摘 要 城市軌道交通工程的建設工點多、攤子大、施工的難度和環境保護要求高,近年來在全國各地軌道交通工程建設過程中,時有較大的工程事故發生。如何控制工程的風險成爲軌道交通大規模建設迫切需要解決的問題。以具體工程爲例,提出用遠程監控管理的方法系統地控制工程風險,並闡述實現遠程監控管理的要件及其組成。
關鍵詞 軌道交通 地下工程 風險控制
1 引言
中國各大城市的軌道交通建設,從上世紀末開始,處於世界城市軌道交通建設歷史上前所未有的建設高峯之中,北京、上海、廣州、深圳、南京、天津等城市都陸續展開了大規模的軌道交通建設。然而在建設過程中,各地時有工程事故發生,造成了巨大的損失。如何控制工程建設的風險,已成爲城市軌道交通建設目前迫切需要解決的問題。
從工程經驗和物理力學規律可知,工程風險在發展成爲工程事故之前,往往存在着某些特定徵兆和現象,如監測數據的異常反應、地表突然沉降等特殊現象,有經驗的工程師能夠根據這些狀況的產生,及時採取相應對策,往往能避免工程事故發生或減少事故造成的損失。
建設企業通常用於控制工程風險的辦法,是派遣大量的有經驗的工程師常駐現場,監督工程的進展,保障工程安全、有序的建設。然而,由於工程師的水平不一,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機,導致不必要的損失。所以,控制工程風險需要建立一個科學評判工程數據的體系,統一分析、評判工程的風險程度。
在今後的幾年中,上海年均要完成約40ｋｍ的軌道交通建設。隨着建設的大面積鋪開,城市軌道交通建設具有工點多、攤子大、時間長的特點。建設過程中對重要建築物和已建成軌道交通的環境影響,造成施工節點多、施工的工序和難度不斷增加,由此發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驗的工程師控制工程風險,在人員的數量和水平上將遠遠不夠。實現分散工程的工程風險統一管理與控制,運用網絡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並無先例可循。從1999年起,在上海軌道交通4號線建設中,由於意識到這方面的問題,就此展開研究,逐步探索和完善了一整套工程遠程監控管理體系。通過收集、傳送現場的工程數據到遠程的服務器,設置一個專門分析、處理工程數據的職能部門———監控中心,對工程風險進行集約的管理和及時的反饋,從而有效地控制了工程事故的發生。目前,該管理體系已推廣到上海軌道交通8號線、6號線等工程,並得到成功應用,發現工程隱患阻止工程事故發生多起,發揮了巨大的作用。
2 實現遠程監控管理的基本要求
工程風險的遠程監控管理問題,在技術角度上就是如何實現工程現場數據的遠程交互的課題。它可以分解爲數據的採集、數據的交換、數據的處理和數據的反饋6個層面,解決這些問題的基本要求如下:
(1)標準化信息採集
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,儘量避免以報表文件等用戶自由度較大的格式的數據文件,防止由此產生的巨大的數據轉換工作量。推薦系統以數據庫作爲數據存儲的平臺。
(2)可靠的信息傳送功能
對於數據通過網絡進行交換的過程,要求所用的軟件技術和硬件技術必須穩定可靠,防止由於突然斷線等情況而出現系統異常。
(3)實用的信息處理
對於系統獲取的數據,不能僅滿足於直接將數據發佈到相關的人員,需要對獲得的數據進行處理,初步判斷、提取數據的可信度、數據代表的工程風險程度。某些和工程風險無關,或者依賴於人工反覆干預的預測預報技術儘量不要使用。
(4)安全的用戶認證和分級的用戶授權
不同類別、不同級別、不同工程的用戶與系統交互的內容和範圍應該受到嚴格控制,未經許可的用戶應無法獲取數據。
(5)及時的信息反饋
除依靠人工電話通知等手段外,可以考慮利用ＢＰ機、短信等信息終端發佈信息,使用戶能在第一時間內,自動獲得需要的信息。還可以提供多種形式的數據服務,以滿足不同層次用戶的需求。
(6)嚴密的管理制度作爲保障
工程風險的遠程監控管理體系的各個環節本職工作完成的好壞以及各環節之間配合的好壞,決定了整個管理體系效能。如果其中任何一個環節出現問題,整個管理體系將有失效的危險。所以,必須有嚴密的管理制度作爲整個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網絡直接調用;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送給相關的職能部門和管理者;管理者參照報表和獲得的工程信息做出工程決策,指導現場的施工。在這一架構中,現場傳送的數據是否及時、真實,以及監控中心是否有可靠的手段分析處理數據,構成了整個遠程監控管理成敗的決定性因素。
在實際操作中,通過分級授權管理、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、調用等各個環節,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站和區間隧道兩個方面。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爲:甲方管理、施工總包、監理單位、監測單位4個不同版本,不同版本的輸入和查閱信息的權限各自不同。
由於有專門的授權軟件,並且通過專用的軟件輸入、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,由於使用Ｉｎｔｅｒｎｅｔ傳送數據,避免了建設專用網絡的巨大投資,也方便管理者隨時隨地獲得工程的信息。
3.3工程視頻的遠程監控管理
現場上傳的數據一般存在一定時間的滯後,在需要察看到工程實時進展的狀況時,採用遠程的`視頻監看是一個有效的手段。由視頻的查看,可以直觀地獲得工程現場的影像,對於不合規範的操作和現象,均能通過照片、錄像存檔,作爲依據,責成現場單位限期整改。
4 控制工程風險的職能部門———監控中心
監控中心是負責控制工程風險控制的具體職能部門,由建設企業項目公司總工程師負責,並設有專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,發現其中存在的工程隱患和工程危險,並以書面報告的形式告知相關部門;並且它負責遠程監控的日常管理,保障整個管理體系能夠正常、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險的能力
上海軌道交通建設已經積累了大量的關於工程風險判斷的經驗,由工程數據分析判斷其中存在的工程風險,並做出短期的預警,在技術上已經解決。
(2)快速獲取工程相關數據的能力
由於工程數據的遠程監控管理應用了數據庫技術,所有資料均以通用格式保存在服務器上,爲實現工程狀態的自動判斷提供了方便。
(3)發現工程隱患後,及時告知相關責任人員的能力
當發現工程隱患後,是否能及時處理取決於相關信息能否在第一時間內到達相關責任人員。對於監控中心,不能僅滿足於提交報告告知工程的風險。電話聯繫或者手機短信等多種手段,甚至自動化的信息發送均可應用。
(4)工程資料存檔,並提供相關人員方便的查閱相關資料的功能
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,若要重複利用,則在資料存檔階段應作進一步的處理,如剔除錯誤數據、轉成Ｅｘｃｅｌ報表等等。經處理後的數據,將方便工程相關人員的研究工作。
監控中心是對整個遠程監控管理起決定性作用的部門,它的作用發揮的好壞,決定了整個管理體系是否能正常運轉。同時,由於是集約化的工程風險管理,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險,避免工程師水平不一而導致的誤判、遺漏情況的發生。
5工程實例
某車站圍護結構爲 850ＳＭＷ工法樁,樁長21ｍ;設有3道φ609鋼管支撐,採用明挖順作法施工。在開挖過程中,該基坑測斜數據出現明顯的踢腳現象,至2005-03-07,處於同一橫斷面的ＣＸ31和ＣＸ32孔牆腳出現明顯位移,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,見圖2、圖3、圖4所示。根據以往的工程經驗和數據挖掘的成果判斷,基坑處於十分危險的狀況。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相符,驗證了該處存在工程危險。
正因爲採取了遠程監控管理,工程現場及時傳送數據,監控中心科學地處理數據,能及時發現異常,通過管理體系告知相關的職能部門,啓動預警機制,馬上停工處理工程危險,成功有效地阻止了工程事故的發生。之後工程順利進展,該點的變形趨向穩定。
6 結語
實踐證明,使用遠程監控管理是目前對工程風險管理的有效手段,它是解決目前軌道交通大規模建設的風險控制問題、高效發揮稀缺的專家資源的必然途徑。
工程風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險。需要逐步實現自動化分析、處理海量數據,實現工程風險的自動判別。同時,需要擴大工程風險管理的範圍,將設計單位納入工程風險的管理體系,參與工程風險的管理;並充分發揮現場監理單位及相關協作單位在風險管理體系中的作用,在各方面保障工程安全、高效的進展。
參考文獻
1 劉建航、侯學淵.基坑工程手冊.中國建築工業出版社,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.岩土工程學報,2002(6):790-792