地鐵某盾構區間視頻監控攝像頭布置研究

朱紅霞

(武漢地鐵集團有限公司，湖北武漢　430030)

地鐵某盾構區間視頻監控攝像頭布置研究

朱紅霞

(武漢地鐵集團有限公司，湖北武漢430030)

【摘要】為解決盾構區間監控攝像頭布置的問題，本文以某盾構區間視頻監控攝像頭的布置為例，基于專家調查法，充分利用專家的知識和經驗，得出地鐵盾構區間需要重點監控的區域；利用層次分析法，將地鐵盾構區間監控區域選擇的定性問題轉化為監控區域重要程度指數的數學問題，從而得出某地鐵盾構區間視頻監控攝像頭需要布置的位置；再通過采用訪談的方式，向專家、盾構區間施工工人了解攝像頭監控區域需要監控的項目和內容，得出盾構區間監控區域視頻監控攝像頭的監控內容表。通過確定盾構區間監控區域和監控內容，解決視頻監控攝像頭裝而不用的問題，使監控系統發揮其實時掌握現場施工動態，增強施工現場的安全管理，減少安全事故的發生的作用。

【關鍵詞】盾構區間；攝像頭；監控區域；監控內容

【DOI】 10.16670/j.cnki.cn11-5823/tu.2016.03.20

引言

近年來為了緩解城市交通擁堵的壓力，中國許多大中城市紛紛加入了修建地鐵的行列。2005—2014年，中國內地擁有城市軌道交通的城市從8座發展為22座，運營線路數由17條，增長為83 條；運營線路總長由381.6km增長至2 699.6km，年均增長231.8km，運營車站數由237座增長至1 770座[1]。預計到2020年，全國城市軌道交通的里程將達到7 395km，成為世界上擁有軌道交通運營里程最多的國家[2]。

城市地鐵工程建設是一項復雜的高風險性系統工程，建設過程中存在著很大不確定性，尤其是在地鐵施工過程中，具有隱蔽性、復雜性和突發性等諸多突出的特點[3]，這些特點，在一定程度上給地鐵施工的安全管理造成不可預見的影響，如果控制不當，極易造成安全事故，帶來較為嚴重的經濟和社會問題。如何加強地鐵現場施工安全管理，控制事故發生頻率，一直是施工企業、地鐵公司、政府管理部門關注的焦點。視頻監控技術在地鐵施工現場管理中的應用，可以進一步規范地鐵施工現場的管理，增強對現場的質量管理、成本管理、進度管理、安全管理、資源管理、現場管理等各方面的監管力度，為項目管理人員提供數字化的施工生產視頻監控信息，實現文明、規范、安全、高效施工，視頻監控系統因其直觀、方便、快捷、信息內容豐富而在地鐵施工管理中得到廣泛的應用[4]。

本文基于專家調查法和層次分析法，以某盾構區間視頻監控攝像頭布置為例，查找資料和充分利用專家的知識和經驗，得出地鐵盾構區間需要重點監控的區域。采用層次分析法，通過1-9級標度法，將定性問題轉化為定量問題，建立了盾構區間監控區域重要程度判斷矩陣，定量的描述了盾構區間監控重要程度指數，根據區域監控重要程度選擇攝像頭布置位置。通過采用訪談的方式，向專家、盾構區間施工工人了解攝像頭監控區域，需要監控的項目和內容，得出盾構區間監控區域視頻監控攝像頭監控內容表，真正的掌握盾構區間現場施工動態情況，更好的實現施工現場的安全管理，減少安全事故的發生。

1工程概況

該標段包含兩個區間一個車站，1號區間總長840.8m，車站外包總長158.6m，為地下標準雙層島式車站，包括車站主體部分(站臺及站廳層)、附屬部分(出入口、風亭等)，采用明挖法施工；2號區間線路總長為1 669.3m，區間采用盾構法施工。本標段工程計劃工期為26個月，合同工程總造價38 701.0萬元，標段如圖1所示。

圖1　XX標段平面圖

該標段周圍環境復雜，施工難度大。

(1)位于交通要道上，交通流量大，交通繁忙，疏解量大；

(2)地下水位高、降水難度大，根據勘測報告抽水試驗資料顯示，地下承壓水的靜止水位埋深為地面以下4～4.4m，基坑開挖深度為地面以下17～19m，施工中采用井點降水施工方法降低承壓含水層的承壓水水頭，將其控制在安全埋深以內，以防止基坑底部發生突涌，確保施工時基坑底板的穩定性；

(3)管線復雜、干擾較大，施工范圍內道路下面有電力、通信、燃氣、給水、雨水等管線，其中主要有直徑1 200mm排水管兩根，埋深分別為3.34m、3.17m；直徑1 200mm埋深1.27m和直徑500mm埋深1m的給水管。

本文以1號區間為例，介紹在盾構區間施工中，如何布置視頻監控攝像頭，才能充分發揮視頻監控系統在盾構區間施工中的作用，及時有效地掌握了現場施工動態情況，全過程、多方位的對施工進展進行實時監控，更好的實現施工現場的安全管理1號區間施工平面圖如圖2所示。

圖2　XX標段1號區間施工平面圖

2盾構區間攝像頭的布置

2.1層次分析法

現實世界中往往會遇到很多問題，需要對其進行決策，由于這些問題中中所包含的內容具有多重性，為了便于對其進行研究，統一將其轉換為定量問題進行研究，層次分析法是解決該類問題的常見方法，是一種定性與定量相結合的多準則決策方法，可以將人的主觀判斷用數量的形式表達和處理，方法簡潔，使復雜的系統分解，能將人們的思維過程數學化、系統化，便于人們接受，從評價者對評價問題的本質、要素的理解出發，比一般的定量方法更講求定性的分析和判斷，所需定量數據信息較少，而又具有一定的精度，體現了人們的決策思維的基本特征，即分解、判斷、綜合[6]。

并且在工程施工過程中，需要涉及到很多的專業工序，所以要組織施工人員進行培訓，做到對一些新型材料和施工工藝深入了解，在分配工程施工任務時，要根據施工人員的自身優點，合理的進行分工，使他們能發揮各自的優勢，確保土建工程的質量。

盾構區間監控區域的選擇，需要有科學依據，而且能夠被直觀的理解，但在研究監控攝像頭布置的過程中，發現關于這方面定量的數據較少，沒有直接的數據，證明哪些區域應該被選擇。層次分析法只需要利用專家的知識經驗，對每個監控備選區域打分，就可以將區域選擇的定性問題，轉化為利用專家打分表求解監控區域重要程度指數的數學問題，正是解決盾構區間監控區域選擇的絕佳方法。層次分析法一般分成以下幾個主要步驟：

表3平均隨機一致性指標R.I.表(1000 次正互反矩陣計算結果)

矩陣階數123456789R.I.000.580.91.121.241.321.411.46

2.1.1建立判斷矩陣

判斷矩陣的建立是為了指出同一層次之間兩個因素誰更重要。如果上層因素與下層因素有關系，即可建立以下矩陣：本區間所處地形起伏不大，地面標高20.50m左右。本工程所處地層和巖性如表1所示，自上而下為：填土層及第四系填土層、Ⅱ級階地堆積平原區、下伏基巖。預暗挖段隧道穿越地層主要為10-2粉質粘土、11粘土、11b粉質粘土。根據勘察資料顯示，擬建場地主要發育上層滯水、孔隙承壓水及基巖裂隙水三種類型地下水。預暗挖隧道穿越地層富含承壓水。

表1層次分析法判斷矩陣

AiX1X2…XnX11x12…x1nX2x211…x2n……………Xnxn1xn2…1

其中，Xij表示在同一因素Ai 中，因素之間的重要程度。該程度由1到9之間的整數及其倒數表示，可形成判斷矩陣標度。該標度由外國人SATTY研究得出，如表2所示。

表2判斷矩陣標度及內涵

標 度內 涵1表示兩因素相比,兩因素一樣重要3表示兩因素相比,該因素比另一因素微微重要5表示兩因素相比,該因素比另一因素比較重要7表示兩因素相比,該因素比另一因素很重要9表示兩因素相比,該因素比另一因素極其重要2、4、6、8表示重要值介于上述程度之間倒數表示兩因素變換次序相比較之后得出的重要程度

2.1.2選擇標度

通過研究證明，人類可以對5個到9個之間的對象進行比較，說明了上述標度選擇的合理性，而人類在估計事物的強弱程度的時候一般會選擇5種級別，即一樣，比較好，好，很好，及其好，當對其的精度有更高要求時，相鄰之間的數字也可以用來比較，以上標度由相鄰的9個整數構成，具有可行性。

2.1.3求解特征向量

對矩陣每一行的數字相乘，得出公式

對n 次方的Mi進行開方，得出公式

2.1.4一致性檢驗

采用Saaty教授提出的標度對RI 進行確定，具體數值如表4.3 所示。

CI便是一致性比值，只有當CR的計算值小于0.1的時候，這是才能認為判斷矩陣滿足一致性；否則需要不斷對矩陣進行調整變化，令其符合一致性檢驗。

2.21號盾構區間攝像頭布置實例

采用問卷調查的方法，調查地鐵施工區間易發生安全事故、且危害性比較大，適合利用視頻監控的區域，得出盾構機出土口、吊裝井口、盾構尾端、管片拼裝區、吊裝運輸區、盾構機操作室、樓梯口、腳手架、臨時洞口9個視頻監控備選區域。專家考慮事故發生頻率、事故危害重要程度、人工監管難度、攝像頭作用效果四個方面的因素，根據自身的知識和經驗，對這幾個區域的相對重要程度打分，評定視頻監控備選區域安裝攝像頭重要性[7]。

2.2.1專家調查判斷矩陣

表41號區間監控區域判斷矩陣

Ai出土口吊裝井口盾構尾端管片拼裝區吊裝運輸區操作室樓梯口腳手架臨時洞口出土口11/31/31/21/41/5223吊裝井口31121/21/3334盾構尾端31121/21/3335管片拼裝區21/21/211/21/3223吊裝運輸區422211/3445操作室533331557樓梯口1/21/31/31/21/41/5112腳手架1/21/31/31/21/41/5112臨時洞口1/31/41/51/31/51/71/21/21

2.2.2特征向量

2.2.3一致性檢驗結果

λmax=9.178CI=0.022

CR=0.015≤0.1，矩陣滿足一致性。

2.2.4攝像頭布置

判斷矩陣滿足一致性，根據判斷矩陣得出的特征向量，可以知道9個備選監控區域的重要程度，根據該盾構區間視頻監控攝像頭布置的技術導則，要求該盾構區間有6個攝像頭，所以選擇重要程度排名靠前的6個備選區域盾構機操作室、吊裝運輸區、盾構尾端、吊裝井口、管片拼裝區、盾構機出土口，如圖3所示。

圖3　XX標段1號區間視頻監控攝像頭布置

盾構機操作室需要監控盾構機掘進過程中的盾構推力、扭矩、推進速度等參數，保證盾構機正常運作，按照既定計劃安全掘進。吊裝運輸區需要監控吊裝運輸區域，車輛行駛的安全，避免脫軌或碰撞，造成人員傷亡，管片損傷，水平運輸中斷。盾構尾端需要監控是否在掘進過程中定期、定量、均勻的注入盾尾密封油脂，確保盾尾密封和鉸接處的密封效果，防止地下水和注漿漿液進入盾尾或鉸接處。吊裝井口需要監控盾構機下井工作，材料垂直吊運進區間隧道。管片拼裝區需要監控管片吊運和拼裝區域，避免吊起的管片掉落或與其他管片碰撞，拼裝工作不當引起管片拼裝過程中管片之間相互擠壓產生破損，拼裝時管片就位不準等；盾構機出土口需要監控土艙的出土量，使土艙內的改良土保持一定的壓力，使之與開挖面的土壓力保持動態平衡，達到控制地面沉降的目的[8-9]。

2.2.5攝像頭監控內容

針對選定的監控點，采用訪談的方式，向施工現場的工人了解，在實際施工過程中，每個監控區域需要監控的內容，確保每個位置的監控攝像頭能夠監控到該區域所有需要監控的內容，預防風險，減少事故，監控區域內容如表5所示。

表5盾構區間監控區域監控內容表

監控區域監控項目監控內容盾構機出土口出土安全傳送帶有超載作業情況出土過量未采取有效措施吊裝井口吊裝安全吊運重物起升或下降速度不平穩、不均勻,進行突然制動有超載作業情況吊裝過程未嚴格執行吊裝專項方案或安全操作規程洞門施工洞門或聯絡通道管片拆除后,出現滲漏、掉渣等,未及時封閉,暴露時間過長洞門未按設計要求制作洞圈和密封裝置盾構尾端開倉與壓氣作業未采取兩種不同動力空壓機保證不間斷供氣刀具更換壓氣環境內有易燃易爆物品盾尾安全盾尾滲漏水管片拼裝區管片拼裝管片吊運、拼裝過程中連接不牢或無防滑脫裝置管片破損拼裝機旋轉時,旋轉范圍有人或障礙物吊裝運輸區隧道施工運輸車輛停駛時未采取防溜車措施隧道內存在雜物未清理、積泥(水),影響車輛通行車輛連接不可靠或無保險鏈,且超載、超限車輛司機室載人平板車搭載人安全防護光線不足未設置足夠照明與保護措施風管維護不當、破損、漏風,吊掛不平直未按規定設置警示、通信、排水、消防設施車輛超速行駛或隧道內無限速標志車輛未配置滅火器軌行區施工安全堆放的材料或機具侵入行車界限在軌行區內吸煙、酗酒、追逐打鬧躺在道床上休息未經允許登乘工程車、軌道車,攀爬運行中的車輛向軌行區亂扔建筑垃圾盾構機操作室盾構掘進施工掘進參數異常、姿態異常、地面沉降超限盾構機長期停滯,且不在加固區,為制定并采取防止沉降、坍塌、滲漏等措施

3結論

本文利用專家調查法、層次分析法，查找資料和充分利用專家的知識和經驗，通過對1號區間視頻監控攝像頭布置的研究得出如下結論：

1)盾構區間視頻監控攝像頭布置最應該布置的位置為：盾構機出土口、吊裝井口、盾構尾端、管片拼裝區、吊裝運輸區、盾構機操作室。

2)通過訪談的方式，得出每個監控位置需要監控的內容。盾構機出土口，監控出土安全；吊裝井口，監控吊裝安全和洞門施工；盾構尾端，監控開倉與刀具更換和盾尾安全；管片拼裝區，監控管片吊裝和拼裝安全；吊裝運輸區，監控隧道施工運輸和軌行區施工安全；盾構機操作室監控盾構機掘進參數。

3)確定盾構區間監控區域和監控內容，解決視頻監控攝像頭裝而不用的問題，使監控系統發揮其實時掌握現場施工動態，增強施工現場的安全管理，減少安全事故的發生的作用。

參考文獻

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Research on Video Surveillance Camera Arrangement of A Subway Shield Zone

Zhu Hongxia

(WuhanMetroGroupCo.，Ltd.，Wuhan430030，China)

Abstract:This article discusses how to arrange the shield zone surveillance camera with the arrangement of video surveillance camera in a certain shield zone as an example.Based on the expert investigation method，and the full use of the expert knowledge and experience，the article concluds that the subway shield zone needs to focus on monitoring the region.Using analytical hierarchy process(AHP)method，this article transfers the subway shield zone monitoring area selection into mathematical problems of the monitoring region important index，so as to obtain location of video surveillance cameras in a subway shield zone.The author talks to experts and construction workers about content of the project of the camera monitoring area and obtains the monitoring content table.By determining monitoring area and monitoring content of the shield zone，the problem of installing the video surveillance cameras without using is solved.Thus,the monitoring system masters the field construction dynamics，enhances the safety management of the construction site and reduces safety accidents.

Key Words：Shield Zone; Cameras; Monitoring Region; Monitoring Content

【作者簡介】朱紅霞(1971-)，男，高級工程師。主要研究方向：工程管理。

【中圖分類號】TU92

【文獻標識碼】A

【文章編號】1674-7461(2016)03-0107-06