橋梁隧道施工安全評估監控技術研究

冀東朋、孫希才、韓太雷

（濰坊交安公路工程有限公司，山東 濰坊 261041）

0 引言

公路工程施工是現代交通建設的縮影，橋梁隧道施工是該類工程建設中的一大難點，關系到道路連接和交通暢通。伴隨橋梁隧道建設規模的進一步擴大，各種新型施工技術和施工設備得以廣泛應用，施工復雜度進一步提高，工程安全評估及管理面臨全新的挑戰，采取科學的施工安全評估監控技術能為工程建設營造一個良好的外部環境，同時也是工程監管的有效措施。為了確保橋梁隧道工程的施工安全，加強安全評估監控技術在工程施工中的應用研究尤為重要。

1 橋梁隧道施工安全評估監控技術概述

橋梁隧道施工過程較為復雜且危險，需要考慮多種因素，包括施工人員安全、施工設備安全、工程結構穩定性等。合理應用施工安全評估監控技術，能夠構建專業化的安全評估監控系統。借助傳感器、監測設備、數據采集和處理技術，可實時監測和評估施工現場的安全狀況，能夠及時發現潛在的安全隱患并采取相應的措施。

傳感器和監測設備用于收集和監測施工現場的各種數據，如結構位移、應力、溫度、濕度、氣體濃度等，并通過無線傳輸或有線連接將數據發送到中央處理單元；中央處理單元是安全評估監控系統的核心，用于接收、處理和分析傳感器收集的數據，可實時監測和評估施工現場的安全狀況，并生成相應的報告和警報；數據存儲和管理系統用于存儲和管理從傳感器和監測設備收集到的大量數據。數據可以用于后續的分析和研究，以改進施工過程和安全措施；可視化顯示界面向工程師、管理人員和監測人員提供實時的數據和報告。通過可視化顯示界面，施工人員可以更加直觀地了解施工現場的安全狀況，以及時作出決策和調整[1]。

橋梁隧道施工安全評估監控的意義不言而喻，對于施工過程的安全和工程質量有著重要影響。第一，有利于預防事故和減少風險，通過實時監測和評估施工現場的安全狀況，可及時發現潛在的安全隱患，并采取相應的措施進行預防；第二，安全評估監控系統可以監測施工過程中的結構位移、應力等參數，及時發現施工質量問題，并采取相應措施進行調整和修正，有利于確保橋梁隧道的結構穩定性和使用壽命；第三，借助安全評估監測系統可及時了解施工現場的安全狀況，并發生異常情況可立即發出警報，以幫助監測人員和管理人員迅速采取行動，減少事故的負面影響；第四，通過收集和存儲大量的施工數據，有助于開展后續的分析和研究，以便了解施工的規律和趨勢，發現潛在的問題和改進空間，優化施工方案和安全措施；第五，在許多國家和地區，對于橋梁隧道的施工有著嚴格的合規性和法律要求，因此，安全評估監控系統的應用有利于促進工程施工的規范化發展[2]。

2 橋梁隧道施工的常見問題

2.1 施工安全問題

安全是工程施工的基礎和前提，但是結合該類工程的施工來看，安全問題層出不窮。高處作業是橋梁隧道施工中常見的任務，涉及梁段安裝、拆除、鋼結構焊接等，如果缺乏完善的防護措施，施工人員可能從高處墜落；在橋梁隧道的土方開挖過程中，存在土方塌方和崩塌的風險，大多是因為土質不穩定、施工方法不當和水文條件不利等引起；在橋梁隧道施工中，起重機械的使用較為普遍，但其中也存在一定風險，如起重機械超載、起重索斷裂、操作錯誤等，容易導致設備損壞，引發安全事故；橋梁隧道施工中常需要使用大量的電氣設備和電力工具，不正確的電氣安裝和操作容易引發火災、電擊和其他電氣事故。因此，加強對安全評估監控技術的應用很有必要。

2.2 工程質量問題

橋梁隧道施工是大型工程中常見的重要環節，工程質量問題會直接影響到施工項目的安全性和可靠性。首先，工程設計不合理，設計方案的不合理可能導致施工過程中出現困難和問題。例如，橋梁或隧道結構的受力不均勻、不合理的荷載分配等，也會引發結構強度不足、抗震性能差等問題，進一步增加施工風險。其次，基礎施工問題，基礎處理不當可能導致基礎沉降、下沉或不均勻沉降，影響橋梁或隧道的穩定性和使用壽命。最后，施工工藝問題，施工中的操作不規范、施工工藝不當等也會導致結構出現質量問題，如接縫不密、混凝土飽水不良等。

2.3 工程管理問題

橋梁隧道工程作為一類復雜的工程項目，其順利推進需要高效的工程管理。然而，在施工過程中常出現各種工程管理問題，影響其進展和質量[3]。部分施工單位缺乏全面、詳細和科學的項目規劃，導致項目進度、資源和成本的控制困難，進而影響施工的質量和效率；施工資源分配不合理，如人力、物資和設備等，容易引發資源浪費、效率低下以及施工質量問題；缺乏明確的質量標準和驗收規范，導致在施工過程中難以準確評估工程質量，從而引發質量爭議和糾紛。

3 橋梁隧道施工中安全評估監控技術的具體應用

3.1 結構位移監測

在橋梁隧道施工過程中，結構位移是一項重要因素，用于評估橋梁隧道結構的穩定性和安全性。結構位移監測技術是通過使用傳感器和測量設備來實時監測和記錄結構的位移情況，如在橋梁主梁的安裝過程中，就需要實時監測主梁的位移情況，在主梁上安裝位移傳感器，就能實時監測主梁在安裝過程中的位移變化，判斷主梁的位置和姿態是否滿足設計要求；在隧道開挖過程中，地下土體的變形對隧道結構的穩定性有著重要影響，一般需在隧道周圍埋設變形傳感器，實時監測土體的變形情況，包括水平位移、垂直位移和姿態變化等，相關信息可用于評估土體的穩定性，并及時采取補充支護措施，以確保施工安全；橋墩和隧道墻體的變形是評估結構穩定性的重要指標，因此，需要在橋梁隧道墻體上安裝變形傳感器，實時監測結構的變形情況，包括垂直位移、水平位移和傾斜等，基于相關數據判斷結構的變形是否在允許范圍內，并及時采取加固和修復措施。

3.2 施工安全監控

橋梁隧道施工過程中，施工安全評估監控技術的應用可以及時發現施工現場的安全隱患和問題，并采取預防措施以避免事故的發生。施工團隊需要在工程建設中的一些安全薄弱處安裝攝像頭和監控設備，借助視頻監控識別危險行為、危險源、交通安全情況等。例如，使用高清攝像頭對施工現場的高處作業、起重作業等進行監控，及時發現并糾正不安全行為；通過安裝傳感器和監測設備對施工現場的環境參數進行監測，包括氣象參數、空氣質量、噪聲等，可快速預警并采取相應措施，以保障施工人員的健康和安全；利用實時定位系統可以對施工人員和設備進行定位和跟蹤，確保其安全和有效管理。譬如，使用GPS定位系統對施工人員和設備進行實時監控，可防止施工人員違規進入危險區域或設備越界操作。相關監控技術的應用不僅能夠實時監測施工情況，也能幫助施工團隊采取預防性措施，規避常見的施工安全問題[4]。

3.3 橋梁應力監測

在橋梁隧道施工過程中，應力狀態也是評估橋梁隧道狀態的關鍵參數，一般采用傳感器和測力計來實時監測和記錄結構應力變化。在橋梁施工中，預應力鋼束的張拉和錨固是常見的工序，可在鋼束上安裝應力傳感器，用以實時監測鋼束的應力變化，判斷鋼束的預應力力值是否滿足設計要求，以便及時調整鋼束的張拉力，確保橋梁結構的安全性。梁段的應力狀態對結構的穩定性和安全性也有著重要影響。通過在梁段上安裝應力傳感器，實時監測梁段的應力變化，監測數據可以用于評估梁段的受力情況，并及時采取措施進行調整和修復，避免對建筑質量產生負面影響；在隧道施工中，襯砌是保證隧道結構穩定性的重要組成部分，可在襯砌上安裝應力傳感器，實時監測襯砌的應力狀態，整合相關數據用以評估襯砌的受力情況。

3.4 溫度和濕度監測

溫度和濕度的變化也會對橋梁隧道結構的安全和穩定性產生重要作用，尤其是在混凝土施工中。在橋梁施工中，混凝土的溫度變化會影響結構的強度和穩定性，可在混凝土結構中埋設溫度傳感器，實時監測混凝土的溫度變化，進而評估混凝土的硬化過程和強度發展，并及時采取保溫和降溫措施，以確保混凝土質量和結構穩定性；在隧道施工中，隧道內部的溫度和濕度變化對結構的穩定性和施工人員的安全有著重要影響，傳統的溫度和濕度變化監測系統已難以滿足目前的施工需求，技術人員可在隧道內部布設溫濕度傳感器，從而對隧道內部的溫度和濕度變化情況進行把握，對隧道內部環境條件進行評估，并采取通風和降溫措施，及時調整工程施工計劃，確保施工現場的安全性。

3.5 安全警報與預警

橋梁隧道施工中，安全警報與預警系統是關鍵的安全保障措施。在橋梁隧道施工中，高風是一個重要的安全風險因素，借助風速傳感器和風向傳感器實時監測風速和風向，并與預設的警報閾值進行比較。當風速超過閾值時，系統會自動發出警報，提醒施工人員采取相應的安全措施，如停工或加強固定。在地震頻繁的地區，地震預警系統是必不可少的安全保障措施。技術人員可以結合當地的地質構造，合理安裝地震傳感器和數據處理單元，實時監測地震的震級和震源位置，并預測地震波的傳播時間。當地震預警系統檢測到地震信號時，可以迅速發出警報，提醒施工人員及時采取避難措施，以減少地震對施工的影響。煙霧和有害氣體也是一類常見的安全隱患，安裝煙霧傳感器和氣體傳感器可實現對煙霧和有害氣體的預警，重點在于監測煙霧濃度和有害氣體濃度，并與預設的警報閾值進行比較，當煙霧濃度或有害氣體濃度超過閾值時，系統也會自動發出警報，警告施工人員迅速撤離施工現場。

4 橋梁隧道施工中安全評估監控技術的應用策略

4.1 完善施工準備工作

施工前期是安全評估監控的重要階段，主要目的是評估施工的可行性、制訂安全計劃和選擇監測技術。在橋梁隧道施工前，需安排專業的技術人員進行詳細的可行性評估，包括地質勘查、工程設計、施工方案等。評估結果可以針對施工過程中的常見風險，制訂科學的預防性策略，也能為后續的安全評估監控提供基礎數據。制訂施工安全計劃是確保施工過程安全的重要步驟，安全計劃應包括安全目標、施工流程、安全管理組織架構、安全培訓等內容。計劃中應明確安全評估監控技術的應用范圍、監測參數、報警閾值等要求。根據具體的工程要求和施工環境，選擇合理的監測技術，包括結構位移監測、應力監測、溫濕度監測等。值得注意的是，在選擇監測技術時，需要綜合考慮監測的準確性、實時性和適應性。

4.2 有序推進工程實施

橋梁隧道工程的實施周期相對較長，也是安全評估監控技術發揮作用的關鍵階段。在實施階段，需要對施工現場進行實時監測和評估，以發現和應對潛在的安全隱患。施工單位根據前期確定的監控技術，安裝相應的監測設備，如結構位移傳感器、應力傳感器、溫濕度傳感器等，在安裝完成后進行校準和測試，以保證監測數據的準確性；搭建實時數據采集系統，將監測設備采集到的數據傳輸到中央處理單元進行處理和分析。數據處理應包括數據清洗、數據校正、異常檢測等步驟。通過對大量信息和數據的分析和處理，實現對施工現場安全狀況的實時監控。基于監測參數和設計要求，設置合理的警報和預警機制。當監測數據超過預設的報警閾值時，系統自動觸發警報，并通過聲音、光線或電子信息傳遞給施工人員。預警機制可根據預測模型和歷史數據，提前預警可能的安全風險，再結合監測數據和警報信息，采取相應的應對措施，包括暫停施工、調整工藝、加固結構等，最大限度地減少施工安全風險。

4.3 加強工程后期分析

科學的后期分析工作不僅能夠為工程驗收創造便利，也能為其他類型工程的管理和建設提供參考。可利用統計分析、數據建模和機器學習等方法，識別和預測潛在的安全隱患，為后續施工提供改進意見，并根據監測數據和分析結果，進行綜合評估和報告撰寫。報告應包括施工過程中的安全狀況、發現的問題和存在的風險，優化工程管理規劃。分享施工過程中的經驗教訓，通過組織培訓課程、舉辦經驗交流會議等方式，向相關人員分享安全評估監控技術的應用知識和經驗，以進一步強化施工人員的安全意識和質量意識。

5 結語

綜上所述，安全評估監控技術的應用不僅關系到橋梁隧道施工的整體質量，也是規避施工安全隱患的有效舉措。工程施工單位要充分發揮自身的能動性，緊跟行業和時代的發展腳步，基于工程建設的實際需求，結合不同施工環節的質量管控要求，引入先進的安全評估監控設備和技術，構建動態化的安全評估監控體系，一方面有利于提升相關工程的施工效率和質量，另一方面能推進工程經濟效益和社會效益的有機統一，為工程行業的后期轉型和升級創造有利條件。