轨道交通工程施工安全监控管理信息系统设计与应用研究

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于信息技术在项目管理中的应用发展起来的伙伴关系和项目总控模式不能作为一种独立的模式取代常规的建设项目管理，它往往与其他管理模式并存。

（３）国外学术界建设工程安全管理研究

１９３１年Ｈｅｉｎｒｉｃｈｌ２０】提出人的不安全行为导致安全事故发生的频率较高，他的研究表明，８８％的事故是由人为原因导致的，１０％的安全事故是由人的不安全行为引起的。Ｈｅｉｎｒｉｃｈ是第一个提出安全事故主要是由于缺乏安全管理控制引起的，９８％的安全事故是可以通过管理避免和消除的。１９８６年Ｋｏｍａｋｉ【２ｌ】再次强调了Ｈｅｉｎｒｉｃｈ的理论，并提出将监控和信息反馈机制纳入到有效的管理体系。Ｂｉｒｄ［２２１发展了Ｈｅｉｎｒｉｃｈ事故致因理论，指出导致事故的原因在于人的行为因素，而人的不安全行为因素又是由于管理过程中缺乏控制造成的。

ＪｏｙｃｅＲ【２３】认为：发生安全事故的主要原因不是因为工人操作不小心而是管理不到位。他认为优化安全与健康管理体系应将安全管理费用纳入到费用体系以提高安全管理效率，同时，安全事故的减少得益于安全管理制度的制定。据估计中小型施工现场减少３３％的安全事故可每年节省２．２亿英镑。Ｋｅｎｔ在全面质量管理的基础上提出了全面安全管理的概念（ＴｏｔａｌＳａｆｅｔｙＤａｖｉｓ［２４１Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，ＴＳＭ）。认为全面质量管理和全面安全管理是并列的，并构建了ＴＳＭ的模型［２５１。Ｋｙｏｏ．ＪｉｎＹｉ和ＤａｖｉｄＬａｎｇｆｏｒｄｔ冽认为由于分工的发展，设计和施工存在过程割裂严重导致安全事故频发，因此提出基于进度计划的项目安全管理方法，并强调设计单位一定要纳入施工安全管理体系中。

ＯｓａｍａＡｂｕｄａｙｙｅｈ［２７】等四人共同研究了安全管理投入要素（培训、作业时间、安全管理费用、沟通、安全文化、授权、持续监控与改进等）与建设过程中事故或疾病发生频率的关系，通过对美国建设公司５００强企业做了随机调查，发现有明显的统计关系。ＥｄｗｉｎＳａｗａｃｈａ，ＳｈａｍｉｌＮａｏｕｍ和ＤａｎｉｅｌＦｏｎｇｔ蹦ｊ研究了７大类变量（历史因素、经济因素、心理因素、技术因素、过程因素、组织因素和环境因素）共３４个可变因素对施工安全的影响程度。

关于施工安全责任体系方面，Ｎｇｏｗｉ和Ｒｗｅｌａｍｉｌａ［２９１指出：在建筑业中把安全和健康仅仅看作是承包商的责任的想法已经被视为事故频发的一个主要原因。Ｇａｍｂａｔｅｓｅ和ＪｉｍｍｉｅＨｉｎｚｅ［３０－３２］等人提出了设计安全的概念，指出要延伸设计方的责任，要求设计方参与到安全管理中。ＴｏｎｙＢａｘｅｎｄａｌｅ，ＯｗａｉｎＪｏｎｅｓ［３３］认为业主、设计单位、计划监督单位、施工单位都要纳入施工安全管理体系。Ｂｌａｉｒ［３４１认为：从全面安全管理的角度看，所有人都对安全问题负有责任：业主、设计方、承（分）包商、政府以及保险公司等。８

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Ｈａｕｐｔ和Ｃｏｂｌｅｔ３５１总结了国际上建筑安全健康法规发展的两大趋势：一是从传统的规范性法规向新的以绩效为基础的法规发展；二是从承包商负责到业主、设计规划人员以及住户等所有相关的各方都要承担安全责任。Ｂａｘｅｎｄａｌｅ和Ｊｏｎｅｓｔ３６１描述和分析了英国在实施《建筑（设计与管理）条例》之后在实践中遇到的问题，并且推荐了一些解决办法来增强业主和设计师的参与。Ｈａｕｐｔ和Ｃｏｂｌｅｔ３７】还研究指出应该在全世界建筑业中建立～种最低的安全与健康法规标准，并且讨论了法规标准应该达到的严格程度。

（４）国（境）外同类软件的开发与应用现状

国外及境外发达国家或地区的轨道交通工程建设开始较早，逐渐形成了较为完善和系统的信息化管理方法。

意大利的ＧｅｏＤＡＴＡ公司针对地下工程施工风险管理推出了名为ＧＤＭＳ（ｇｅｏｄａｔａｍａｓｔｅｒｓｙｓｔｅｍ）ｌ拘信息化管理平台，运用ＧＩＳ和ＷＥＢ技术，实现了对地下工程沿线既有建筑物安全管理，建筑物安全状态评估，盾构数据的管理，监测数据的管理和相关文档管理。该系统在俄罗斯圣彼得堡、意大利罗马和圣地亚哥等地铁工程中得到应用【３８１。由于我国和这些国家在监测手段、施工管理等环节上的差异，该系统不完全适合中国地下工程施工安全管理的需要。

韩国首尔地铁扩建项目建设过程中应用了基于ＧＩＳ和ＡＮＮ（人工神经网络）的１Ｔ－ＴＵＲＩＳＫ系统，该系统主要用于地铁施工过程对第三方的影响评估，包括地面塌陷和建筑物损害评估子系统和地下水补给模拟子系统，以模拟潜在风险对周边建筑物的影响。该系统的可视化设计和交互性强。ＩＴ－ＴＵＲＩＳＫ系统主要用于施工准备阶段预评估施工过程对周边环境的影响，，施工过程中还应对风险的影响持续关注【３９１。

新加坡地铁在施工和土工数据管理中广泛应用ＧＩＳ作为分析手段，在施工中，为了监测施工过程对工程本身及周围环境的影响，将产生大量的数据，这些数据需要储存、处理和显示，借助ＧＩＳ强大的数据和图表处理功能，用于评估施工安全状态和管理施工过程，诸如地层的改良、深基坑和隧道掘进等ｍ】。

２００３年香港城市大学开发了名为ＣＳＨＭ（ＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳａｆｅｔｙａｎｄＨｅａｌｔｈＭｏｎｉｔｏｒｉｎｇ）的系统【４１１，用于监控和评估施工安全与健康行为。该系统基于网络和数据库技术，包括知识库模块，数据输出模块和专家库模块，其中知识库中包含了源于安全管理实践的建议和实践，数据输出模块包括图、表和数据的输出，专家库实现了安全管理预案的自动匹配，并以表格的形式输出相关内容。由于香港的建筑业安全管理模式与英美两国类似，因此ＣＳＨＭ系统对工程本身９

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和周边环境安全状态的评判的最终目标为保护每个工人的健康与安全。

中国台湾亚新工程顾问股份有限公司的吴金华、丘先声等【４２】针对地下工程施工安全问题开发出大地工程资讯系统（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＤａｔａｂａｓｅｓ＆ＥｎｇｉｎｎｅｒｉｎｇＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＬｉｂｒａｒｙ，ＩＤＥＡＬ），该系统主要用于对监测数据信息进行管理，包括数据的判读、修正及调整，预警值的设置和根据监测结果发出预警等功能。但该系统侧重于监测数据本身的处理和加工，对其它工程设计、施工、工况等相关信息的加工和处理功能较弱，数据的网络传输与共享尚未实现，并且系统的交互性较差，监测信息的可视化处理较差，在国内工程中推广应用较为困难。

综上所述，国（境）外发达国家或地区对地下工程或轨道交通工程施工安全信息化管理给予了高度重视，基于ＧＩＳ、ＡＮＮ和ＷＥＢ等先进技术的施工风险管理系统都发挥了很大作用，但这些系统在国内推广应用的障碍有国家宏观法律法规体系的不同，施工管理模式的不同和监测方法的差异等，这些系统成功应用对国内轨道交通工程施工安全信息化管理有很大的借鉴作用，但不能直接应用这些既有成果。

１．３．２国内研究状况

国内对建筑安全管理的研究主要集中于以下几个方面：一是对发达国家建筑安全管理模式的介绍和总结；二是对我国香港特区建筑安全管理模式进行的总结和讨论，并包括建设安全法律的历史沿革；三是对我国大陆建筑安全管理领域中存在的问题及其解决方法的经验性总结；四是对建设项目安全管理的一些具体问题的研究【４３１。上述前三方面的文献多为对实际经验的简单总结或对国外实践的概要介绍；第四方面的研究有一定深度，但多偏重于企业内部的微观层ｋ一一一次研究。

（１）主要城市轨道交通建设安全管理现状

北京轨道交通建设面临建设规模大，工期紧的现状。２００９年北京轨道交通投资达５１８亿元，在所有基础设施投资中比重最大。目前北京已经进入轨道交通建设高速时期，２００８年年底开工建设了６条新线，至２００９年年底将形成１３条地铁线同时建设的局面Ⅲ】。面临如此繁重的建设任务和巨大的建设规模，北京地铁建设者意识到急需建立健全规范化、系统化、信息化和可操作的北京地铁建设安全风险控制技术、管理机制、体制和信息化管理系纠４５１。２００８年研究制定了《北京市轨道交通工程建设安全风险技术管理体系（试行）》，构建了信１０

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息化管理系统，引入安全风险咨询单位，在规划、设计、施工前期开展风险评估，并开始逐步在北京地铁新线建设中试应用。就国内轨道交通建设安全管理水平而言，北京地铁建设处于领跑地位。

上海轨道交通是目前中国线路最长的城市轨道交通系统。上海地铁目前有八条线路（不含磁浮），总长２３６ｋｍ，到２０１０年世博会前，上海地铁网络将有１２条线路投入运营，网络线路总长约４２０ｋｍ，车站约２８０座ｍＪ。同期在建７条线路，总里程为２４１ｋｍ，建设安全形势严峻。在建设过程中基坑工程坍塌，基坑内土体滑移事故，地铁隧道施工火灾等事故时有发生，因此上海地铁在建设过程中的安全管理问题也提上同程。首先在初步设计阶段进行风险评估，并将远程监控作为技术管理的重要辅助手段，远程监控系统包括车站远程监控系统、隧道远程监控系统和视频监控系统三个模块。同时申通集团还制定了Ｃｌｚ海轨道交通基坑与隧道工程远程监控管理办法》和《上海轨道交通基坑与隧道工程远程监控实施细则》，在制度上确立管理网络和各方职责【４７１。在轨道交通建设信息化方面上海地铁的应用在国内是最成熟的。

广州地铁工程正在大规模推进，同期在建８条线路，里程达２００多公里，施工方法非常复杂，隧道掘进需经过断裂带共１２个、溶洞区４个，下穿珠江等水道共９次，还要下穿既有运营线路和高架线路等［４８】。广州地铁建设工程安全风险管理采用“三评一管”模式：建设工程安全管理体系评估；在建线路土建工程安全风险评估；建设工程的“四新”安全风险评估；在建线路土建工程重大风险工点施工阶段的安全风险管理。同时加快广州地铁土建工程安全风险管理信息系统的建设与应用。

深圳地铁在建４条线路，同期在建线路总里程为１３０．２ｋｍ，存在边设计边施工现象，建设安全形势严峻。深圳地铁施工安全正处于高风险状态，仅２００９年上半年全市地铁工程共发生安全事故及险情１４起【４９】。严峻的安全现状和惨痛的教训要求安全管理模式的转变，变粗放的事后管理为事前预控，强调细节化管理，提高安全意识和技术水平，在施工中把好监控、管理和应急处置关。鉴于此，深圳地铁５号线引入安全监测与监控信息系统和项目管理信息系统，辅助安全管理。

通过上述分析可以总结出轨道交通建设安全管理的发展趋势：①安全管理意识的不断提高；②安全管理模式的转变——被动控制变主动控制，事后控制变预防控制和过程控制；③安全管理离不开安全监控信息平台的技术支撑；④安全管理需建立动态风险评估。

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（２）国内同类软件的开发与应用现状

我国建筑行业的项目管理信息软件的应用主要包括两种类型【ｌ８】：一是引进成熟的项目管理软件或引进后根据企业情况进行二次开发。二是在企业信息化规划的基础上，根据业务领域和特点，进行项目管理软件的自主开发。由于我国轨道交通建设施工安全管理在监测手段，安全管理模式和施工过程管理等方面均与发达国家有较大差异，因此应用于轨道交通施工安全管理的系统大部分是自主开发的软件。施工安全管理软件在我国近５年才刚刚起步，还尚未在轨道交通建设行业全面应用。

目前，通过文献资料查阅到的类似系统介绍主要包括：

２００４年周文波，胡珉［５０】介绍了盾构隧道信息化智能管理系统设计及应用研究，文章提出基于分布式数据库设计，实现了传感设备的数据自动获取功能，但盾构过程中将产生大量的数据信息，通过何种方式获取有效信息文献中没有涉猎。

２００４年杨松林等【５ｌ】介绍了第三方监测分析管理信息系统的研究工作，以期实现城市地铁安全事故第三方监测工作的信息化管理，提高管理效率，保障地铁施工安全，该系统仅能作为第三方监测单位使用，无法与其他参与方信息共享，无数据分析功能。

２００５年谢伟，高国政【５２】介绍了基于ｗｅｂ方式的深基坑监测管理信息系统的设计，该系统基于网络和数据仓库技术开发，＋具有数据远程上传，数据图形化处理，数据简单预警和信息发布功能。

２００５年杜年春【５３】介绍了地铁施工监测信息管理及安全预警系统的设计，作者以实现监测一作业一管理三方信息的互联互动为出发点，介绍了关键技术及系统应实现的功能，未见此系统应用研究。

２００８年吴振君掣５４】开发了基于ＧＩＳ的分布式基坑监测信息管理与预警系统，该系统功能完善，实现了多方信息存储，并在此基础上实现了信息的处理、分析、查询、预测、预警以及成果输出功能。但该系统操作界面交互性差，适用于从事岩土专业或相关专业人士使用，不具备大规模推广应用的条件。

上述研究为信息化技术在轨道交通施工安全管理的应用起到了很大的促进作用，但其研究成果仅应用于局部工程，如单个基坑监测管理或轨道交通建设参建单位的某一方（施工方或第三方监测单位），而没有形成区域性应用和推广，究其原因，可归纳为以下几点：

１）已介绍系统实现了监测数据的管理、查询等基本功能，但没有实现对参１２

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