北京市海淀区某小区地下管线更新改造过程中，施工单位基于BIM(建筑信息模型)技术将建筑物及其施工现场进行3D展现，同步监测管廊情况、遏制安全隐患;在济南市地铁3号线项目建设中，技术单位建立安全监测与预警系统，解决复杂环境下地铁隧道监测与状态诊断的难题。

　　加强城市地下市政基础设施智能监测、改造，织密智慧管理“安全网”，有利于提升城市的承载力和管理服务水平。日前，《中国建设报》记者采访了参与上述两个项目建设的专家，听他们分享在新城建建设中的理念、经验等。

　　运维管理平台界面

　　结构安全智能感知-诊断-预警系统

　　■3D成像　为地下管线“把脉”

　　【现场】穿行在小区里，难以想象，脚下另有天地。从居民区向下延伸，长逾千米的地下综合管廊纵横交错。虽隐匿于城市的繁华之下，却如同城市跳动的脉搏，提供源源不断的动力。

　　北京市海淀区某小区地下管线更新改造项目，通过技术改造，在监测情况、发现问题、“全身”体检方面获得了较好效果，地下管线有了较大改善，安全隐患被消除在萌芽初期。

　　作为修建较早的小区，其地下管线铺设修建工作从20世纪50年代开始陆续进行至今，导致小区内地下管线种类繁多，布置错综复杂，各种检查井众多，易发生井周下沉、井盖破裂变形甚至行人车辆坠井等事故。再加上管线监测运维体系不完善，安全隐患不易察觉，也不便维修，易造成“马路拉链”。地下综合管廊的智能化改造，可以有效解决上述难题。

　　据中建市政工程有限公司技术中心主任于艺林介绍，通过基于BIM技术的施工全过程精细化管理，建立施工管理智能平台、应用集成化系统，可以将建筑物及其施工现场3D展现，实现施工进度、资源与成本、安全与质量、场地与设施的4D集成管理、实时控制和动态模拟，更加直观、形象地了解管廊施工情况和质量，使工程管理更加科学高效。“运用BIM、云计算等信息技术监控管廊实时运行情况，能够为管廊情况及时‘把脉’，起到智能分析、辅助决策和应急处置的作用，实现综合管廊全生命周期的管理监管的自动化、智能化和智慧化。”于艺林说。

　　改造完成后，应用智能化运维管理平台对管廊以及小区进行管理，实时运行信息可视化显示、系统设备精细化管理，大幅减少常驻运营管理人员数量、提高管理效率、减少设备故障率、降低运营成本，保证城市“生命线”的安全性与稳定性，为小区居民提供充足的安全保障。

　　除了工程本身的日常体检，工程周边建筑环境的影响也不可忽视。建(构)筑物自动监测技术，可以对受综合管廊施工影响的建(构)筑物进行监测。小区内建筑距管廊较近，房屋新旧交替，最早的建设于1950年，虽然后期进行过加固改造，但距离管廊近，容易在施工过程中出现不均匀沉降、变形及开裂等问题，致使结构或既有线路发生开裂、不均匀沉降、倾斜甚至坍塌等事故。因此有必要对受施工影响的周边建筑物进行检测与风险评估，并对其进行施工期间的监测，严格控制其沉降、位移、应力、变形、开裂等各项指标。

　　于艺林表示，该技术系统依托智能软件系统，建立分析变形预警模型，实现与短消息平台结合。通过在建构(筑)物上设置实时同步监测系统，监测建(构)筑物结构裂缝发展、差异沉降和倾斜等情况，并对结构进行承载力评定及预变形分析。当发生异常时，及时自动发布短消息到监测、施工管理人员的手机上并且支持语音报警功能，以便及时启动相应的预案，支持专家远程会诊。

　　【专家展望】监测技术智能化升级

　　于艺林认为，地下基础设施具有不可见性，地下情况复杂、地质多样、地下空间综合信息不完善，在监测方面存在一定的困难。当前地下市政设施探测技术在智能化、自动化程度方面还有待提高，智慧监控系统的稳定性、准确性应进一步改善。虽然现在也有一些项目运用智能机器人等技术进行勘察监测，如输油管线采用了分布式光纤传感器进行无线传输，通过智能后台进行分析监测，但是推广情况仍不普遍。

　　未来，应进一步加强探测技术的推广应用，实现从发现问题到解决问题的完整闭环。另外，当前在工程后期智能管理维护方面还需进一步提升水平。除此之外，各个社区智能管理平台之间仍存在技术壁垒，距离统一接入CIM(城市信息模型)平台进行市政管控还有较长的路要走。

　　■全域感知　为地上出行“护航”

　　【现场】在山东省济南市，针对地下市政基础设施结构运营安全的排查，山东泉建工程检测有限公司提出了基于结构全域感知的地下基础设施运营安全智能监测技术。

　　据该公司副经理、研究员刘锋介绍，该技术采用基于布里渊散射的全分布式光纤感测方法对结构进行全域整体监测。该方法以光纤通信中的普通单模光纤作为传感介质，因为光纤本身就是传感器，所以可以实现空间上的连续测量。借助双频激光扫描技术来提高测量距离，在实际工程应用中测量距离达到120千米。同时，用差分脉冲技术来提高空间定位精度，使最高空间定位精度达到2厘米，实现结构监测的测点达百万个、监测距离长达百公里量级。因此，该技术特别适合对地铁隧道、城市隧道、地下管廊及管线等大型地下市政基础设施结构进行大范围、长距离、长持时的整体运营安全监测。

　　在济南市地铁3号线，针对复杂环境下地铁隧道监测与状态诊断的难题，项目建立了基于全分布式光纤感测技术的长距离(20千米)地铁隧道结构运营安全监测与预警系统，打破了传统点式传感技术的局限性，实现对地下轨道交通网络整体运营状态的安全监测。刘锋介绍说，该地铁隧道结构运营安全监测与预警系统的传感系统以基于布里渊散射的全分布式光纤感测技术为核心，通过建立超大规模、高空间分辨率的光纤传感网络，实现对隧道结构运营安全及突发事件(如隧道火灾)的智能监测与快速预警。

　　在早期，限于研究手段及检测技术水平，地下市政基础设施结构主要靠人工的定期巡检和保养维护以及采用点式传感器对结构有限数量的局部位置进行监测，不仅耗费大量的人力物力，而且远远不能满足地下市政基础设施结构运营安全状态诊断与预警要求，最终造成社会资源的大量浪费。

　　近年来，济南城建集团有限公司、山东泉建工程检测有限公司和哈尔滨工业大学密切合作，提出了点式与分布式多源信息融合的地下市政基础设施结构全域智能监测与实时预警技术，研发了地下市政基础设施结构全域智能监测与预警系统。刘锋表示，该系统可实现地下市政基础设施运营期间结构产生的不均匀沉降监测、结构温度场分布的实时监测、结构变形长期变化规律的监测与风险预警、结构全域火灾等异常情况的实时预警、地下液体管线渗漏的准确定位等。在此基础上，为地下市政基础设施运营和维修提供有效结构信息，对相应的维护计划提供信息支撑，节省人力物力，有效保障居民的出行安全。

　　【专家展望】搭建风险智能监管平台

　　刘锋认为，新研发的地下市政基础设施结构全域智能监测与预警系统节约社会资源，满足了地下市政基础设施结构运营安全状态诊断与预警要求。

　　未来，地下市政基础设施排查技术的发展重点，应以地下市政基础设施结构全域智能感测技术为核心，发展地下市政基础设施结构全域超大规模感知网络优化设计、构建与工程实施成套技术，研究基于点式与分布式多源感知信息融合的结构状态方法与预警技术，建立数字孪生体模型和风险智能监管平台。这些技术体系的应用，将有效促进地下市政基础设施监测技术的变革与社会经济的增长、保障人民生命财产安全，助力城市高质量发展。

　　延伸阅读

　　“黑科技”为地下市政基础设施“体检”

　　地下管线如何查?排水管道如何检?路面隐患怎样测?作为公共安全的重要组成部分，运用信息化、智能化等技术，提升地下市政基础设施事故监测预警能力具有重要意义。近年来，一些城市积极利用高科技手段，引入车载三维探地雷达设备和检测技术等，对地下市政基础设施进行“体检”，及早发现问题，及时消除安全隐患，取得了明显效果。

　　“透视眼”问诊地下管线

　　北京市通州区将AR(增强现实)技术应用于地下管网系统，建成地下管线三维立体图，并与地上城市部件、三维城市结合，实现地下管线施工安全监管、管线数据查询、数据更新、应急响应等多种功能。

　　据相关技术负责人介绍，三维立体图让地下管线和地面建筑的关系一目了然，其中采用的AR技术是一种将真实世界和虚拟世界信息无缝集成的新技术，可以将真实的环境和虚拟地下管线三维数据实时叠加到同一个画面。截至去年年底，该系统数据已覆盖通州区市政道路范围内的所有地下管线，包括给水、污水、燃气、电力、电信、热力等8大类14小类总长9900公里。

　　新建小区在规划设计时，除了要考虑地面配套设施，如何布置水管、污水管也至关重要。只要通过该套系统，就可以生成相关数据，方便城市规划建设。如有管线发生跑冒滴漏，管理部门接到预警后，技术人员也能通过手机使用AR技术，从不同角度清晰查看周边地下管线排布情况。

　　冯维静

　　“潜望镜”检测排水管道

　　为进一步摸清底数，更好地编制管网修复方案，开展管网修复，2020年1月起，苏州高新区投入4100万元，委托专业第三方，用1年时间，对1586公里雨水、污水管网进行一次全方位“大体检”。

　　此次管网体检，苏州高新区引入“管网视频检测”高科技手段，其中采用管道潜望镜进行快速检测、对发现严重缺陷的管道采用机器人进行管道详检，对管道内积水淤积严重的采用声呐检测技术。检测与修复联动实施，发现管网破损，条件成熟的“第一时间”予以修复。

　　苏州高新区还建成了管网GIS(地理信息系统)，建立检测成果数字档案，为雨水和污水管网统一运行维护管理提供数据支撑。

　　周建琳　王　雷

　　探地雷达为道路做“B超”

　　在不对道路“开膛破肚”的前提下，厦门市市政工程中心组织专业公司用车载三维探地雷达对市管主干道做“B超”。探测时，雷达贴着地面，向地下发射高频电磁波，电磁波通过地下的介质反射回来，天线接收后存到主机上，并生成雷达图形，再通过网络传输到后台，由专业人士对雷达图形进行判读、分析。

　　后台专业人士从“普扫”采集来的数据中，筛选出疑似病害点的数据，再反馈给现场工作人员。工作人员根据GPS(全球定位系统)信息，找到疑似病害点，利用便携式手推雷达，进行现场复查，以排除管道、人工挖设的地下管廊等干扰项，进一步缩小疑似病害点范围。

　　工作人员还要用钻孔机，在疑似病害的路面上取一个小孔，进一步验证地下空洞是否存在、深浅如何等。一旦证实，就立即上报业主单位，由业主单位派人处理。

　　道路下方出现空洞，一旦发生塌陷，恐将造成严重后果。在2020年市政主干道空洞探测工作中，厦门市共发现160处道路“病害”，市政管理部门按计划采取有效措施进行处置，及时消除隐患，防患于未然。

（责编：李霞）