桥梁隧道施工安全评估监控技术研究

冀东朋、孙希才、韩太雷

（潍坊交安公路工程有限公司，山东 潍坊 261041）

0 引言

公路工程施工是现代交通建设的缩影，桥梁隧道施工是该类工程建设中的一大难点，关系到道路连接和交通畅通。伴随桥梁隧道建设规模的进一步扩大，各种新型施工技术和施工设备得以广泛应用，施工复杂度进一步提高，工程安全评估及管理面临全新的挑战，采取科学的施工安全评估监控技术能为工程建设营造一个良好的外部环境，同时也是工程监管的有效措施。为了确保桥梁隧道工程的施工安全，加强安全评估监控技术在工程施工中的应用研究尤为重要。

1 桥梁隧道施工安全评估监控技术概述

桥梁隧道施工过程较为复杂且危险，需要考虑多种因素，包括施工人员安全、施工设备安全、工程结构稳定性等。合理应用施工安全评估监控技术，能够构建专业化的安全评估监控系统。借助传感器、监测设备、数据采集和处理技术，可实时监测和评估施工现场的安全状况，能够及时发现潜在的安全隐患并采取相应的措施。

传感器和监测设备用于收集和监测施工现场的各种数据，如结构位移、应力、温度、湿度、气体浓度等，并通过无线传输或有线连接将数据发送到中央处理单元；中央处理单元是安全评估监控系统的核心，用于接收、处理和分析传感器收集的数据，可实时监测和评估施工现场的安全状况，并生成相应的报告和警报；数据存储和管理系统用于存储和管理从传感器和监测设备收集到的大量数据。数据可以用于后续的分析和研究，以改进施工过程和安全措施；可视化显示界面向工程师、管理人员和监测人员提供实时的数据和报告。通过可视化显示界面，施工人员可以更加直观地了解施工现场的安全状况，以及时作出决策和调整[1]。

桥梁隧道施工安全评估监控的意义不言而喻，对于施工过程的安全和工程质量有着重要影响。第一，有利于预防事故和减少风险，通过实时监测和评估施工现场的安全状况，可及时发现潜在的安全隐患，并采取相应的措施进行预防；第二，安全评估监控系统可以监测施工过程中的结构位移、应力等参数，及时发现施工质量问题，并采取相应措施进行调整和修正，有利于确保桥梁隧道的结构稳定性和使用寿命；第三，借助安全评估监测系统可及时了解施工现场的安全状况，并发生异常情况可立即发出警报，以帮助监测人员和管理人员迅速采取行动，减少事故的负面影响；第四，通过收集和存储大量的施工数据，有助于开展后续的分析和研究，以便了解施工的规律和趋势，发现潜在的问题和改进空间，优化施工方案和安全措施；第五，在许多国家和地区，对于桥梁隧道的施工有着严格的合规性和法律要求，因此，安全评估监控系统的应用有利于促进工程施工的规范化发展[2]。

2 桥梁隧道施工的常见问题

2.1 施工安全问题

安全是工程施工的基础和前提，但是结合该类工程的施工来看，安全问题层出不穷。高处作业是桥梁隧道施工中常见的任务，涉及梁段安装、拆除、钢结构焊接等，如果缺乏完善的防护措施，施工人员可能从高处坠落；在桥梁隧道的土方开挖过程中，存在土方塌方和崩塌的风险，大多是因为土质不稳定、施工方法不当和水文条件不利等引起；在桥梁隧道施工中，起重机械的使用较为普遍，但其中也存在一定风险，如起重机械超载、起重索断裂、操作错误等，容易导致设备损坏，引发安全事故；桥梁隧道施工中常需要使用大量的电气设备和电力工具，不正确的电气安装和操作容易引发火灾、电击和其他电气事故。因此，加强对安全评估监控技术的应用很有必要。

2.2 工程质量问题

桥梁隧道施工是大型工程中常见的重要环节，工程质量问题会直接影响到施工项目的安全性和可靠性。首先，工程设计不合理，设计方案的不合理可能导致施工过程中出现困难和问题。例如，桥梁或隧道结构的受力不均匀、不合理的荷载分配等，也会引发结构强度不足、抗震性能差等问题，进一步增加施工风险。其次，基础施工问题，基础处理不当可能导致基础沉降、下沉或不均匀沉降，影响桥梁或隧道的稳定性和使用寿命。最后，施工工艺问题，施工中的操作不规范、施工工艺不当等也会导致结构出现质量问题，如接缝不密、混凝土饱水不良等。

2.3 工程管理问题

桥梁隧道工程作为一类复杂的工程项目，其顺利推进需要高效的工程管理。然而，在施工过程中常出现各种工程管理问题，影响其进展和质量[3]。部分施工单位缺乏全面、详细和科学的项目规划，导致项目进度、资源和成本的控制困难，进而影响施工的质量和效率；施工资源分配不合理，如人力、物资和设备等，容易引发资源浪费、效率低下以及施工质量问题；缺乏明确的质量标准和验收规范，导致在施工过程中难以准确评估工程质量，从而引发质量争议和纠纷。

3 桥梁隧道施工中安全评估监控技术的具体应用

3.1 结构位移监测

在桥梁隧道施工过程中，结构位移是一项重要因素，用于评估桥梁隧道结构的稳定性和安全性。结构位移监测技术是通过使用传感器和测量设备来实时监测和记录结构的位移情况，如在桥梁主梁的安装过程中，就需要实时监测主梁的位移情况，在主梁上安装位移传感器，就能实时监测主梁在安装过程中的位移变化，判断主梁的位置和姿态是否满足设计要求；在隧道开挖过程中，地下土体的变形对隧道结构的稳定性有着重要影响，一般需在隧道周围埋设变形传感器，实时监测土体的变形情况，包括水平位移、垂直位移和姿态变化等，相关信息可用于评估土体的稳定性，并及时采取补充支护措施，以确保施工安全；桥墩和隧道墙体的变形是评估结构稳定性的重要指标，因此，需要在桥梁隧道墙体上安装变形传感器，实时监测结构的变形情况，包括垂直位移、水平位移和倾斜等，基于相关数据判断结构的变形是否在允许范围内，并及时采取加固和修复措施。

3.2 施工安全监控

桥梁隧道施工过程中，施工安全评估监控技术的应用可以及时发现施工现场的安全隐患和问题，并采取预防措施以避免事故的发生。施工团队需要在工程建设中的一些安全薄弱处安装摄像头和监控设备，借助视频监控识别危险行为、危险源、交通安全情况等。例如，使用高清摄像头对施工现场的高处作业、起重作业等进行监控，及时发现并纠正不安全行为；通过安装传感器和监测设备对施工现场的环境参数进行监测，包括气象参数、空气质量、噪声等，可快速预警并采取相应措施，以保障施工人员的健康和安全；利用实时定位系统可以对施工人员和设备进行定位和跟踪，确保其安全和有效管理。譬如，使用GPS定位系统对施工人员和设备进行实时监控，可防止施工人员违规进入危险区域或设备越界操作。相关监控技术的应用不仅能够实时监测施工情况，也能帮助施工团队采取预防性措施，规避常见的施工安全问题[4]。

3.3 桥梁应力监测

在桥梁隧道施工过程中，应力状态也是评估桥梁隧道状态的关键参数，一般采用传感器和测力计来实时监测和记录结构应力变化。在桥梁施工中，预应力钢束的张拉和锚固是常见的工序，可在钢束上安装应力传感器，用以实时监测钢束的应力变化，判断钢束的预应力力值是否满足设计要求，以便及时调整钢束的张拉力，确保桥梁结构的安全性。梁段的应力状态对结构的稳定性和安全性也有着重要影响。通过在梁段上安装应力传感器，实时监测梁段的应力变化，监测数据可以用于评估梁段的受力情况，并及时采取措施进行调整和修复，避免对建筑质量产生负面影响；在隧道施工中，衬砌是保证隧道结构稳定性的重要组成部分，可在衬砌上安装应力传感器，实时监测衬砌的应力状态，整合相关数据用以评估衬砌的受力情况。

3.4 温度和湿度监测

温度和湿度的变化也会对桥梁隧道结构的安全和稳定性产生重要作用，尤其是在混凝土施工中。在桥梁施工中，混凝土的温度变化会影响结构的强度和稳定性，可在混凝土结构中埋设温度传感器，实时监测混凝土的温度变化，进而评估混凝土的硬化过程和强度发展，并及时采取保温和降温措施，以确保混凝土质量和结构稳定性；在隧道施工中，隧道内部的温度和湿度变化对结构的稳定性和施工人员的安全有着重要影响，传统的温度和湿度变化监测系统已难以满足目前的施工需求，技术人员可在隧道内部布设温湿度传感器，从而对隧道内部的温度和湿度变化情况进行把握，对隧道内部环境条件进行评估，并采取通风和降温措施，及时调整工程施工计划，确保施工现场的安全性。

3.5 安全警报与预警

桥梁隧道施工中，安全警报与预警系统是关键的安全保障措施。在桥梁隧道施工中，高风是一个重要的安全风险因素，借助风速传感器和风向传感器实时监测风速和风向，并与预设的警报阈值进行比较。当风速超过阈值时，系统会自动发出警报，提醒施工人员采取相应的安全措施，如停工或加强固定。在地震频繁的地区，地震预警系统是必不可少的安全保障措施。技术人员可以结合当地的地质构造，合理安装地震传感器和数据处理单元，实时监测地震的震级和震源位置，并预测地震波的传播时间。当地震预警系统检测到地震信号时，可以迅速发出警报，提醒施工人员及时采取避难措施，以减少地震对施工的影响。烟雾和有害气体也是一类常见的安全隐患，安装烟雾传感器和气体传感器可实现对烟雾和有害气体的预警，重点在于监测烟雾浓度和有害气体浓度，并与预设的警报阈值进行比较，当烟雾浓度或有害气体浓度超过阈值时，系统也会自动发出警报，警告施工人员迅速撤离施工现场。

4 桥梁隧道施工中安全评估监控技术的应用策略

4.1 完善施工准备工作

施工前期是安全评估监控的重要阶段，主要目的是评估施工的可行性、制订安全计划和选择监测技术。在桥梁隧道施工前，需安排专业的技术人员进行详细的可行性评估，包括地质勘查、工程设计、施工方案等。评估结果可以针对施工过程中的常见风险，制订科学的预防性策略，也能为后续的安全评估监控提供基础数据。制订施工安全计划是确保施工过程安全的重要步骤，安全计划应包括安全目标、施工流程、安全管理组织架构、安全培训等内容。计划中应明确安全评估监控技术的应用范围、监测参数、报警阈值等要求。根据具体的工程要求和施工环境，选择合理的监测技术，包括结构位移监测、应力监测、温湿度监测等。值得注意的是，在选择监测技术时，需要综合考虑监测的准确性、实时性和适应性。

4.2 有序推进工程实施

桥梁隧道工程的实施周期相对较长，也是安全评估监控技术发挥作用的关键阶段。在实施阶段，需要对施工现场进行实时监测和评估，以发现和应对潜在的安全隐患。施工单位根据前期确定的监控技术，安装相应的监测设备，如结构位移传感器、应力传感器、温湿度传感器等，在安装完成后进行校准和测试，以保证监测数据的准确性；搭建实时数据采集系统，将监测设备采集到的数据传输到中央处理单元进行处理和分析。数据处理应包括数据清洗、数据校正、异常检测等步骤。通过对大量信息和数据的分析和处理，实现对施工现场安全状况的实时监控。基于监测参数和设计要求，设置合理的警报和预警机制。当监测数据超过预设的报警阈值时，系统自动触发警报，并通过声音、光线或电子信息传递给施工人员。预警机制可根据预测模型和历史数据，提前预警可能的安全风险，再结合监测数据和警报信息，采取相应的应对措施，包括暂停施工、调整工艺、加固结构等，最大限度地减少施工安全风险。

4.3 加强工程后期分析

科学的后期分析工作不仅能够为工程验收创造便利，也能为其他类型工程的管理和建设提供参考。可利用统计分析、数据建模和机器学习等方法，识别和预测潜在的安全隐患，为后续施工提供改进意见，并根据监测数据和分析结果，进行综合评估和报告撰写。报告应包括施工过程中的安全状况、发现的问题和存在的风险，优化工程管理规划。分享施工过程中的经验教训，通过组织培训课程、举办经验交流会议等方式，向相关人员分享安全评估监控技术的应用知识和经验，以进一步强化施工人员的安全意识和质量意识。

5 结语

综上所述，安全评估监控技术的应用不仅关系到桥梁隧道施工的整体质量，也是规避施工安全隐患的有效举措。工程施工单位要充分发挥自身的能动性，紧跟行业和时代的发展脚步，基于工程建设的实际需求，结合不同施工环节的质量管控要求，引入先进的安全评估监控设备和技术，构建动态化的安全评估监控体系，一方面有利于提升相关工程的施工效率和质量，另一方面能推进工程经济效益和社会效益的有机统一，为工程行业的后期转型和升级创造有利条件。