市政橋梁工程安全管理技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)踐

摘" 要：該文旨在解決市政橋梁工程安全管理中存在的問(wèn)題，提高工程安全與效率。通過(guò)引入無(wú)人機(jī)基站、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能算法等創(chuàng)新技術(shù)，探索一種全方位的安全管理新模式。主要過(guò)程包括利用無(wú)人機(jī)實(shí)施全天候監(jiān)控，結(jié)合AI進(jìn)行安全信息播報(bào)和環(huán)境監(jiān)測(cè)，以及運(yùn)用“無(wú)人機(jī)+AI+BIM”技術(shù)耦合進(jìn)行病害異常風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。這些措施能夠顯著提升安全管理的透明度和效率，降低安全事故風(fēng)險(xiǎn)，為安全管理人員提供具有參考價(jià)值的指導(dǎo)思路，促進(jìn)市政建設(shè)的安全前行，為城市的穩(wěn)健發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：橋梁工程；安全管理；技術(shù)創(chuàng)新；實(shí)踐應(yīng)用；風(fēng)險(xiǎn)防控

中圖分類號(hào)：TU18" " " 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A" " " " " 文章編號(hào)：2095-2945（2025）01-0035-04

Abstract： This paper aims to solve the problems existing in the safety management of municipal bridge projects and improve project safety and efficiency. Explore a new comprehensive security management model by introducing innovative technologies such as UAV base stations， Internet of Things technology， and artificial intelligence algorithms. The main processes include using UAVs to implement round-the-clock monitoring， combining AI for safety information reporting and environmental monitoring， and using \"UAV+AI+BIM\" technology to couple disease risk identification. These measures significantly improve the transparency and efficiency of safety management， reduce the risk of safety accidents and provide guidance with reference value for safety managers， promote the safe advancement of municipal construction， and lay a solid foundation for the steady development of the city.

Keywords： bridge engineering; safety management; technological innovation; practical application; risk prevention and control

在市政橋梁工程建設(shè)中，安全管理工作不僅關(guān)系到工程的順利進(jìn)行，還關(guān)乎施工人員的生命安全和社會(huì)的穩(wěn)定，隨著工程規(guī)模的不斷擴(kuò)大和施工環(huán)境的日益復(fù)雜，加之施工環(huán)節(jié)中難以預(yù)見(jiàn)的多重變量，無(wú)疑提高了安全管理工作的艱巨性，傳統(tǒng)的安全管理方法已難以滿足當(dāng)前的需求。因此，探索和實(shí)踐新的安全管理技術(shù)，提高其在市政橋梁工程中的有效應(yīng)用，對(duì)于保障工程安全、提升管理水平具有重大意義。本文將深入分析市政橋梁工程安全管理的現(xiàn)狀，探討存在的問(wèn)題，并提出創(chuàng)新性的技術(shù)解決方案，以期為市政橋梁工程安全管理的實(shí)踐提供參考和指導(dǎo)。

1" 工程概況

深華快速路-福龍路立交工程，一期工程包括地面輔道、部分主線及6條連接匝道。地面輔道長(zhǎng)931.337 m，其中跨龍華河橋長(zhǎng)37.5 m；主線橋總長(zhǎng)585 m，匝道總長(zhǎng)7 665.706 m，其中橋梁長(zhǎng)5 232.46 m、2車道隧道2座共926 m、路基長(zhǎng)1 507.246 m，一期工程橋梁總面積60 931m2。

2" 橋梁工程安全風(fēng)險(xiǎn)類型

本項(xiàng)目在橋梁工程的施工前期，采用德?tīng)柗品▽?duì)潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了細(xì)致的預(yù)測(cè)。預(yù)測(cè)結(jié)果揭示，安全風(fēng)險(xiǎn)主要受人員行為和環(huán)境條件的影響。基于對(duì)風(fēng)險(xiǎn)成因的具體分析，安全管理人員從技術(shù)管理的角度出發(fā)，制定了針對(duì)性的安全風(fēng)險(xiǎn)控制策略。

2.1" 人為因素對(duì)市政橋梁工程安全管理的影響

現(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全意識(shí)不足，是影響安全管理的主要原因。由于一般施工人員為文化程度相對(duì)較低的農(nóng)民工，他們通常缺乏必要的安全意識(shí)，加之缺乏必要的專業(yè)技能和安全培訓(xùn)，可能導(dǎo)致在操作中出現(xiàn)失誤，進(jìn)而引發(fā)安全事故[1]。除了安全意識(shí)和技能的缺乏，施工人員長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)作業(yè)導(dǎo)致的過(guò)度疲勞，也會(huì)降低他們的反應(yīng)速度和判斷力，從而增加事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)。

2.2" 環(huán)境因素對(duì)市政橋梁工程安全管理的影響

本項(xiàng)目具有技術(shù)密集的特點(diǎn)，因項(xiàng)目所在地為人員居住密集地區(qū)，在施工過(guò)程中，必須綜合考慮各項(xiàng)專業(yè)工作對(duì)居民區(qū)的潛在影響，如極端天氣條件（暴雨、大風(fēng)、高溫）、噪聲、粉塵、有害氣體、照明不足或過(guò)強(qiáng)照明和施工場(chǎng)地空間限制，均可能對(duì)施工安全構(gòu)成威脅，并且在既有交通線上施工，還需考慮與過(guò)往車輛、行人安全隔離，以防止碰撞和干擾的發(fā)生。

3" 安全管理技術(shù)創(chuàng)新實(shí)踐探索

本項(xiàng)目針對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理方面的復(fù)雜挑戰(zhàn)與關(guān)鍵痛點(diǎn)，創(chuàng)新性地引入無(wú)人機(jī)基站可視化監(jiān)管平臺(tái)（圖1），基于移動(dòng)端軟件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目全景時(shí)光機(jī)、項(xiàng)目進(jìn)度日歷圖、遠(yuǎn)程指揮中心和質(zhì)量安全播報(bào)等功能。該監(jiān)管平臺(tái)利用無(wú)人機(jī)搭載高清攝像頭，實(shí)現(xiàn)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的全天候、無(wú)死角監(jiān)控，無(wú)人機(jī)按照預(yù)設(shè)航線自動(dòng)巡檢，實(shí)時(shí)回傳高清視頻圖像至云端服務(wù)，并結(jié)合云端計(jì)算、大數(shù)據(jù)分析及移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，構(gòu)建了一套全方位、多層次的監(jiān)控與管理系統(tǒng)，保證施工安全的同時(shí)，顯著提高了項(xiàng)目管理的透明度和效率，為項(xiàng)目的順利實(shí)施提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐[2]。

3.1 安全管理創(chuàng)新點(diǎn)——安全信息播報(bào)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)情況，采用無(wú)人機(jī)技術(shù)結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和人工智能算法，實(shí)現(xiàn)了對(duì)關(guān)鍵區(qū)域的全天候監(jiān)測(cè)，通過(guò)安全信息播報(bào)系統(tǒng)（表1），實(shí)現(xiàn)對(duì)高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)點(diǎn)、潛在安全隱患區(qū)域作業(yè)人員工作提醒。

播報(bào)內(nèi)容不僅涵蓋了基本安全操作規(guī)程、緊急避險(xiǎn)知識(shí)，還針對(duì)特定作業(yè)環(huán)境下的特殊安全要求做個(gè)性化設(shè)置[3]，如高空作業(yè)時(shí)的防墜落措施（圖2）、電氣作業(yè)的絕緣防護(hù)、危險(xiǎn)化學(xué)品操作的安全距離等。

該系統(tǒng)還具備周期性自動(dòng)播放模式，在午休后復(fù)工、暴雨來(lái)臨前等關(guān)鍵時(shí)間節(jié)點(diǎn)傳達(dá)安全警示信息，強(qiáng)化安全教育的頻率與覆蓋范圍。

3.2 安全管理創(chuàng)新點(diǎn)——環(huán)境信息監(jiān)測(cè)

鑒于近年來(lái)極端氣候事件的頻發(fā)，如特大暴雨、極寒極熱等，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，在經(jīng)歷過(guò)自然災(zāi)害或極端氣候條件之后，無(wú)人機(jī)巡視成為了確保施工場(chǎng)地安全和迅速恢復(fù)作業(yè)的關(guān)鍵手段[4]。惡劣天氣如暴雨、臺(tái)風(fēng)過(guò)后，傳統(tǒng)的地面巡查方式可能會(huì)受限于地形復(fù)雜、積水過(guò)深或是存在潛在的次生災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)因素影響，而無(wú)人機(jī)憑借其高空視角、靈活機(jī)動(dòng)與快速響應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，可以立即啟動(dòng)對(duì)施工區(qū)域的全面巡視。

無(wú)人機(jī)搭載高清攝像和紅外成像技術(shù)，能夠清晰識(shí)別并記錄下施工現(xiàn)場(chǎng)的每一處細(xì)節(jié)（圖3），包括但不限于橋面及引道積水、橋梁支座區(qū)域的土體坡頂出現(xiàn)裂縫、橋梁支撐結(jié)構(gòu)因土壤飽和而發(fā)生變形等問(wèn)題，以及識(shí)別那些不易從地面察覺(jué)的細(xì)微裂縫和結(jié)構(gòu)變形跡象，這一過(guò)程不僅高效快捷，而且極大降低了人工巡查可能遭遇的安全風(fēng)險(xiǎn)。

無(wú)人機(jī)收集到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至系統(tǒng)平臺(tái)，系統(tǒng)自動(dòng)分析評(píng)估損害程度，輔助安全管理人員制定詳細(xì)的整改方案。無(wú)人機(jī)將繼續(xù)扮演監(jiān)督者的角色，根據(jù)需求飛越指定區(qū)域，實(shí)時(shí)追蹤施工單位的整改進(jìn)展與實(shí)施效果，確保所有隱患點(diǎn)得到妥善處理，防止因延誤或整改不徹底而引發(fā)的二次災(zāi)害或經(jīng)濟(jì)損失，有效避免了因未能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理惡劣天氣后的安全隱患而導(dǎo)致的不必要損失，為橋梁工程項(xiàng)目的順利進(jìn)行提供了有力保障[5]。

3.3" 安全管理創(chuàng)新點(diǎn)——監(jiān)控外來(lái)人員闖入

由于相關(guān)法律法規(guī)要求，對(duì)外來(lái)人員的管理也是安全管理人員責(zé)任的一部分，橋梁工程施工過(guò)程中由于施工范圍廣、施工區(qū)域圍蔽不周全或圍欄損壞未及時(shí)修復(fù)，容易留下可進(jìn)入的缺口，經(jīng)常出現(xiàn)外來(lái)人員在不知情下誤入的現(xiàn)象。

為有效預(yù)防外來(lái)人員誤入施工區(qū)域，傳統(tǒng)方式為采用巡查圍擋完整、完善警示標(biāo)識(shí)、加強(qiáng)門禁制度等方式，本項(xiàng)目創(chuàng)新性地運(yùn)用了無(wú)人機(jī)智能識(shí)別技術(shù)，通過(guò)數(shù)字地圖規(guī)劃無(wú)人機(jī)的巡查路徑，配合無(wú)人機(jī)搭載的紅外線熱成像相機(jī)，即便在夜間或視線受阻的環(huán)境下，也能透過(guò)障礙物探測(cè)到人體熱量，識(shí)別出隱藏在暗處或不易察覺(jué)位置的外來(lái)闖入者。結(jié)合AI算法的人臉識(shí)別與行為分析，精準(zhǔn)識(shí)別施工人員與外來(lái)人員，一旦無(wú)人機(jī)識(shí)別到外來(lái)闖入者，立即觸發(fā)響應(yīng)機(jī)制，通過(guò)內(nèi)置的高音質(zhì)喇叭播放警示信息或?qū)崟r(shí)喊話，明確告知其已進(jìn)入禁止區(qū)域，需立即離開(kāi)，發(fā)揮警示與驅(qū)逐作用。同時(shí)將現(xiàn)場(chǎng)影像和位置信息傳輸至遠(yuǎn)程指揮中心，快速處置，顯著提升了預(yù)警與管控能力。

3.4" 安全管理創(chuàng)新點(diǎn)——病害異常風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

安全管理人員在日常巡查中，除了關(guān)注作業(yè)人員的工作狀態(tài)外，還需密切關(guān)注已完工橋梁的狀態(tài)，防止因病害引發(fā)安全事故。橋梁工程常見(jiàn)的病害有混凝土梁由于預(yù)應(yīng)力損失、車輛荷載動(dòng)力作用，出現(xiàn)彎矩、剪切裂縫；鋼梁病害主要為裂紋、螺栓斷裂、銹蝕；拱橋病害主要為拱圈裂縫；以及橋墩周圍高填土導(dǎo)致的橋墩彎曲、墩頂位移、支座破壞、梁體位移等病害。

當(dāng)前安全巡查多采用人力巡查，安全巡查效果受巡查人員經(jīng)驗(yàn)水平、工作強(qiáng)度、巡查路線影響，不能準(zhǔn)確對(duì)橋梁的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。國(guó)內(nèi)已有多座大橋采用無(wú)人機(jī)技術(shù)輔助風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，阮小麗等[6]在壽春淮河大橋檢測(cè)中，通過(guò)無(wú)人機(jī)拍攝圖像構(gòu)建三維點(diǎn)云實(shí)景模型，采用YOLO算法識(shí)別裂縫，再對(duì)裂縫合并和分割，建立裂縫的二維平面照片與三維模型間的投影關(guān)系，在三維模型中對(duì)裂縫定位，將像素級(jí)裂縫測(cè)量結(jié)果轉(zhuǎn)換為裂縫實(shí)際尺寸。魏法勝等[7]在廣州市大廣高速黃龍帶大橋曲線寬幅矮塔斜拉橋檢測(cè)中，應(yīng)用無(wú)人機(jī)傾斜攝影測(cè)量圖像，進(jìn)行裂縫識(shí)別、三維重建與病害投影，采用目標(biāo)檢測(cè)算法識(shí)別裂縫，進(jìn)一步獲取裂縫中心線、邊緣線，找到目標(biāo)位置中心點(diǎn)的垂線與邊緣線的交點(diǎn)，計(jì)算得到裂縫寬度。

本項(xiàng)目采用“無(wú)人機(jī)+AI+BIM”技術(shù)耦合，通過(guò)讀取橋梁的歷史數(shù)據(jù)，對(duì)采集的圖像和歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行二值化處理，獲取灰度圖像和深度灰度圖像，對(duì)不同時(shí)刻的圖像進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果判斷橋梁是否出現(xiàn)異常，再通過(guò)融合BIM模型與三維實(shí)景模型，快速查找并定位裂縫病害進(jìn)行檢測(cè)排除，縮短橋梁異常風(fēng)險(xiǎn)排查周期，降低安全管理人員工作強(qiáng)度和安全事故發(fā)生的概率（表2）。

4" 市政橋梁工程安全管理技術(shù)推廣難點(diǎn)

隨著現(xiàn)階段建設(shè)工程信息化程度不斷加深，人工智能、無(wú)人機(jī)、大數(shù)據(jù)、區(qū)塊鏈和云計(jì)算等新興技術(shù)廣泛應(yīng)用于各類橋梁工程建設(shè)中，但距離落地推廣用于輔助市政橋梁工程施工安全管理仍面臨諸多挑戰(zhàn)。

4.1" 技術(shù)前期投入成本過(guò)高

本項(xiàng)目中引入的無(wú)人機(jī)基站可視化監(jiān)管平臺(tái)，集成了無(wú)人機(jī)智能監(jiān)控、BIM技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)傳感器和AI輔助決策系統(tǒng)等多項(xiàng)前沿技術(shù)。這些技術(shù)的初期投資包括設(shè)備購(gòu)置、軟件開(kāi)發(fā)、系統(tǒng)集成和人員培訓(xùn)等，構(gòu)成了一筆不小的前期成本，對(duì)于前期經(jīng)費(fèi)有限的工程項(xiàng)目而言，這可能成為一項(xiàng)沉重的負(fù)擔(dān)。除了初期投資，這些技術(shù)還需要持續(xù)的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)成本，包括設(shè)備更新、系統(tǒng)升級(jí)、數(shù)據(jù)處理服務(wù)費(fèi)用等，這些長(zhǎng)期支出也是一筆不小的負(fù)擔(dān)，大大地限制了新技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

4.2" 安全管理人員接受度有限

目前項(xiàng)目安全管理人員普遍接受度不高，盡管先進(jìn)安全管理技術(shù)能夠提升工作效率、減少事故發(fā)生率，但部分管理人員可能對(duì)短期內(nèi)看不到明顯經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)持保守態(tài)度，他們更傾向于傳統(tǒng)的、成本較低的管理模式。加之他們對(duì)新興技術(shù)的認(rèn)知有限，對(duì)技術(shù)的效果和實(shí)用性持懷疑態(tài)度，缺乏足夠的信任感，這導(dǎo)致了新技術(shù)的接受度不高，這也限制了新技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

4.3" 法規(guī)政策的制約

當(dāng)今無(wú)人機(jī)市場(chǎng)快速發(fā)展，然而低空空管秩序的缺乏，使得無(wú)人機(jī)所帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)不斷加深[8]，城市空域管理的復(fù)雜性要求無(wú)人機(jī)飛行必須遵守嚴(yán)格的飛行規(guī)則，如飛行高度和禁飛區(qū)的限制。非法飛行（俗稱“黑飛”）的行為可能引發(fā)空中交通事故，威脅航空安全。這些法規(guī)政策也限制了新技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

4.4" 技術(shù)人才短缺

創(chuàng)新技術(shù)的高效運(yùn)行與維護(hù)不僅要求從業(yè)人員具備扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)，如工程學(xué)、信息技術(shù)、數(shù)據(jù)分析等，還需要掌握最新的軟硬件操作技能及良好的問(wèn)題解決能力，但目前行業(yè)內(nèi)相關(guān)專業(yè)人才儲(chǔ)備不足，且技術(shù)更新速度快于人才培養(yǎng)速度，導(dǎo)致新技術(shù)落地時(shí)操作人員不能及時(shí)應(yīng)對(duì)，這也限制了新技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

5" 結(jié)束語(yǔ)

本文通過(guò)深入分析市政橋梁工程安全管理的現(xiàn)狀和挑戰(zhàn)，提出了一系列創(chuàng)新技術(shù)解決方案，并通過(guò)實(shí)際工程案例驗(yàn)證了其有效性。通過(guò)引入無(wú)人機(jī)基站、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能算法等前沿技術(shù)，這些技術(shù)的融合不僅提升了安全管理的透明度和效率，而且顯著降低了安全事故的風(fēng)險(xiǎn)，為市政橋梁工程的順利實(shí)施提供了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)支撐。經(jīng)過(guò)深華快速路-福龍路立交工程實(shí)踐表明，盡管在推廣新技術(shù)時(shí)會(huì)面臨成本、接受度、法規(guī)政策以及技術(shù)人才短缺等挑戰(zhàn)，但通過(guò)科技創(chuàng)新的賦能支持，可以探索出更高效、更科學(xué)的安全管理機(jī)制。這不僅促進(jìn)了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的提升，也實(shí)現(xiàn)了社會(huì)效益的最大化，更為市政橋梁工程安全管理的未來(lái)發(fā)展提供了新的思路和方向。

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