SGIS技术在大型地下工程风险管理中的应用

　　1.前言 　　中国是目前地下工程利用范围最广、开发力度最大的国家。解决城市人口集中等客观问题的迫切需要以及废旧矿井多功能利用等主观积极因素的推动均标志了我国必将走向大型地下工程开发利用新时代。 　　自建设部下发《地铁及地下工程建设风险管理指南》以来，地下工程风险管理引发了学者多方思考。地下工程因其施工难度大、建设周期长、投资数额大、风险系数高、对周边环境依托和影响大等特点，一直为学者广泛关注。近年来，地下工程事故的多发大多可以归结到以下两个方面：环境因素引起的风险事故和工程地质、水文地质引起的风险事故，其中尤以后者引起的事故居多。因此，通过SGIS技术建立系统的数字管理平台对于地下工程风险管理具有重大意义。 　　2. SGIS技术概述 　　SGIS即综合地质信息系统，它是在基于一般GIS优秀的各项功能的基础上对其工程地质、岩石力学等地质特点信息系统的再开发，以使其更加适应地下工程建设需要。 　　SGIS由三大系统构成：区域地质及工程信息系统、工程地质信息系统以及地质工程信息系统。其中区域地质及工程信息系统包含了地质调查与钻孔信息系统、环境地质及灾害评估系统、区域水文地质信息系统、区域工程地质信息系统和工程布局信息系统。工程地质信息系统包括综合地质可视化分析系统、水文地质信息系统、地质快速勘察成图系统、环境地质信息系统、工程地质信息系统。地质工程信息系统包括超前地质预报系统、工程地质力学分析系统、信息化施工决策信息系统、可变更优化设计成图系统及地质工程监测信息系统。 　　3. 大型地下工程风险管理现状及存在问题 　　3.1 国内地下工程风险管理研究现状 　　早从20世纪初开始，国内学者对地下工程的发展展望就延伸到了风险分析和风险管理层次，其中尤以隧道建设、地铁建设等地下建设的环境分析及力学分析为首。2007年，建设部下发的《地铁及地下工程建设风险管理指南》将这一研究再次推向高潮。然而《地铁及地下工程风险管理指南》等法规、条例和文件仍不能实践性得解决许多具体工程问题和突发状况。普遍研究认为，地下工程风险管理的“政策性研究”和“技术性研究”应当两手抓、两手都要硬。 　　3.2 国内地下工程风险管理现存问题 　　（1）政策性指标不明 　　虽然国内关于该问题已发布了一系列指导性文件，但目前关于地下工程管理的相关法律法规仍不够健全，其强制性力度不够及操作性不强的问题均导致了其不能系统地改善如今地下工程建设施工不规范、建设事故频发、事前控制力度不够的现状。 　　（2）地下工程风险管理的局限性 　　①基础理论研究不足造成的局限性 　　由于地下工程建设对地质条件及相关力学要求极高，但国内外岩石力学研究的脚步显然跟不上地下空间发展的脚步。地质及力学等基础理论的发展不能够满足大量得、范围更广的地下空间建设。 　　②风险管理范围的局限性 　　目前地下空间建设的风险管理主要局限于地铁建设方面，对其余方面的研究较少，这直接导致了大型地下工程风险管理研究发展不平衡的问题，适应于地下工程风险管理的软件平台不具有普遍操作性。 　　（3）工程地理信息以及监测、控制平台的局限性 　　地质信息系统性了解的局限性、施工期间周边地质环境变化分析的局限性、前期工程测量阶段与事前控制的局限性均使得地下工程建设始终处在一个建设不明朗的瓶颈阶段。地下工程建设的局限性直接导致了事故突发、解决工程问题难度极高以及处理事故耗资巨大等问题。 　　4.SGIS在地下工程风险管理中的实践性应用初探 　　4.1 基于SGIS的风险预测评估系统 　　虽然从宏观上看，地下工程的风险产生是突发的、偶然性极强的、与当地的地质条件密切相关的，但从微观角度仔细观察，不难发现，大多数地下工程事故产生前均是存在先兆的，即地下工程事故的发生在一定程度上是可以减少甚至消除的。 　　基于“区域地质及工程信息系统”的风险评估系统就是这样一种事前控制系统，它是指在施工开始前，根据SGIS海量数据库所集合的地质调查结果、钻探信息、水文地质实时信息及发展历史、区域工程地质要求、工程地质力学分析信息、施工场地周边环境信息及施工技术信息和工程布局信息，结合当地地质条件变迁历史、超前地质预报信息、近年自然灾害发生情况、地质薄弱环节与施工技术难点，经计算机分析及有关专家建议，预估事故发生可能性及可能发生事故的概率，并对可能发生问题的关键部位采取预控措施，以减小事故发生可能性。对可能由自然灾害引发的施工事故，应预先提出风险应对策略，以保证将事故的影响降至最低。 　　4.2 基于SGIS的施工过程监控系统 　　（1）基于SGIS的施工过程监测系统 　　SGIS系统在综合考量地质分析、数值分析及专家意见的基础上，确定最容易发生事故的施工段重点监测区。监测系统的提出必须基于硬件支持与软件支持上，即必须拥有经济适用的施工现场实时检测仪器及先进的监测软件。 　　（2）基于SGIS的施工过程控制系统 　　传统的地下工程信息管理系统片面突出强调了信息管理在监测方面的巨大作用，但在信息管理的控制层次的涉及却了了。SGIS系统在提供信息化监测平台的基础上，结合时事更新的“地质快速勘察成图系统”、“信息化施工决策支持系统”及“可变更优化设计成图系统”，对于工程微小变更的发生，在第一时间内从地质勘探、设计成图到施工决策全方位实现施工技术科学化化管理控制。 　　4.3 基于SGIS的运营期监测系统 　　运营期监测系统强调在信息化基础上实现更加自动化，它是以自动检测为主、人为监测为辅，结合GIS技术与WEB技术的一种实时监测系统。通过传感器等监测仪器传递的工程信息，经网络中心枢纽至SGIS系统中进行集合和重组，自动同原设定的运营模式进行无缝校核，一旦出现信息不符，随即由网络中心枢纽自动分配人为监控单位进行事故信息核对，以更高效得达到全面、科学化、可视化的监控。 　　 　　参考文献： 　　【1】崔玖江，崔晓青 《地铁工程建设风险控制与管理》（期刊论文）施工技术 2011年5月 　　【2】钱七虎，戎晓力 《中国地下工程安全风险管理的现状、问题及相关建议》（期刊论文）岩石力学与工程学报 2008年4月 　　【3】刘大安 杨志法 《综合地质信息系统及其应用研究》（期刊论文）岩土工程学报 2000年3月 　　【4】李晓军，朱合华，解福奇 《地下工程数字化的概念及其初步应用》（期刊论文）岩石力学与工程学报 2006年10月