智能化安全防護(hù)棚在高墩施工中的應(yīng)用與創(chuàng)新

摘要：為減小高墩施工建設(shè)中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，以某項(xiàng)目工程中高墩安全防護(hù)棚建設(shè)為工程背景，闡述智能化安全防護(hù)棚在高墩施工中的應(yīng)用與創(chuàng)新。研究結(jié)果表明：智能化安全防護(hù)棚的實(shí)施，可使該項(xiàng)目在安全事故發(fā)生率大幅度降低，施工效率提高10%。同時(shí)可強(qiáng)化作業(yè)人員的安全意識，降低過程中因環(huán)境因素帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。

關(guān)鍵詞：高墩施工；智能化安全防護(hù)棚；安全管理；創(chuàng)新技術(shù)

0" "引言

隨著現(xiàn)代建筑行業(yè)的快速發(fā)展，高墩施工逐漸成為施工領(lǐng)域的重要組成部分。由于施工環(huán)境復(fù)雜、作業(yè)高度高、機(jī)械設(shè)備多、作業(yè)人員多，其安全管理顯得尤為重要[1-2]。傳統(tǒng)的安全防護(hù)措施往往存在不完善、不及時(shí)的問題，導(dǎo)致安全隱患頻繁發(fā)生[3]。為降低高墩施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)，智能化安全防護(hù)棚應(yīng)運(yùn)而生[4-5]。

為減小高墩施工建設(shè)中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)，本文基于實(shí)際工程對安全防護(hù)棚的需要，對智能化安全防護(hù)棚在高墩施工中的應(yīng)用進(jìn)行分析，并探討其創(chuàng)新技術(shù)及應(yīng)用效果，為這一新興技術(shù)的具體應(yīng)用提供可參考的施工經(jīng)驗(yàn)。

1" "工程背景

某公路項(xiàng)目工程路線總長度為16.32km。其中某橋梁左幅橋面的中心樁號為ZK15+167，橋全長為692m；右幅橋面的中心樁號為YK15+135、橋全長為672m。上部結(jié)構(gòu)計(jì)劃采用PC連續(xù)箱型梁。下部為墩柱+橋臺+樁基礎(chǔ)組合結(jié)構(gòu)，橋墩柱高度位于35m以上，該結(jié)構(gòu)包括四節(jié)墩柱以及三個(gè)墩柱系梁。

設(shè)計(jì)防護(hù)棚架對施工安全進(jìn)行保護(hù)，在保證棚架兩端需超出梁體兩側(cè)邊緣3.5m以上的原則上，設(shè)置防護(hù)棚架尺寸為20m×6.5m，其采用正搭式進(jìn)行構(gòu)建，棚架的最小凈空為6m。防護(hù)棚架側(cè)視圖如圖1所示。防護(hù)棚架現(xiàn)場施工如圖2所示。

2" "防護(hù)棚搭建施工工藝

2.1" "傳統(tǒng)防護(hù)棚搭建

2.1.1" "施工流程

安全防護(hù)結(jié)構(gòu)材料結(jié)構(gòu)形式為框架結(jié)構(gòu)，安裝方式為立柱安裝，即將立柱固定在基礎(chǔ)上，根據(jù)設(shè)計(jì)高度調(diào)整立柱長度，確保其垂直。再進(jìn)行橫桿與斜撐安裝，以增強(qiáng)防護(hù)棚的穩(wěn)定性和抗風(fēng)能力。同時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)要求安裝防護(hù)網(wǎng)或其他覆蓋材料，確保施工區(qū)域的安全性。高墩施工防護(hù)棚結(jié)構(gòu)如圖3所示。

2.1.2" "傳統(tǒng)防護(hù)棚中高墩施工安全管理難點(diǎn)

高墩施工中存在的安全管理難點(diǎn)包括外部人員無防護(hù)措施隨意進(jìn)入施工現(xiàn)場，小件物體掉落造成的物體打擊，施工點(diǎn)相對獨(dú)立分散災(zāi)難監(jiān)控與預(yù)警不及時(shí)等，這些安全管理難點(diǎn)是傳統(tǒng)安全防護(hù)棚不能夠解決的。

2.2" "智能化安全防護(hù)棚搭建

針對上述管理難點(diǎn)，建立智能化安全防護(hù)棚，主要搭建方法如下：

在橋梁梯籠、塔機(jī)底部制作安裝竹膠板+鋼板組成的軟硬雙層防護(hù)系統(tǒng)，對墜落范圍、安全通道進(jìn)行全封閉，消除高空墜物打擊風(fēng)險(xiǎn)。

設(shè)置人臉識別、指紋鎖，組成出入管理系統(tǒng)，錄入培訓(xùn)合格的作業(yè)人員、項(xiàng)目管理人員相關(guān)信息，從固定通道通過人臉識別、指紋開鎖進(jìn)入現(xiàn)場。

設(shè)置紅外線感應(yīng)語音提示器，組成風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警提醒系統(tǒng)。作業(yè)人員進(jìn)入工地、靠近臨邊、孔洞處，系統(tǒng)自動提示戴好安全防護(hù)用品、臨邊請勿靠近、遵守安全操作規(guī)程等內(nèi)容，提高作業(yè)人員對安全的關(guān)注力和警惕性。

設(shè)置視頻攝像頭及AL抓拍系統(tǒng)，構(gòu)成監(jiān)控系統(tǒng)，識別作業(yè)人員是否存在違章行為，及時(shí)進(jìn)行抓拍。設(shè)置聲光報(bào)警器、應(yīng)急照明、逃生指示、應(yīng)急電話組成應(yīng)急疏散系統(tǒng)。一旦發(fā)生緊急情況，現(xiàn)場作業(yè)人員可通過手動報(bào)警按鈕，一鍵實(shí)現(xiàn)報(bào)警求救。

3" "智能化安全防護(hù)棚關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新技術(shù)

智能化安全防護(hù)棚核心目標(biāo)是提高安全防護(hù)的智能化水平，增強(qiáng)人員和財(cái)產(chǎn)的保護(hù)能力。針對施工人員較多，且人員身份復(fù)雜，為準(zhǔn)確核實(shí)相關(guān)工作人員身份，保證相關(guān)人員出入安全，利用現(xiàn)代人臉智能化識別技術(shù)，以及相關(guān)災(zāi)害監(jiān)控預(yù)警技術(shù)共同服務(wù)于高墩施工，確保施工安全。

3.1" "關(guān)鍵技術(shù)的應(yīng)用

3.1.1" "現(xiàn)場監(jiān)控預(yù)警技術(shù)

將物聯(lián)網(wǎng)（IoT）集成，通過傳感器和智能設(shè)備的集成，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測和數(shù)據(jù)采集，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在安全隱患。配裝自動化應(yīng)急響應(yīng)系統(tǒng)，一旦發(fā)生事故，該系統(tǒng)能夠自動啟動應(yīng)急預(yù)案，例如報(bào)警、通知相關(guān)人員和緊急服務(wù)等。采用智能監(jiān)控系統(tǒng)，配置高分辨率攝像頭和視頻分析技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)控周圍環(huán)境，識別異?；顒印?/p>

安裝環(huán)境傳感器以監(jiān)測溫度、濕度、風(fēng)速等。動態(tài)防護(hù)功能能夠根據(jù)外部環(huán)境變化自動調(diào)整防護(hù)措施。該工程施工中，若遇到當(dāng)風(fēng)速超過危險(xiǎn)值現(xiàn)場吊裝工作仍在作業(yè)，智能化安全防護(hù)棚系統(tǒng)可以自動進(jìn)行決策，啟動警報(bào)或關(guān)閉某些設(shè)施，對現(xiàn)場工作人員進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)。

3.1.2" "人臉識別技術(shù)

結(jié)合人臉識別技術(shù)，確保只允許授權(quán)人員進(jìn)入防護(hù)棚?；谝苿佣诵畔⑾到y(tǒng)，現(xiàn)場工作人員可以通過手機(jī)應(yīng)用程序?qū)崟r(shí)查看監(jiān)控畫面、接收通知。

高墩施工前，將現(xiàn)場管理人員、工人等身份信息、通訊信息錄入驗(yàn)證系統(tǒng)和信息系統(tǒng)，在人員進(jìn)入防護(hù)棚時(shí)區(qū)別工作人員與非工作人員，且在某處發(fā)生危險(xiǎn)時(shí)可以通過通訊告知現(xiàn)場工作人員，進(jìn)而在保障了入場人員身份確定、消息的及時(shí)傳達(dá)，提高了人員作業(yè)安全性以及施工效率。

3.1.3" "節(jié)能環(huán)保技術(shù)

采用綠色建筑材料和可再生能源系統(tǒng)等節(jié)能環(huán)保技術(shù)。此次工程針對防護(hù)棚中用電設(shè)備電力來源采用太陽能發(fā)電系統(tǒng)，可為防護(hù)棚提供清潔能源，以響應(yīng)國家低碳經(jīng)濟(jì)政策。

3.2" "創(chuàng)新技術(shù)應(yīng)用

3.2.1" "物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)為智能化安全防護(hù)棚的實(shí)現(xiàn)提供了技術(shù)支持。通過傳感器及其物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對環(huán)境、設(shè)備和人員的全面監(jiān)控。同時(shí)，云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用，使得數(shù)據(jù)存儲和分析變得更加便捷。

在項(xiàng)目中對施工環(huán)境中煙塵濃度、危險(xiǎn)氣體，施工設(shè)備是否正常運(yùn)行，人員施工是否符合規(guī)范要求進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)規(guī)避了設(shè)備漏電危險(xiǎn)和施工人員施工順序操作的不規(guī)范，保證生命財(cái)產(chǎn)安全。

3.2.2" "無人機(jī)監(jiān)測技術(shù)

結(jié)合無人機(jī)的引入可以實(shí)現(xiàn)對高墩施工現(xiàn)狀的空中監(jiān)控。無人機(jī)配備高清攝像頭和傳感器，能夠?qū)崟r(shí)獲取施工質(zhì)量和安全狀況，及時(shí)上報(bào)數(shù)據(jù)，為管理決策提供依據(jù)。

例如，在掛籃拆除過程中，該項(xiàng)目運(yùn)用了無人機(jī)對掛籃底模、側(cè)模拆除下放的平衡狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，動態(tài)進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而使下放物體保持平衡，讓吊裝設(shè)備均勻受力，確保拆除過程安全。掛籃拆除中無人機(jī)監(jiān)控如圖4所示。

3.2.3" "大數(shù)據(jù)分析技術(shù)

智能化安全防護(hù)棚能夠?qū)κ占降母鞣N數(shù)據(jù)進(jìn)行深入分析。例如，對施工危險(xiǎn)因素及其發(fā)生頻率、作業(yè)人員的工作狀態(tài)等進(jìn)行監(jiān)控，可以收集施工中的遇到的電氣火災(zāi)、惡劣天氣、工人違規(guī)操作、機(jī)械設(shè)備故障和高空墜物等危險(xiǎn)數(shù)據(jù)，并對應(yīng)采取相應(yīng)的安全防護(hù)措施，為今后高墩施工中智能化安全防護(hù)棚的方案設(shè)計(jì)和優(yōu)化在數(shù)據(jù)及技術(shù)方面提供支持。

3.2.4" "人工智能技術(shù)

智能化技術(shù)的應(yīng)用，使得安全防護(hù)棚的監(jiān)測系統(tǒng)能夠不斷學(xué)習(xí)和提升識別能力。例如，基于深度學(xué)習(xí)的模式識別可以在監(jiān)測過程中識別異常情況，提高預(yù)警精度。

在本工程項(xiàng)目施工中，在火災(zāi)方面，深度學(xué)習(xí)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)CNN算法，可以從視頻監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)中自動提取圖像特征，識別火災(zāi)的火焰和煙霧，有效區(qū)分正常場景和火災(zāi)場景，實(shí)時(shí)識別現(xiàn)場火災(zāi)發(fā)生。在漏電方面，漏電故障通常會在電流信號中產(chǎn)生異常波動，通過實(shí)時(shí)監(jiān)測電流傳感器的數(shù)據(jù)，深度學(xué)習(xí)卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)CNN模型可以分析電流波形并識別出漏電模式。

4" "智能化安全防護(hù)棚效果

4.1" "提升安全性

智能安全防護(hù)棚通過集成監(jiān)測系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測施工現(xiàn)場，減少事故發(fā)生率。在本工程中，共施工249個(gè)墩柱，其中135個(gè)使用智能化安全防護(hù)棚，未發(fā)生安全事件。另114個(gè)墩柱使用傳統(tǒng)防護(hù)棚，經(jīng)統(tǒng)計(jì)發(fā)生4起安全事故或險(xiǎn)性事件。未使用智能化安全防護(hù)棚的高墩施工發(fā)生事故概率為3.5％。由此可見，智能化安全防護(hù)棚的使用可以有效避免事故的發(fā)生。

4.2" "提高施工效率

通過智能化管理，施工現(xiàn)場的物料、人員調(diào)度更加合理，工人可以在更安全的環(huán)境中工作，減少因環(huán)境不安全而導(dǎo)致的停工時(shí)間。如根據(jù)本工程施工統(tǒng)計(jì)資料，在墩柱施工中，使用智能化安全防護(hù)棚的墩身每循環(huán)平均施工時(shí)間為72h，未使用智能化安全防護(hù)棚的墩身每循環(huán)施工時(shí)間平均為80h，施工效能提高約10%。

4.3" "實(shí)現(xiàn)智能監(jiān)控與管理

通過數(shù)字化管理平臺，施工企業(yè)可以實(shí)時(shí)獲取施工進(jìn)度、人員出勤、物資使用情況等數(shù)據(jù)。根據(jù)監(jiān)控設(shè)施捕捉設(shè)備運(yùn)用和施工前線狀況，發(fā)現(xiàn)相對于之前需專人看守，提高了人員利用率，且對保障設(shè)備安全上具有一定作用。

4.4" "可監(jiān)測火災(zāi)、漏電事故發(fā)生

根據(jù)實(shí)時(shí)對該項(xiàng)目的監(jiān)測，共檢測出項(xiàng)目危險(xiǎn)火源、漏電等潛在危害5起，有效的避免了事故發(fā)生。

5" "結(jié)束語

為減小和優(yōu)化高墩施工建設(shè)中存在的安全風(fēng)險(xiǎn)和管理難題，本文以某項(xiàng)目工程中高墩安全防護(hù)棚建設(shè)為工程背景，闡述智能化安全防護(hù)棚在高墩施工中的應(yīng)用與創(chuàng)新。研究結(jié)果表明：

通過智能化安全防護(hù)棚的實(shí)施，該項(xiàng)目在橋梁高墩施工中安全事故發(fā)生率上可以很大程度降低，施工效率提高了10%。應(yīng)用智能化安全防護(hù)棚，有效控制進(jìn)入高墩作業(yè)區(qū)域的人員，對作業(yè)環(huán)境實(shí)施監(jiān)測，降低過程中因環(huán)境因素帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)，如檢測出項(xiàng)目危險(xiǎn)火源、漏電等潛在危害5起。

同時(shí)強(qiáng)化了作業(yè)人員的安全意識，提升了現(xiàn)場的管控力度和應(yīng)急救援工作的效率，極大地保障了施工人員的人身安全。通過該棚架的設(shè)置，展現(xiàn)了項(xiàng)目安全創(chuàng)新實(shí)力，提高了現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)化形象，也展現(xiàn)了企業(yè)的安全管理實(shí)力。

參考文獻(xiàn)

[1]" 高俊偉.山區(qū)高速公路高墩施工安全防護(hù)現(xiàn)狀及管控策略[J].交通世界，2022（17）：59-61.

[2]" 黃軍.空心薄壁墩滑模施工技術(shù)及安全管理[J].低碳世界，2020，10（6）：172+152.

[3]" 戚澤華.山區(qū)高速公路高墩施工安全防護(hù)現(xiàn)狀及對策分析[J].珠江水運(yùn)，2020（9）：70-71.

[4]" 齊澤森，曹松源，劉子國.高速公路高墩施工安全防護(hù)現(xiàn)狀及對策研究[J].中國高新科技，2019（8）：65-66.

[5]""""" 向海東，裴佳奕.某高層綜合體裝配式安全懸挑防護(hù)棚在施工中的應(yīng)用[J].城市建筑，2022（S1）：100-102.