù)的需求。

  (6)嚴密的管理制度作為保障

  工程風(fēng)險的遠程監控管理體系的各個(gè)環(huán)節本職工作完成的好壞以及各環(huán)節之間配合的好壞,決定了整個(gè)管理體系效能。如果其中任何一個(gè)環(huán)節出現問(wèn)題,整個(gè)管理體系將有失效的危險。所以,必須有嚴密的管理制度作為整個(gè)管理體系的有力保障。

  3遠程監控管理的系統組成

  3.1遠程監控管理模式

  如圖1所示,工程所轄工地的所有工程數據、信息,均使用專(zhuān)用的軟件將工程的信息傳送到中央數據庫,由管理者和監控中心通過(guò)網(wǎng)絡(luò )直接調用;監控中心負責數據的分析處理,每天將數據分析處理的結論以報表文件的形式發(fā)送給相關(guān)的職能部門(mén)和管理者;管理者參照報表和獲得的工程信息做出工程決策,指導現場(chǎng)的施工。在這一架構中,現場(chǎng)傳送的數據是否及時(shí)、真實(shí),以及監控中心是否有可靠的手段分析處理數據,構成了整個(gè)遠程監控管理成敗的決定性因素。

  在實(shí)際操作中,通過(guò)分級授權管理、數據流向和數據安全方面的設計,確保了數據的收集、傳送、存放、調用等各個(gè)環(huán)節,均有可靠的安全保障。

  3.2 工程數據的遠程監控管理

  工程數據的遠程監控管理包括車(chē)站和區間隧道兩個(gè)方面。根據輸入工程信息單位的不同,工程數據的遠程監控管理可分為:甲方管理、施工總包、監理單位、監測單位4個(gè)不同版本,不同版本的輸入和查閱信息的權限各自不同。

  由于有專(zhuān)門(mén)的授權軟件,并且通過(guò)專(zhuān)用的軟件輸入、傳輸、查閱數據,工程數據可分級調用,數據的安全性得到保證。另外,由于使用Internet傳送數據,避免了建設專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )的巨大投資,也方便管理者隨時(shí)隨地獲得工程的信息。

  3.3工程視頻的遠程監控管理

  現場(chǎng)上傳的數據一般存在一定時(shí)間的滯后,在需要察看到工程實(shí)時(shí)進(jìn)展的狀況時(shí),采用遠程的視頻監看是一個(gè)有效的手段。由視頻的查看,可以直觀(guān)地獲得工程現場(chǎng)的影像,對于不合規范的操作和現象,均能通過(guò)照片、錄像存檔,作為依據,責成現場(chǎng)單位限期整改。

  4 控制工程風(fēng)險的職能部門(mén)———監控中心

  監控中心是負責控制工程風(fēng)險控制的具體職能部門(mén),由建設企業(yè)項目公司總工程師負責,并設有專(zhuān)職的管理人員完成日常工作。監控中心根據獲得的工程數據,研判工程所處的狀態(tài),發(fā)現其中存在的工程隱患和工程危險,并以書(shū)面報告的形式告知相關(guān)部門(mén);并且它負責遠程監控的日常管理,保障整個(gè)管理體系能夠正常、有序的運轉。

  所以,監控中心應該具有以下功能:

  (1)根據工程數據分析工程風(fēng)險的能力

  上海軌道交通建設已經(jīng)積累了大量的關(guān)于工程風(fēng)險判斷的經(jīng)驗,由工程數據分析判斷其中存在的工程風(fēng)險,并做出短期的預警,在技術(shù)上已經(jīng)解決。

  (2)快速獲取工程相關(guān)數據的能力

  由于工程數據的遠程監控管理應用了數據庫技術(shù),所有資料均以通用格式保存在服務(wù)器上,為實(shí)現工程狀態(tài)的自動(dòng)判斷提供了方便。

  (3)發(fā)現工程隱患后,及時(shí)告知相關(guān)責任人員的能力

  當發(fā)現工程隱患后,是否能及時(shí)處理取決于相關(guān)信息能否在第一時(shí)間內到達相關(guān)責任人員。對于監控中心,不能僅滿(mǎn)足于提交報告告知工程的風(fēng)險。電話(huà)聯(lián)系或者手機短信等多種手段,甚至自動(dòng)化的信息發(fā)送均可應用。

  (4)工程資料存檔,并提供相關(guān)人員方便的查閱相關(guān)資料的功能

  遠程監控管理所獲得的工程數據是海量的數據,其中有可能夾雜錯誤數據,若要重復利用,則在資料存檔階段應作進(jìn)一步的處理,如剔除錯誤數據、轉成Excel報表等等。經(jīng)處理后的數據,將方便工程相關(guān)人員的研究工作。

  監控中心是對整個(gè)遠程監控管理起決定性作用的部門(mén),它的作用發(fā)揮的好壞,決定了整個(gè)管理體系是否能正常運轉。同時(shí),由于是集約化的工程風(fēng)險管理,監控中心的設立大大提高了管理的效率,保證了所有工程在統一標準下控制工程風(fēng)險,避免工程師水平不一而導致的誤判、遺漏情況的發(fā)生。

  5工程實(shí)例

  某車(chē)站圍護結構為 850SMW工法樁,樁長(cháng)21m;設有3道φ609鋼管支撐,采用明挖順作法施工。在開(kāi)挖過(guò)程中,該基坑測斜數據出現明顯的踢腳現象,至2005-03-07,處于同一橫斷面的CX31和CX32孔墻腳出現明顯位移,呈加速破壞情況。最大變形和最大變形速率分別達到85.73mm、28.27mm/d和70.14mm、30.79mm/d,見(jiàn)圖2、圖3、圖4所示。根據以往的工程經(jīng)驗和數據挖掘的成果判斷,基坑處于十分危險的狀況。再由當天的測斜數據,反算型鋼彎矩得到CX31和CX32的型鋼抗彎安全儲備只有14.3%和13.3%,接近設計彎矩,與數據評判的最危險點(diǎn)相符,驗證了該處存在工程危險。

  正因為采取了遠程監控管理,工程現場(chǎng)及時(shí)傳送數據,監控中心科學(xué)地處理數據,能及時(shí)發(fā)現異常,通過(guò)管理體系告知相關(guān)的職能部門(mén),啟動(dòng)預警機制,馬上停工處理工程危險,成功有效地阻止了工程事故的發(fā)生。之后工程順利進(jìn)展,該點(diǎn)的變形趨向穩定。

  6 結語(yǔ)

  實(shí)踐證明,使用遠程監控管理是目前對工程風(fēng)險管理的有效手段,它是解決目前軌道交通大規模建設的風(fēng)險控制問(wèn)題、高效發(fā)揮稀缺的專(zhuān)家資源的必然途徑。

  工程風(fēng)險的遠程監控管理還需要不斷完善,從而更好地控制工程風(fēng)險。需要逐步實(shí)現自動(dòng)化分析、處理海量數據,實(shí)現工程風(fēng)險的自動(dòng)判別。同時(shí),需要擴大工程風(fēng)險管理的范圍,將設計單位納入工程風(fēng)險的管理體系,參與工程風(fēng)險的管理;并充分發(fā)揮現場(chǎng)監理單位及相關(guān)協(xié)作單位在風(fēng)險管理體系中的作用,在各方面保障工程安全、高效的進(jìn)展。

  參考文獻

  1 劉建航、侯學(xué)淵.基坑工程手冊.中國建筑工業(yè)出版社,1997.

  2 劉國彬、王洪新.上海淺層粉砂地層承壓水對基坑的危害及治理.巖土工程學(xué)報,2002(6):790-792

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