一种桥梁隧道工程施工安全管理信息化新手段

文章编号：1673 -6052(2017)12 -0089 -03

北方交通

DOI：10.15996/j. cnki. bfjt.2017.12.024

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一种桥梁隧道工程施工安全管理信息化新手段

宋国鹏

(辽宁省交通工程质量与安全监督局沈阳市110005)

摘要：随着我国公路水运工程项目数量不断增加，建设规模、地质条件、技术要求、施工难度不断加大，为加 强桥梁隧道工程施工安全风险管理、科学决策与指导施工，辽宁省交通工程质量与安全监督局组织研发了“公路水 运工程施工安全风险监控与预警信息平台”，实现了桥梁、隧道施工安全生产风险管理从定性管理向定量数据化管 理的转变，丰富了安全生产管理手段，对安全生产管理信息化工作提供参考。

关键词：桥梁;隧道;监控预警;安全管理;信息化

中图分类号：U415.12

文献标识码：B

近年来，为了满足我国综合国力的稳定增长和 各地区经济快速发展的需求，公路水运工程项目数 量不断增加，建设规模、地质条件、技术要求、施工难 度不断加大，施工安全风险点越来越多，建设安全生 产事故时有发生。2016年交通运输部安委办发布 的《交通运输安全生产事故统计分析》显示，公路水 运工程领域安全生产形势总体平稳，但较大事故起 数、死亡人数较往年大幅上升，桥梁和隧道工程事故 依然保持高位。因此，如何对项目施工安全进行有 效监督管理、如何在事故萌芽阶段发现隐患并预警、 如何科学决策与指导施工、如何快速反应有效应对 突发事件等，是各级交通主管部门、项目各参建单位 急需解决的难题。

在公路水运工程安全生产监管工作中，大型桥 梁、隧道工程是施工安全管理的重点内容。传统的 监管手段存在时效性差、技术落后等弊端，已经很难 满足现代交通工程建设发展需求。为有效监管工程 施工现场安全状况，尽早发现、预警、解决事故隐患， 高效处理施工现场各种安全突发事件，切实保障施 工作业人员生命及国家财产安全，落实部、省关于安 全生产风险管理工作的要求，2015年起，辽宁省交 通工程质量与安全监督局组织开展“公路水运工程 施工安全风险监控与预警信息平台”项目的研究开 发。

目前，互联网手段在社会活动中运用已十分成

熟，但在公路建设项目安全生产管理运用互联网手 段仅限于远程视频监控功能，没有成型的信息化监 管平台。平台应用结构建模及有限元计算分析、传 感器监测、数据采集传输、互联网+等技术，实时对 桥梁支架、隧道围岩及支护监控并分析，实现了公路 水运工程施工安全监督管理工作的模式创新、系统 创新、应用创新。1

桥梁工程施工安全监控预警系统

桥梁工程施工安全监控预警系统，主要对在建 桥梁支架稳定性进行实时监测，并对可能发生的危 险状况进行预警。平台重点针对桥梁工程施工过程 中风险性较大的支架施工进行研发。具体研发内容 有四个方面：

(1)

支架监控预警参数计算:包括系统架构、结

构建模、边界条件及荷载分析模块、三维显示及计算 分析模块、预警参数输出模块、监控预警模块等。

(2) (3)

支架轴力等关键数据实时监控：即通过对 数据处理分析、预警提醒、实时综合检索查

轴力进行实时监测来实现对支架稳定性的监测。询:即对监测数据进行处理分析，判断支架稳定状 态，达到设置的预警值时实时预警，并可以综合检索 查询。

(4)

数据远程实时传输：即将实时监测数据和

分析结果传输至平台。

系统通过监控预警参数计算分析模块对支架设

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北方交通

2017年第12期

计合理性进行复核，在支架设计合理的基础上，进行 支架结构分析，确定监测点，并在监测点处安装传感 器，根据对实时采集的传感器监测数据分析，判定支 架稳定状态，实现桥梁支架监控预警。

系统通过对轴力进行监测来实现对支架稳定性 的监测，进行初步研究开发。轴力监测传感器选用 定制的电阻应变式轴力传感器，定制的轴力传感器 为圆环行，可以根据支架钢管尺寸设计传感器圆环 半径，其安装后可与支架形成整体，保证测量的准确 性。传感器监测数据由项目组自行研发的桥梁支架 监测传感器数据采集箱采集、传输。系统拟设定三 级预警，预警值=允许值X预警系数，预警系数由参 加单位各方协商确定。采集的监测数据与预警参数 进行对比，超限预警，预警产生后，系统自动将预警 信息以短信的形式推送给相关人员，提醒相关人员 对预警进行处理，以确保支架的安全。2

隧道工程施工安全监控预警系统

隧道工程施工安全监控预警系统，主要对IV级 及以上围岩进行自动化监控量测，并选择拱顶下沉 和周边位移做为监测项进行研发。平台重点针对隧 道工程施工过程中的围岩和支护变形监控、超前地 质预报数据转换等方面进行研发。具体研发内容有 四个方面：

(1) 围岩和支护监控量测：系统选择拱顶下沉

和周边位移数值作为监测项进行实时自动化量测。(2)

超前地质预报信息转换：即将第三方单位

超前地质预报数据转换后导人系统，通过分析对施 工方案进行优化，同时将发现的问题及处理情况及 时反馈给建设单位及监管部门。

(3)

数据处理、预警、实时综合检索查询：监测数据进行处理分析，判断隧道稳定状态，达到设 置的预警值时实时预警，并可以综合检索查询。

(4)

数据转换、远程实时传输:即将实时监测数 据和分析结果传输至平台。

系统采用回归分析方法对量测的数据进行分 析，了解隧道围岩、支护变形情况，以便及时调整支 护形式，保证开挖断面的稳定。依据分析的数据资 料采取相应的支护措施和应急措施，保证施工安全， 并为二次衬砌施工提供依据。同时系统提供了人工 量测数据录人功能，自动量测数据和人工量测数据

可通过系统自动分析，综合评估围岩的稳定情况及 开挖爆破对围岩位移变化的影响，积累经验数据，为 后续施工提供参考。

系统选用激光位移传感器对拱顶下沉和周边位 移进行监测。激光位移传感器采用激光回波分析法 原理对拱顶下沉及周边位移进行稳定性监测。由于 隧道内布线困难，GPRS信号差，系统在隧道内采用

ZigBee自由组网方式进行无线传输，先将传感器数

据传输到隧道口，再通过GPRS方式传输至服务器。 隧道工程施工安全监控预警子系统与桥梁工程施工 安全监控预警子系统监控预警实现原理相同，预警 参数根据《公路隧道施工技术细则》设定，预警发生 同样会将预警信息推送给相关人员。3

现场测试情况

桥梁工程施工安全监控预警系统开发完成后， 在沈铁改扩建工程平顶堡大桥完成了测试期37d的 支架合理性复核测试及传感器监测数据准确性测 试。测试方法为:通过有限元计算分析得到各个施 工阶段支架的最不利受力状态，选择应力最大位置 作为支架轴力监测点，分阶段进行监测点布设及监 控。测试期间分别对桥梁工程施工预压前准备阶 段、预压阶段、钢筋绑扎阶段、混凝土浇注阶段及预 应力张拉阶段进行实时监控，复核了支架设计合理

性、预压阶段是否满足设计要求等，验证了桥梁支架 监测方案的合理性及传感器监测数据的准确性。

隧道工程施工安全监控预警系统开发完成后， 在辽宁中部环线高速公路铁岭至本溪段南山隧道完 成了测试期30d的监测方案合理性及传感器量测数 据的准确性测试。测试方法为:在未稳定断面一侧 侧壁安装激光位移传感器，激光束分别打到隧道顶

部及安装传感器侧壁的相对侧，激光由隧道壁反射 回传感器，从而测量得到该断面的周边位移收敛值 和拱顶下沉位移值。测试通过对隧道围岩支护数据

自动化采集、围岩和初期支护的变形情况及稳定程 度判定，实现了为二次衬砌施工提供数据支持，同时 大大减少人工量测工作量。4

平台研发意义

“公路水运工程施工安全风险监控与预警信息 平台”的研发，有效提高了质监系统及各参建单位 工程施工安全监管的效率和质量，有效降低工程施

即对 2017年第12期宋国鹏:一种桥梁隧道工程施工安全管理信息化新手段—91 —

工安全事故发生率和施工安全监督管理工作成本、 减少安全事故损失，实现了全省交通工程施工安全 监管工作的科学化、网络化、信息化和桥梁、隧道施 工安全生产风险管理从定性管理向定量数据化管理 的转变，丰富了安全生产管理手段，从而为辽宁省交

通行业经济建设发展创造可观的经济效益和巨大的 社会效益，也是我国安全生产管理信息化工作的重 大进步。平台应用后长期积累的工程监测数据，对 桥梁工程支架施工及隧道工程施工具有参考价值及 切实的指导意义。

A Kind of New Means for Safety Management Informationization

of Bridge Tunneling Construction

SONG Guo-peng

(Traffic Engineering Quality & Safety Supervision Bureau of Liaoning Province,Shenyang 110005, China)

Abstract With the continuous increase of quantity of marine traffic engineering project of highway in our country, the construction scale, geological conditions, technical requirements and construction difficulty increase continuously. In order to strengthen the safety risk management on the bridge tunneling engineering construction, scientific decision and construction guidance, Liaoning Traffic Engineering Quality and Safety Supervision Bureau organizes to make research and development on u Safety Risk Monitoring and Forewarning Information Platform for Marine Traffic Engineering Construction of Highway^ , so as to realize the transformation of safety production risk management on bridge and tunnel construction from qualitative management to quantitative data management, enrich the safety production management means, and provide reference for the safety production management informationization work.

Key words Bridge； Tunnel； Early warning of monitoring； Safety management； Informationization

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Brief Discussion on Supervisory Platform for Taxi ( Online Booked

Car, Cruise Car) in Liaoning Province

HAN Yan-yan

(Liaoning Provincal Department of Transportation Transportation Administration, Shenyang 110003 , China)

Abstract In order to better satisfy the demands of the masses on travel, improve the sustainable and healthy development of taxi industry and push the structural reform of taxi industry, methods of integrating taxi industry and internet are adopted, so as to standardize the operation service behavior of online booked car. As the startup operation of information interaction platform for ministerial level online booked car, the supervision work of supervisory platform for provincial online booked car is started in Liaoning province.

Key words Internet era； Taxi operation； Online booked car； Supervisory platform； Service management