隨著我國經濟發展,國家基礎建設的規模不斷擴大,公路橋梁施工建設規模和數量也逐漸增加。隧道施工作為其中一個重要的組成部分,其生產活動危險性大、不安全因素多。
近年來,隧道施工的安全狀況日益嚴重,安全事故頻發,造成了較多的人員傷亡和經濟損失,同時極大影響了工程的進度和質量。因此做好隧道施工安全管控工作意義重大。本文分析了隧道施工安全管理的現狀,對隧道施工安全管理措施進行深入探討。
一、施工事故頻發對隧道施工安全管理提出挑戰
隨著建筑工程的發展,隧道施工工程不斷增加,施工安全事故頻頻發生:
2019年11月,云南某在建隧道發生突泥涌水事故,12名施工人員遇難,造成直接經濟損失2500多萬元;
2019年12月,山西某在建隧道發生塌方事故,6名施工人員遇難,造成直接經濟損失890多萬元;
2020年9月,廣西某在建隧道發生塌方事故,9名施工人員遇難,造成直接經濟損失1400多萬元;
2021年7月,廣東某在建隧道發生透水事故,14名施工人員遇難,造成直接經濟損失3600多萬元;
2021年11月,浙江某在建隧道發生坍塌事故,3名施工人員遇難,造成直接經濟損失430多萬元;
2022年7月,云南某在建隧道發生突泥涌水事故,3名施工人員遇難;
……
一般來說,隧道安全事故的成因主要是這幾方面:巖溶突水突泥、塌方、大變形、瓦斯事故、襯砌開裂等等。從上述例子可以看到,隧道事件造成的后果非常嚴峻,不僅造成巨大的經濟損失,而且施工人員的生命安全受到了重大威脅,事故發生后的處置代價大。因此,如何在進行隧道施工建設中,加強施工安全管理,提升安全意識,更好地防范事故發生,減輕生命、財產安全的危害,已成為施工安全管理需要迫切解決的課題。
二、相關政策背景
《隧道施工安全九條規定》
2014年9月19日,國家安全監管總局、交通運輸部、國務院國資委、國家鐵路局以安監總管二〔2014〕104號印發,主要包括人員考勤、跟蹤定位、災后急救、日常管理等九條安全規定。
《公路隧道施工技術規范》
于2020年8月1日起正式實施,圍繞施工工藝提出技術要求,旨在達到安全環保、經濟合理、技術先進、優質高效的目標。堅持“以人為本、安全至上”的原則,保障參建人員的職業健康。
新版《安全生產法》
于2021年9月起正式實施。主要修訂內容如下:
(1)健全安全生產責任體系;
(2)強化新問題、新風險的防范應對;
(3)加大對違法行為的懲處力度;
工程建設的目標體系已經由傳統的“成本-造價-質量-工期”,轉向“成本-造價-質量-工期-環境與健康” ,國家對安全生產管理提出了新要求,從施工管理、技術管理、行為規范等各方面進行管控,旨在全力降低施工風險,全面保障施工人員生命財產安全。
三、隧道施工安全現狀
人車管理困難
隧道工程施工交叉作業,涉及工種多;
現場工人整體素質和安全意識參差不齊;
人員流動性大,統一調度管理難度大;
施工作業危險
掘進施工常用爆破技術,危險性高;
不同工種使用的大型機械設備多、洞內管道線路復雜;
掘進后的噴漿、防水、二襯支護,都要嚴格把控安全步距;
不當作業會造成安全隱患、誘發人為安全事故;
施工環境復雜
隧道工程多位于山區或丘陵地帶,地形地貌多變,地質條件復雜;
施工空間小、作業難度大、空氣污染嚴重,甚至會產生有毒有害氣體;
開挖作業過程中,隧道穩定性情況動態變化,存在未知數;
救援保障受限
隨著開挖深度的推進,施工保障難以及時跟進;
一旦發生事故,傳統通訊手段失靈,無法快速定位事故人員位置和數量,從而影響搜救保障的最佳時機;
四、微柏軟件隧道安全管控解決方案
針對上述問題,微柏軟件在定位技術和施工安全管理規范的基礎上,針對我國隧道人員管理以及安全管理的實際需要,通過無線ZigBee或UWB識別技術、視頻監測技術、先進的應急通訊和計算機軟件開發技術, 設計并開發了隧道安全管控系統。
通過建設起隧道內部的智能感知、預測預警和防控體系,用數字化、信息化、可視化的手段實現隧道實時、遠程、動態的管理,提高隧道施工工程信息水平,加強對隧道施工安全及事故應急救援方面的能力,為隧道施工安全保駕護航。
BI數據智慧大屏,全局可視化管理
通過BIM電子沙盤、可視化數據管控中心,將采集的數據實時展示在BI大屏,包括隧道長度、距離位置信息,動態顯示人員、車輛實時位置、各種環境監測數據等,為管理人員提供施工綜合信息,隨時掌握隧道施工整體情況,提升管理效率,更好地降低了施工風險,保障施工安全。
科學現場安全管理,有效預防安全事故
人車管控系統
通過人車分離門禁、人臉識別、車牌識別等技術手段及可視化圖表展示,可實時了解現場人、車輛數,掌握隧道內人、車施工作業情況,有效控制無關人員與車輛進入施工現場,進一步降低安全風險。
視頻監控系統
通過在隧道掌子面等位置內布設網絡球機或槍機,實時調看隧道內施工情況,同時可長期保存視頻數據,為事件追溯提供依據。
安全步距監測
在二襯或仰拱位置安裝安全步距采集終端,實時將步距信息發送到系統數據庫中,通過模型算法計算步距長度,并根據圍巖類型進行超標預警。
現場安全教育
通過現場展示大屏、VR安全體驗館、安全教育問答系統、播放安全教育視頻等形式,現場解答疑惑并予以指導,使現場施工人員掌握必要的安全知識和逃生技能,全面提高施工人員的安全意識和自我保護意識。
高精度人車定位,保障隧道施工安全
通過LED大屏遠程視頻實時監控,人員/車輛快速定位,安全步距監測預警等功能,及時掌握隧道內施工人員情況,規范現場作業,預防事故發生,減少人員傷亡。
高精度定位技術,實時確定人車位置
單基站信號覆蓋范圍廣,節約管理成本
考勤管理便捷,優化人員管理及配置
智能報警異常情況,減少人員傷亡情況發生
電子圍欄和軌跡回放,隨時查詢詳細工作路線
數據集成可視化展示,實時掌控人車管理情況
24小時在線檢測,實時掌握隧道環境
通過24小時遠程實時監測各類現場施工可能產生的有毒有害氣體以及危及開挖隧洞穩定性(圍巖變形、應力、應變和水壓力等)的危險項,及時對隧道安全性作出準確評估,預防事故發生,避免人員傷亡,減輕經濟損失。
隧道危害氣體監測
實時監測隧道內部施工及環境數據,包括溫濕度、氧氣、有害氣體、瓦斯等數據,當危險氣體超標時,可進行聲光報警并推送預警信息,防止有害氣體超限帶來的危險,保障人員健康安全。
隧道監控量測
針對隧道中存在的重大安全風險點進行實時自動化安全監測的系統,主要解決隧道水害、凍害、襯砌裂損、襯砌侵蝕等問題,主要監測參數有:①位移、變形;②應力應變;③水壓力等。
系統采用無線自動組網、定期連續采樣,實時數據上傳與數據處理實時了解風險點的健康狀態,幫助檢測人員快速定位隧道主要危險源,及時對隧道安全性作出準確評估,預防事故的發生,避免人員傷亡,減輕經濟損失。
智能應急響應預警,及時處理突發狀況
隨著隧道開挖的深入,洞內與外界通信訊號中斷,應急電話可滿足作業面與外界通信聯系,滿足生產調度、應急搶險及緊急處理的需要。應急電話系統操作簡單,穩定性好,抗干擾能力強,通話清晰。
五、高速公路工程應用(案例)
截至目前,微柏軟件隧道安全管控系統已成功在國內近50條高速公路項目上落地應用,包括:
【浙江】杭金衢高速公路柯橋聯絡線工程PPP項目(在建)
【廣東】莞惠城際北延線項目(在建)
【廣東】龍川至懷集公路
【廣東】東莞市軌道交通1號線一期工程1302段項目
【四川】S220線庫區復建公路工程(在建)
【四川】G317線庫區復建公路工程(在建)
【吉林】龍井至大蒲柴河公路建設項目
【吉林】本集高速公路桓仁(省界)至集安段PPP項目(在建)
【吉林】延長高速公路大蒲柴河至煙筒山段PPP項目(在建)
【西藏】國道109線那曲至拉薩公路改建工程(那曲至羊八井段)
【西藏】國道318線拉薩至日喀則機場段公路新改建工程(一期)
【西藏】國道318線拉薩至日喀則機場段公路新改建工程(二期)
……
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