桥梁施工风险因素分析与控制系统研究

谭榕坤

摘要：桥梁施工中的各类风险因素对于工程的质量和安全性会带来诸多不利影响。文章分析了引起桥梁施工的主要风险因素及防范措施，结合系统架构的核心功能需求，搭建了基于过程监控技术的桥梁施工风险控制系统，并通过工程实例对该系统的有效性进行了评估。结果表明：文章所提出的基于过程监控技术的桥梁施工风险控制系统能够满足实际工程需要，具有一定的应用价值。

关键词：桥梁施工;风险;控制;研究

中图分类号：U447 文献标识码：A DOI：1O.13282/j.cnki.wccst.2019.07.030

文章编号：1673-4874（2019）07-0096-03

0引言

作为我国基础交通领域的重要组成部分，桥梁工程的建设为国民经济各领域的发展起到了良好的支撑作用。桥梁工程在施工过程中存在各类风险因素，例如施工技术、施工管理、施工设备等方面，这类风险因素对于桥梁工程的施工质量、安全性和使用年限均会带来一定影响。为此，对桥梁施工风险因素进行分析并加以控制显得尤为重要，其对于安全、优质、高效地进行桥梁工程施工具有积极意义。

1桥梁施工主要风险因素及防范措施

1.1主要风险因素

根据桥梁工程的施工经验可知，通常情况下施工过程中的主要风险因素有以下几方面，其中（1）、（2）属于客观环境方面的因素，（3）、（4）属于主观人为方面的因素。

（1）施工现场环境及地质条件

施工现场环境及地质条件因素属于桥梁施工初期阶段的风险因素，对于工程整体的合规性及可行性具有主要影响。施工现场环境包括当地的气象、水文及其他自然条件;地质条件的勘测包括施工区域内的地质结构、岩土成分和相关力学特性等。

（2）施工机械设备及原料质量

桥梁工程的施工现场布置有大量的施工机械设备，如运输车辆、搅拌设备、摊铺设备和起重设备等。这些施工机械设备是否达到最佳的运行工况对于工程的施工效率具有重要影响。当使用不合格的施工机械设备时，施工故障会频发，影响工程的总体进度，情况严重时还会引起人身伤害等事故。施工原料的来源和使用情况可能影响到工程的质量和使用寿命，对于工程后期的养护周期和费用也有一定影响。

（3）施工队伍素质及技术水平

施工队伍技术水平是否达标是衡量施工能否进行的重要标准。现阶段各路桥施工企业已将提高施工队伍的整体素质和技术水平作为重点工作内容，旨在逐步提高工程的施工质量。各路桥施工企业依据各施工环节，使用技术水平合格的施工队伍，并加大对施工人员的技术培训力度。

（4）施工人员管理及现场监控

对桥梁施工人员的有效管理能缩减施工成本预算、加快施工进度、降低施工事故的发生率。施工人员管理包括人员的进出场情况、作业时长和施工质量标准等。现场监控部分包括对施工现场全部人、物、料的监管和控制，对施工人员及现场施工情况的监控是路桥施工企业工程管理人员应履行的责任。

1.2防范措施

（1）加强施工现场地质环境的勘测

在施工现场勘测过程中，应充分依据桥梁工程的具体类型、施工难度及施工周期等情况，对当地施工环境进行充分论证。对于山体滑坡、泥石流或地震频发带，应考虑桥梁工程施工的必要性和可行性;对于桥梁地基的承载强度和预期要达到的稳定性应进行计算、分析;在软土、冻土及其他特殊地质条件下的桥梁工程，应做好相关的施工异常事件处置预案和措施，确保施工人员的安全和工程质量。

（2）选用质量合格的施工设备及原料

在施工之前应进行施工机械设备的检验工作。以起重设备为例，应进行起重设备吨位、可靠性、持久性等方面的试验，试验合格后方可用于施工。施工原料部分应严选业内品牌大、施工效果好的厂商，在施工之前对现场施工原料进行抽检，质量合格后方可用于现场施工。

（3）提高施工队伍技术水平及综合素质

可通过定期组织施工技术人员进行培训或针对各类桥梁工程施工事故展开学习等方式来逐步提高施工队伍的技术水平，使相关施工人员具备相应工种的施工资质。施工队伍的综合素质中包括施工人员的身体素质和心理素质。身体素质指长期从事高强度桥梁施工所具备的体能;心理素质包括特殊区域施工所具备的适应能力。

（4）加大对施工人员的管理及现场监控力度

桥梁工程施工中的人员管理及现场监控工作十分重要，可通过当前先进的桥梁施工现场监控设备进行。如现场施工环境监测系统，监理人员可通过集中监控屏幕随时了解现场施工情况，采用远程监控与现场监控相结合的方式。施工企业应对自身的人员管理模式和管理体制进行评估，尽早引入更为先进的管理体制，促进施工项目的安全进行。

桥梁施工主要风险因素分析及防范措施如表1所示。

2基于过程监控技术的桥梁施工风险控制系统

2.1系统功能需求

（1）稳定性

所搭建的桥梁施工风险控制系统应能够长期稳定运行，系统每日可用率应在90%以上，不能出现死机、宕机等情况，在无人为干预的情况下应能够处于较为健康的运行工况。桥梁施工风险控制系统运行的稳定性是系统架构的基本属性。

（2）兼容性

兼容性是指所搭建的系统架构应能同时适用于各类型桥梁的施工监测中，即多个工程项目可同时共用一套风险控制系统。这样能节约工程开销，缩短时间成本，使系统架构具有良好的可移植性、可复制性。

（3）准确性

风险控制系统的核心功能是在最大限度上控制橋梁施工中各类事故的发生，将施工风险降到最低。为此，系统架构应具备风险识别的准确性，能够及时发现各种工况下的施工风险因素，并及时提醒工作人员采取措施，避免施工风险进一步加剧。

桥梁施工风险控制系统功能需求分析如表2所示。

2.2基于过程监控技术的桥梁施工风险控制系统设计

根据所分析的桥梁施工风险控制系统功能需求，拟采用过程监控技术对该系统架构进行设计。过程监控技术的核心功能是通过对桥梁施工过程中可能存在的风险因素进行全过程监控、分析，并将施工监控数据与风险因子数据库进行比对，然后对桥梁施工过程可能存在的风险因素进行评估，最终生成风险控制方案，将桥梁施工过程中的风险系数降到最低。基于过程监控技术的桥梁施工风险控制系统架构如图1所示。

由图1可知，基于过程监控技术的桥梁施工风险控制系统的主要核心架构包括三个主要部分，分别是施工过程监控范围、施工过程监控设备以及具体的施工风险控制流程。其中，施工过程监控范围包括该系统架构的全部功能需求模块。施工过程监控设备包括施工数据存储和处理模块;工控机分析、计算单元;网络交换、传输设备以及上位机模拟、转换架构等。通过过程监控设备具体实现系统架构的主要核心功能。施工风险控制流程即该系统架构的逻辑关系。其流程包括施工现场各类数据获取、与风险因子数据库对比分析、桥梁施工风险等级评估和生成桥梁施工风险控制方案等部分。系统架构采用JAVA分布式程序开发并进行后台控制系统代码的封装，现场施工数据采用OrcaI数据库进行存储。为实现系统的不间断稳定运行，将该系统架构部署在远程监控中心服务器中，服务器操作系统为Windows Server2012版本，并配有UPS可持续供电组件，最后完成系统登录界面的设计。桥梁施工风险控制系统登录界面如图2所示。

3工程案例应用

3.1工程概况

为不断满足南宁市区的交通运力要求，缓解当地的交通压力，计划于2018年3月份在南宁西郊区域建设通往南郊区域的快速路，该段公路通车后将成为南宁西郊至南郊的主干道。根据工程实际需要，主干道中段拟建设一座公路桥梁，计划与该段公路同时通车。为保证该座桥梁在施工过程中的安全性，使用本文所提出的基于过程监控技术的桥梁施工风险控制系统进行工程试验，试验中主要对该系统的有效性进行评估。

3.2风险控制有效性评估试验

将采集到的施工地质条件、施工环境、施工原料质量、施工机械设备工况等桥梁施工主要风险因素指标进行量化。而施工队伍素质和技术水平、施工人员管理及现场监控部分指标通过现场实际评估来完成。具体量化过程由监控设备各模块和单元实现，然后与风险因素数据库中的指标数值进行比对，得出具体风险权重a，a∈[0，1]。将上述各风险因素的权重数值绘制成饼状图如图3所示。

3.3试验结果分析

由图3可知，在桥梁施工过程中，施工人员管理及现场监控风险因素权重占比最高，占全部施工风险因素的36%;施工队伍素质及技术水平与施工机械设备部分的风险因素权重占比相当，各为18%;施工环境风险因素权重占比14%;施工原料质量因素权重为9%;施工地质条件因素权重占比最低，为5%。上述风险因素权重占比在一定程度上反映了桥梁施工过程中相应部分引起施工事故的概率。例如，施工地质条件因素权重占比最低，表明实际桥梁施工过程中，因施工地质条件而引发的施工事故的概率最低，这是由于一般情况下现场严格的地质勘测工作会使这类风险因素得以规避，与工程实际情况相吻合，验证了本文提出的基于过程监控技术的桥梁施工风险控制系统在具体工程应用中的有效性。

4结语

本文以桥梁施工过程中存在的各类风险因素为切入点，对这些因素产生的原因及防范措施进行了阐述。在基于过程监控技術的桥梁施工风险控制系统的设计部分，充分考虑了系统实现的具体功能，细化了系统架构各个核心模块和功能单元，对系统登录界面和数据处理平台进行了规划，并通过工程案例对该系统的有效性进行验证，证明了本文研究内容的正确性与可行性。