王美華 李榮帥 張文澤

摘 要：遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)利用安全信息化管理平臺對基坑施工的監(jiān)測數(shù)據(jù)、工況信息、巡檢結果、視頻監(jiān)控等數(shù)據(jù)集中判定，并建立符合工程要求的預警機制，實現(xiàn)基坑施工風險自動監(jiān)測與預警，滿足地下工程施工開挖安全管控要求，實現(xiàn)總體安全狀況評估。本文通過對遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)在海門路55#地塊項目中實施應用的描述，充分體現(xiàn)了該系統(tǒng)在工程建設中的作用和應用價值。

關鍵詞：遠程監(jiān)控系統(tǒng)；地下工程；應用

0 引言

“十一五”以及“十二五”以來，我國掀起了城市地下空間大規(guī)模開發(fā)的熱潮。包含了地鐵、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施、地下管線、共同溝、地下變電站等，地下空間開發(fā)是我國城市建設可持續(xù)發(fā)展的必由之路。復雜的外部環(huán)境導致城市地下工程建設的安全事故時有發(fā)生，地下工程施工常見的重大風險主要有：基坑圍護體系失穩(wěn)、臨近管線受損、地表開裂、近鄰建筑受損、城市生命線受損等，地下工程公共安全管控形勢越來越嚴峻。

針對上述層出不窮的安全問題和施工風險，筆者所在企業(yè)根據(jù)以往在地下工程施工中遇到的各類問題，根據(jù)地下工程施工的現(xiàn)實需求開發(fā)了遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)。遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)是綜合了安全監(jiān)測和遠程管理為一體的系統(tǒng)平臺，系統(tǒng)設置了一套完整的監(jiān)測、計算分析、權限管理和預警管理規(guī)則，確保了系統(tǒng)管理的有序性、高效性和靈活性。

1 遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)的功能

遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)是融合工程項目管理和數(shù)據(jù)實時監(jiān)控于一體的信息管理系統(tǒng)。系統(tǒng)綜合了項目管理、數(shù)據(jù)采集、視頻監(jiān)控、風險管控、風險預警分析等綜合管理分析功能。為工程管理人員和技術人員實時連接工程現(xiàn)場的發(fā)展情況，為現(xiàn)場施工決策提供依據(jù)，以管控工程風險的發(fā)生。針對地下深基坑工程項目的監(jiān)測和管理，遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)需有如下功能。

（1）可實現(xiàn)深基坑工程項目監(jiān)測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場信息的采集、匯總和分析；

（2）工程項目安全狀態(tài)評估及管理；

（3）預報警管理（警戒值設定）；

（4）工程相關資料管理。

2 遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)的應用優(yōu)勢

目前，全國大多數(shù)地下工程建設監(jiān)測多為人工完成，安全管控存在以下幾大問題。

（1）監(jiān)測信息流轉緩慢，信息鏈冗長，信息不透明，工程安全信息滯后；

（2）工程信息復雜而又缺乏基礎信息平臺進行專業(yè)化信息處理，提供整理及查詢；

（3）工程數(shù)據(jù)量巨大，很難進行安全分析以及查詢分析，進行安全評價；

（4）缺乏專業(yè)預警，無法自動報警及升級，險情應急響應流程長、反應慢。

針對以上問題，我們以大量的工程實踐及科學研究為基礎，設計研發(fā)應用了遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)。該系統(tǒng)內置了關于各種預警、預測模型和專業(yè)分析方法等新技術，把安全風險管理體系與風險評估有效嵌入信息系統(tǒng)。信息系統(tǒng)還能為安全管理體系提供準確的考核依據(jù)，確保管理體系的有效執(zhí)行，將無形的安全管理有形化，很好的實現(xiàn)了運用高新信息技術為工程建設服務。本文主要從遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)在海門路55#地塊項目中的應用，分析該項目中的工程技術及管理難點，介紹系統(tǒng)各功能模塊在該工程建設中發(fā)揮的作用。

3 海門路55#地塊項目工程應用

3.1 工程概況

海門路55#地塊項目位于海門路西側、公平路東側、東大名路北側。北側緊鄰軌道交通12號線提籃橋車站。項目用地面積40，577.40m2，總建筑面積44，5844.4m2，由2幢264m的辦公樓和一座3層的主題商業(yè)中心組成，地下室6層，地下總面積為192，778m2。本工程為一類高層建筑，耐火等級一級，抗震設防烈度為7度，建筑物合理使用年限50年，屋面防水等級一級，地下工程防水等級一級，地下室設有民防工程。地塊南側有白金灣廣場，臨江大廈，東方海港國際大廈，長江大樓等高樓林立；北側地鐵12號線由西向東橫穿而過；項目周圍總體場地條件復雜。

3.2 工程技術及管理難點

3.2.1 項目緊鄰地鐵車站，超深基坑施工

技術上，該地塊緊鄰地鐵站點，近30米的超深基坑開挖對地鐵結構擾動大，風險不可避免，且極易造成地鐵車站發(fā)生事故；

管理上，存在監(jiān)測手段單一、數(shù)據(jù)滯后、多方監(jiān)測數(shù)據(jù)（第三方、施工、地鐵監(jiān)測方）難以匯集及對比、很難做到全面管理。

3.2.2 超深基坑為分區(qū)交錯卸載，安全可靠性差

技術上，基坑時空效應明顯，分區(qū)交錯卸載，受“疊加效應”影響；臨邊基坑未超出±0，基坑已開始開挖施工，結構安全較差，施工危險系數(shù)大；

管理上，工程信息多而復雜，信息資料不集中；缺少規(guī)范的管理系統(tǒng)，項目信息無法及時傳遞，缺乏預報警手段，應急響應速度慢。

3.2.3 地下管線密布，環(huán)境保護壓力大

技術上，項目周圍管線眾多，且含較多壓力管、總管，一旦發(fā)生險情后果不堪設想，管線保護壓力極大；

管理上，監(jiān)測信息滯后，缺乏綜合管線安全信息平臺，無專業(yè)數(shù)據(jù)分析、缺乏專業(yè)評價等致使應急響應速度慢。

3.2.4 緊鄰黃浦江，地下水影響大

技術上，地墻施工深度達47m，穿過⑦2粉砂層，有承壓水影響，成槽階段易造成槽壁坍塌；基坑挖深26～30m，基坑底板距⑦2粉砂層約9m，承壓水對基坑危險系數(shù)影響很大；

管理上，監(jiān)測信息滯后，缺乏實時承壓水信息，欠缺對專業(yè)數(shù)據(jù)分析以及專業(yè)評價，致使工程應急響應速度慢。

3.3 工程中的應用

本系統(tǒng)主要針對深基坑工程項目施工數(shù)據(jù)的監(jiān)測和管理，主要目標是實現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場信息的采集、匯總和分析；安全狀態(tài)評估及管理；預報警管理（警戒值設定）；工程相關資料管理等。同時，系統(tǒng)內部設計開發(fā)了一套完整的數(shù)據(jù)流轉路徑，高效準確的數(shù)據(jù)流保證了項目安全實施。

初始界面包括當前狀態(tài)、報警事件、工程資料、施工工況、測點管理、數(shù)據(jù)匯總、現(xiàn)場視頻、專業(yè)分析等內容，如圖1所示。每項內容在該項目中均有相關應用。下面詳細介紹各模塊在海門路55#地塊項目中的應用。

3.3.1 工程資料管理

工程資料包括施工許可證、地質考察報告、監(jiān)測方案、測點布置圖等內容。

工程勘測設計資料為監(jiān)測前期獲取的勘測資料進行管理，并提供相應的查找和查閱功能。資料查詢功能包括工程資料、工程周報、監(jiān)測數(shù)據(jù)資料等?？睖y設計資料至少包括了地形地貌資料、河流水系資料、氣候特征資料、地質構造資料、地層資料、設計資料、設計變更等，工程周報包含了施工、監(jiān)測、監(jiān)理各方日常信息以及信息變動等。

此外，工程資料管理模塊后臺具備了對文檔流轉的定義功能，能夠自定義文檔流轉的步驟、操作和處理部門。系統(tǒng)中可以利用文檔管理模塊，對工程日報、周報和監(jiān)理報告等進行自定義式的集中管理。工程周報有統(tǒng)一形式系統(tǒng)自動完成，并派專人進行檢核，完成相對部門間流轉查閱。

本工程資料包中監(jiān)測數(shù)據(jù)分析項包括了立柱樁隆沉、第三道支撐軸力、第一道支撐軸力、坑外地表沉降、圍護墻頂垂直位移、第六道支撐軸力、第四道支撐軸力、第二道支撐軸力、坑外土體測斜、第五道支撐軸力、墻體測斜等該工程施工所關注的所有內容。該內容根據(jù)工程所需設定，可供監(jiān)測單位、監(jiān)管部門、集團公司、子集團公司、工程公司、項目部等相應權限范圍內查閱與提取。

3.3.2 工況描述

系統(tǒng)依據(jù)不同的工法，對施工工況進行了標準化，規(guī)范了不同工法在不同的施工階段下，所需要填寫的最基本的信息，同時，也提供了可自由填寫的區(qū)域。通過這樣的形式，保障了各個工點采用統(tǒng)一的規(guī)范填寫工況內容，從而為跨工點的數(shù)據(jù)分析、統(tǒng)計匯總、考核奠定了基礎。該項由系統(tǒng)自動填寫經專人審核后發(fā)布在系統(tǒng)中，形成對工程進展宏觀描述，項目進度一目了然。

3.3.3 測點管理

系統(tǒng)提供測點與CAD圖綁定的可視化配置功能，能夠簡易地在CAD圖中標識出每個測點的位置，為測點狀態(tài)的動態(tài)顯示提供基礎。在CAD圖紙瀏覽時，可輕松切換一個工點的多張CAD圖。除了可以分層查看CAD圖本身的內容外，還可查看到每個測點的位置，測點是否超標，測點的累計值、速率值?？砂磁卧贑AD圖中查看所有測點的歷史數(shù)據(jù)。

該系統(tǒng)可以靈活地對測點進行管理，各項目根據(jù)工程特點分類布設測點，并將測點錄入系統(tǒng)，系統(tǒng)根據(jù)各個測點所采集到的數(shù)據(jù)完成進行匯總、分析、歸檔等工作。本項目主要完成支撐軸力、潛水水位、承壓水水頭、圍護墻頂、土體和墻體測斜以及地表沉降、管線等測點工作。如圖2、圖3所示。

3.3.4 監(jiān)測數(shù)據(jù)匯總

本工程監(jiān)測數(shù)據(jù)會自動形成匯總，技術人員可在系統(tǒng)中查看系統(tǒng)各階段匯總的數(shù)據(jù)，形成過程資料。本工程主要對立柱樁隆沉、支撐軸力、坑外地表沉降、圍護墻頂垂直位移、坑外土體測斜、墻體測斜等項的測點數(shù)據(jù)累計及數(shù)據(jù)速率進行匯總和專業(yè)分析。系統(tǒng)能夠通過后臺內置的匯總運算體系，自動對最新的監(jiān)測數(shù)據(jù)，歷史的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行匯總統(tǒng)計，生成用于工程安全的數(shù)據(jù)分析報表。報表中能夠根據(jù)工程的需要反映監(jiān)測數(shù)據(jù)的累計變化、本次變化、累計最大值、累計最小值、變化最大值、變化最小值等數(shù)據(jù)，自動統(tǒng)計排列形成系統(tǒng)報表。

3.3.5 現(xiàn)場視頻

現(xiàn)場兼容和擴展視頻監(jiān)控根據(jù)具體要求，系統(tǒng)將定制與視頻監(jiān)控系統(tǒng)的接口，實現(xiàn)系統(tǒng)遠程瀏覽和控制現(xiàn)場工地實時視頻。可遠程對視頻攝像頭進行上下左右的移動控制和焦距變化的控制，同時可以進行截圖和錄像操作。此外，在工況展示中也做了攝像頭查看框，方便文字和視頻信息的參照。

3.3.6 專業(yè)分析

根據(jù)多年工程建設積累的經驗，在系統(tǒng)中提供了圍護墻分析、管線分析、建筑物分析、地層損失率計算等專業(yè)分析工具。系統(tǒng)通過后臺內置的匯總運算體系，自動對最新的監(jiān)測數(shù)據(jù)，歷史的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行匯總統(tǒng)計，對數(shù)據(jù)進行專業(yè)分析。

（1）地層損失率計算包括了電力管線垂直位移、污水管線垂直位移、電力管線垂直位移、煤氣管線垂直位移等監(jiān)測項目進行了專業(yè)化分析，及時計算了地下工程項目周圍地層損失率在可控范圍，保證項目周圍建設安全。

（2）圍護墻安全分析工具具有對圍護墻體進行分析的功能，通過該功能模塊可以分析圍護墻的安全系數(shù)。例如，為對本工程中外圍護地下連續(xù)墻進行分析，通過手動輸入地下連續(xù)墻參數(shù)如等效寬度、厚度、截面慣性矩等以及材料參數(shù)如鋼筋類型、混凝土等級等，最終計算出極限彎矩和最大位移量。當實測參數(shù)超過極限計算值時，系統(tǒng)報警啟動，根據(jù)設定的系統(tǒng)報警規(guī)則，形成不同等級報警。

（3）管線安全分析工具具備專業(yè)的管線沉降安全分析功能，通過對電力、燃氣、信息、污水等管線曲率半徑的分析，計算管線的安全范圍。

（4）基坑專業(yè)分析工具則通過分析監(jiān)測項目變化值（或變化速率）與基坑開挖深度、開挖速度、基坑支護結構、基坑地質條件等的關系，獲得基坑數(shù)據(jù)的專業(yè)分析結果，繪制基坑監(jiān)測曲線，形成專業(yè)的分析報告。

（5）報警事件

系統(tǒng)中提供了數(shù)據(jù)異常自動預警的功能，防止異常產生后無人處理的情況，通過后臺配置，能夠對數(shù)據(jù)異常產生后多長時間無人處理即可自動升級為預報警進行配置，并且可以短信通知到相關的負責人，升級之前會多次短信提醒到相關的人員。

通過后臺配置，可以實現(xiàn)報警事件的分級處理，形成當前事件的職責體系，系統(tǒng)會根據(jù)報警事件進展情況分級上報相關的負責人進行處理。報警事件結合風險預案管理，根據(jù)不同的報警事件級別，自動獲取各種工程信息資料，生成不同的風險預案。

4 結論

通過遠程監(jiān)控管理系統(tǒng)在該項目的引入，很好的解決了信息溝通不暢、監(jiān)測數(shù)據(jù)流程長，數(shù)據(jù)量大，難以查詢等問題，同時項目安全信息管理平臺通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)系統(tǒng)內部進行自動專業(yè)化分析，達到自動預警，提高了應急響應速度。該工程不僅解決了地下工程項目施工監(jiān)測和管理當中的諸多難題，同時為實現(xiàn)信息化工程施工目標提供了良好的實踐依據(jù)。

【基金資助：上海市城鄉(xiāng)建設交通優(yōu)秀人才專項資金資助項目；上海領軍人才隊伍建設專項資金資助項目?！?/p>

參考文獻

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