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“安全天眼”显神威

文章来源:中国交通建设集团有限公司   发布时间:2020-12-29

“警报!6号地块基坑西面监测点编号0303出现监测异常,水位高出基底,请尽快抵达。”在中交集团所属中交一公局集团郑州市文创园8号项目,安全员李成杰的手机收到了警告提示信息,他立即通知现场技术人员进行处理,避免了一次因地面沉降可能造成的坍塌,像这样的提示消息,李成杰的手机每天都要收到好几条。

郑州文创园8号项目占地面积57余万平方米,相当于80多个标准足球场,作业高峰时现场工人2000多人、塔吊26台、钢筋使用总量达4万吨……作为融合城镇发展、改善中低收入人群居住条件、推动新型城镇化建设的重点工程之一,它的每一步进展都牵动着3174户回迁居民的心。

在现场,高处坠落、物体打击、交叉作业等安全风险点多达上百个,“踏入工地的那一刻,哪怕丝毫的行差踏错,都可能造成难以弥补的损失。”项目负责人刘金涛皱紧了眉头。尤其是现场5个深基坑同时作业,存在土体渗透、地面沉降、塌方等风险点,一旦支撑体系破坏,围护内倾,就会像包饺子一样将在基坑里作业的人员和机械包裹住,造成重大安全事故。

如何对深基坑的水位、深层位移、沉降等进行实时监测,成为了项目安全管理的重中之重。而国内深基坑工程监测大多采用人工测量方法,由两三个专业测量人员,外加一套高精度的测量仪器进行全天实时监控,随着基坑开挖越发复杂,就算增加监测频率和点位,监测数据也时常出现延迟、误差等问题。为了确保施工及周边环境安全,项目总工程师冯天初萌生了自建系统的想法,“我们需要一个前置监测系统,出现异常时可以及时进行预警。”很快,课题小组开始组建,并选择项目6号地块的一个基坑作为试点。

技术团队立即开始了建模试验,利用BIM技术建立地表及基础构件立体模型,采用物联网技术在基坑四周布置深层水平位移、地表沉降、水位监测传感器,将采集的监测数据与BIM模型形成联动。在基坑施工过程中软件系统对采集的数据实时进行分析与处理,来判断传感器所监测对象的状态,若达到预警阈值,系统将通过BIM模型精确定位预警位置及预警因素,同时向现场工作人员手机端发出报警信号。

预警系统经过反复模拟试验取得了成功,技术团队还没来得及松口气,新的问题又摆在面前,“出现预警后,我们要尽快完成抢险,所以只预警根本不够,还要把预警分级,并提供解决方案。”冯天初坚定地说。

技术团队又开始了风险判定工作,“我们首先要制定一套完备的参考标准,明确每个级别的临界值。”冯天初思索着。技术团队通过核查、综合分析和专家咨询等方法,总结出了一套适合当地土质的精准数据,输入系统后,只要监测系统一旦预警就能确定相应预警级别。技术团队根据每个级别,制定了模拟解决方案,将预警信息一并发送到指定手机上,帮助现场抢险人员快速解决问题。

随着预警模型、预警级别的一一确定,深基坑监测系统逐渐清晰起来。“前置预警系统,关键在于我们能前置多长时间,关键时刻,哪怕提前1秒钟,对于抢险也是宝贵的。”冯天初脸上洋溢着兴奋。

一场关于提前1秒的模拟试验开始了。技术团队开始分析历史监测资料,利用统计法、时间顺序法等手段对监测数据进行实时预处理和分析,最终将预警时间最长提升到2小时之前。“如果说之前的系统是被动接受预警,那么我们现在已经能提前知道事故发生几率。”冯天初掩不住内心的激动,“就像基坑里长了‘眼睛’,让各类隐患无处藏身。”

深基坑监测系统顺利投入使用,基坑内每隔100米间距都安装了至少1处监测器。如今,通过电脑、手机、平板等多媒体终端,就能实时监测20个足球场大小的深基坑动态。同时还在人力、传感器等硬件设备方面节省成本15万元,监测设备还能循环应用。

“这个系统不受天气影响、不需要人工干预,即可实现全天24小时不间断监测,能覆盖基坑施工中安全生产的所有细节。”刘金涛自豪地说。

【责任编辑:家正】

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