王海洋

(中國土木工程集團(tuán)有限公司 北京 100038)

1 牽引變電所施工安全管理現(xiàn)狀

在2018年的統(tǒng)計(jì)中，全國鐵路完成了8 028億元的固定資產(chǎn)投資，其中建有新線4 683 km，占總投資58.3%。全國鐵路電氣化里程92 000 km，電化率達(dá)到70.0%。在我國新建的高鐵、國家鐵路、地方鐵路中，以電力牽引機(jī)車為主，在對(duì)既有的鐵路改造過程中，也是將內(nèi)燃機(jī)車牽引改為電力供電牽引，所以，未來將建設(shè)越來越多的鐵路牽引變電所，以保證鐵路機(jī)車的動(dòng)力來源。

目前，牽引變電所施工多采取先室外后室內(nèi)，部分采用平行作業(yè)施工方式，室內(nèi)設(shè)備與室外設(shè)備同時(shí)展開安裝，合理地利用區(qū)域、人力、施工機(jī)器具，最大限度地開展施工工序作業(yè)。施工主要包括基礎(chǔ)施工、建筑施工、構(gòu)架安裝、主變壓器安裝、室外高壓設(shè)備及軟母線安裝、室內(nèi)設(shè)備及硬母線安裝、電纜施工等工作內(nèi)容[1]，涉及到模板支護(hù)、高空作業(yè)、夜間施工、特種車輛駕駛、起重吊裝、金屬切割、設(shè)備裝卸搬運(yùn)、焊接、電力調(diào)試、大型設(shè)備運(yùn)輸?shù)榷囗?xiàng)安全管理方面的重點(diǎn)關(guān)注內(nèi)容。施工單位在施工組織設(shè)計(jì)中詳細(xì)陳述擬采取的安全防護(hù)體系及措施，要求現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置專職安全管理人員及主管安全領(lǐng)導(dǎo)，并熟悉和遵守相關(guān)具體安全管理規(guī)定。但是，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況缺乏有效的技術(shù)手段與措施[2]，不能實(shí)現(xiàn)及時(shí)預(yù)防、發(fā)現(xiàn)、阻止安全事故的目的，無法全部滿足施工組織設(shè)計(jì)中各項(xiàng)與安全相關(guān)的要求。

2 牽引變電所施工中存在的安全問題分析

根據(jù)以往項(xiàng)目的施工經(jīng)驗(yàn)，牽引變電所施工現(xiàn)場(chǎng)普遍存在著人員、環(huán)境、管理等方面的安全問題[3]，具體內(nèi)容見表1。

表1 現(xiàn)場(chǎng)安全問題分類

一般情況下，施工組織設(shè)計(jì)中含有詳細(xì)的施工安全技術(shù)措施，包括進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)遵守的安全規(guī)定，交叉作業(yè)[4]的防護(hù)，用電安全，現(xiàn)場(chǎng)消防措施，對(duì)設(shè)備、材料擺放要求等，通過具體列明的技術(shù)措施進(jìn)行安全技術(shù)交底，并進(jìn)行安全生產(chǎn)檢查監(jiān)督。但經(jīng)過實(shí)踐驗(yàn)證，以上措施并沒有達(dá)到排除安全隱患、減少安全事故發(fā)生的目的。由于專業(yè)從事牽引變電所施工的工人從安全管理文檔中獲取安全警示的主觀意識(shí)不強(qiáng)，同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)工人長時(shí)間的工作經(jīng)驗(yàn)積累，已形成一套自己的并不安全的“安全法則”，最終導(dǎo)致上述措施僅成為管理者、監(jiān)督者在安全準(zhǔn)則與評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)方面的檔案資料，并沒有真正達(dá)到使現(xiàn)場(chǎng)工人安全作業(yè)、施工安全進(jìn)行的目的。安全技術(shù)措施中包含的內(nèi)容條目越詳細(xì)，現(xiàn)場(chǎng)工人越不在意，現(xiàn)場(chǎng)安全事故仍有發(fā)生，沒有起到停止或減少安全事故的作用。

3 基于智慧工地?cái)?shù)據(jù)平臺(tái)的安全保障

3.1 智慧工地簡(jiǎn)介

隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在傳統(tǒng)建筑行業(yè)中的跨界發(fā)展，“互聯(lián)網(wǎng)+”理念與傳統(tǒng)建設(shè)工程領(lǐng)域的深度融合，智慧工地的概念悄然而起，這是社會(huì)信息技術(shù)高度發(fā)展的必然產(chǎn)物。智慧工地圍繞施工現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)進(jìn)度、重要機(jī)械、主要材料、人員管理、安全文明施工等方面，充分利用物聯(lián)網(wǎng)、智能感知、云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)、虛擬現(xiàn)實(shí)等新一代高科技信息技術(shù)，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行全方位、智能化的交互與高效管理。隨著牽引變電所施工中設(shè)備越來越精密，安裝工藝越來越復(fù)雜，施工環(huán)境要求越來越高，安全隱患越來越多樣化，以智慧工地為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)平臺(tái)為施工安全提供了技術(shù)條件與有效保障。

3.2 智慧施工工地大數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

針對(duì)牽引變電所施工時(shí)諸多的現(xiàn)場(chǎng)安全隱患問題，考慮高效利用安全支出成本，為了減少或消除施工過程中的事故，保障施工人員健康安全，相關(guān)財(cái)產(chǎn)免受損失[5]，利用物聯(lián)網(wǎng)、智能感知、云計(jì)算、人工智能、大數(shù)據(jù)、5G等高科技信息技術(shù)和產(chǎn)品，部署針對(duì)牽引變電所施工的具有針對(duì)性的智慧施工工地大數(shù)據(jù)平臺(tái)，使其具有現(xiàn)場(chǎng)工人狀態(tài)數(shù)據(jù)分析、環(huán)境安全隱患實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、已完工程異常形變報(bào)警等直接安全防護(hù)功能，最后形成上有安全組織管理制度，下有具體針對(duì)性監(jiān)測(cè)報(bào)警技術(shù)措施的全面安全保障系統(tǒng)[6]。系統(tǒng)架構(gòu)見圖1[7]。

牽引變電所施工是一種特殊的、復(fù)雜的生產(chǎn)過程，風(fēng)險(xiǎn)隱患無處不在，其中被稱為“五大傷害”的高處墜落、觸電事故、物體打擊、機(jī)械傷害、坍塌事故多有發(fā)生，中毒和火災(zāi)事故也占事故中一定比例。施工地點(diǎn)較為偏僻，工程任務(wù)重、周期長，人員自我安全與保護(hù)意識(shí)普遍較差，遇到突發(fā)情況時(shí)缺乏應(yīng)對(duì)經(jīng)驗(yàn)。

圖1 智慧施工工地大數(shù)據(jù)平臺(tái)系統(tǒng)架構(gòu)

智慧施工工地大數(shù)據(jù)平臺(tái)是結(jié)合牽引變電所現(xiàn)場(chǎng)施工因素，以監(jiān)測(cè)、識(shí)別、診斷、評(píng)價(jià)、告知的安全施工保障體系為前提的系統(tǒng)平臺(tái)[8]，分5層部署。

(1)技術(shù)層:智慧施工工地大數(shù)據(jù)平臺(tái)綜合應(yīng)用智能感知、數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)接入與組網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能、云計(jì)算、人臉識(shí)別、模式識(shí)別、車輛識(shí)別等新一代高新信息技術(shù)，全面支撐隨時(shí)、隨地、隨人、隨進(jìn)度的全方位安全預(yù)警防護(hù)平臺(tái)。

(2)終端層:利用先進(jìn)的智能傳感檢測(cè)設(shè)備，包括攝像頭、溫濕度計(jì)、有害氣體檢測(cè)儀、特種氣體檢測(cè)儀、空氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)、門禁設(shè)備、電子圍欄、對(duì)講廣播、RFID標(biāo)簽、手機(jī)應(yīng)用、紅外成像設(shè)備等，根據(jù)施工現(xiàn)場(chǎng)情況分時(shí)分區(qū)布置，達(dá)到對(duì)人、對(duì)物、對(duì)環(huán)境的綜合監(jiān)測(cè)。

(3)傳輸層:采用TCP/IP、4G、5G、射頻識(shí)別RFID、ZigBee等信息技術(shù)傳輸[9]。

(4)平臺(tái)層:智慧施工工地大數(shù)據(jù)平臺(tái)集中對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、挖掘、整合、存儲(chǔ)與管理，支撐應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)展示、安全事件分析及診斷告知。

(5)應(yīng)用層:結(jié)合牽引變電所現(xiàn)場(chǎng)施工實(shí)際情況，部署應(yīng)急調(diào)度系統(tǒng)、遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)、設(shè)備管理系統(tǒng)、視頻安防系統(tǒng)、電子巡更系統(tǒng)、界限標(biāo)識(shí)系統(tǒng)、室外全景系統(tǒng)、室內(nèi)全景系統(tǒng)、環(huán)境監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)人員熱力分布系統(tǒng)、出入口及周界管理系統(tǒng)、工程關(guān)鍵部位觀測(cè)系統(tǒng)，從內(nèi)部與外部?jī)蓚€(gè)維度對(duì)牽引變電所現(xiàn)場(chǎng)施工的人、物、環(huán)境、部分工程等進(jìn)行多方位監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)就地識(shí)別并告警通知輕微安全問題，通過大數(shù)據(jù)平臺(tái)挖掘整理數(shù)據(jù)并警告嚴(yán)重安全問題的目標(biāo)。為了安全管理人員可以對(duì)歷史及實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，增加數(shù)據(jù)查詢系統(tǒng)以便歷史數(shù)據(jù)查詢、篩選等操作。自檢系統(tǒng)則是智慧施工工地大數(shù)據(jù)平臺(tái)正常運(yùn)行的安全保障，通過自檢系統(tǒng)可定期檢測(cè)各個(gè)數(shù)據(jù)來源終端、模塊的通訊與數(shù)據(jù)是否正常，避免系統(tǒng)崩潰、通訊失敗等問題對(duì)安全隱患的識(shí)別結(jié)果造成干擾與錯(cuò)漏。

3.3 智慧施工工地大數(shù)據(jù)平臺(tái)安全功能

通過智慧施工工地大數(shù)據(jù)平臺(tái)的部署，主要實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境、工人、工器具及部分工程4個(gè)方面的安全管理監(jiān)督功能。

(1)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工工人的安全隱患監(jiān)測(cè)

出勤數(shù)據(jù)是現(xiàn)場(chǎng)人力管理最重要的基礎(chǔ)，如果無法準(zhǔn)確獲知項(xiàng)目中參加作業(yè)的人數(shù)，現(xiàn)場(chǎng)安全隱患就無處不在。通過先進(jìn)的門禁識(shí)別系統(tǒng)和身份數(shù)字登記，對(duì)每天施工現(xiàn)場(chǎng)的人員出入情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)完成基本的人員數(shù)據(jù)收集，并在此基礎(chǔ)上對(duì)施工作業(yè)人員進(jìn)行安全監(jiān)督管理，必要時(shí)可通過人員聚集熱力圖分析實(shí)時(shí)聚集情況以便進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)防控。具體安全隱患監(jiān)測(cè)點(diǎn)見表2。

表2 針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工工人安全隱患監(jiān)測(cè)點(diǎn)

(2)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工工器具及機(jī)電設(shè)備的安全隱患監(jiān)測(cè)

施工工器具及機(jī)電設(shè)備的管理是施工高效進(jìn)行的保障，不規(guī)范的停放與使用都會(huì)對(duì)未知第三者產(chǎn)生機(jī)械傷害的危險(xiǎn)。同時(shí)，如發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)高價(jià)值的機(jī)電設(shè)備被破壞與盜竊行為，也會(huì)對(duì)后續(xù)的施工產(chǎn)生工期與質(zhì)量影響，甚至現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)危險(xiǎn)時(shí)無法有效調(diào)用重型機(jī)械耽誤救援的情況。具體安全隱患監(jiān)測(cè)點(diǎn)見表3。

(3)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境的安全隱患監(jiān)測(cè)

由于項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)存在諸多起重、設(shè)備安裝及交叉作業(yè)，所以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境要求可視及可告警成為必需。項(xiàng)目是以進(jìn)度為主線，以安全為前提，只有將現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境中處于危險(xiǎn)初期的安全隱患排查出來并告知相關(guān)人員，才能保證項(xiàng)目順利進(jìn)行。具體安全隱患監(jiān)測(cè)點(diǎn)見表4。

表4 針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境安全隱患監(jiān)測(cè)點(diǎn)

(4)對(duì)在建工程與已完工程的安全隱患監(jiān)測(cè)

鑒于牽引變電所建設(shè)項(xiàng)目工期較長，地區(qū)環(huán)境條件變化明顯，對(duì)重要設(shè)備應(yīng)采取重點(diǎn)監(jiān)測(cè)手段，以保證設(shè)備及供配電系統(tǒng)的完整性、安全性，直至項(xiàng)目竣工驗(yàn)收。目前項(xiàng)目涉及的重要構(gòu)件設(shè)備包括門型架構(gòu)、變壓器、隔離開關(guān)、避雷器及六氟化硫全封閉組合電器(GIS)等，并要求對(duì)其基礎(chǔ)[14]沉降進(jìn)行集中檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)已安裝設(shè)備的異常狀態(tài)情況。同時(shí)，需要對(duì)施工中的基坑邊坡坡度、積水等危險(xiǎn)隱患進(jìn)行視頻監(jiān)測(cè)并告警，避免發(fā)生較大或重大事故。對(duì)于項(xiàng)目范圍內(nèi)的建筑物及構(gòu)筑物，采用新型三維立體檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行持續(xù)的沉降與變形監(jiān)測(cè)[15]，保證已完工程的安全穩(wěn)定，為后面工序及相臨工作區(qū)域提供繼續(xù)安全工作的保障。

3.4 安全施工保障體系流程

目前各施工企業(yè)內(nèi)部缺乏及時(shí)有效的安全管理反饋流程，系統(tǒng)性不足，缺少相關(guān)流程參照，常常導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)安全隱患，處理工作不及時(shí)、不到位的后果，造成項(xiàng)目停工或事故發(fā)生。因此，針對(duì)牽引變電所施工，設(shè)計(jì)一套完整的安全保障流程具有較強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用意義[16]。安全施工保障體系流程見圖2。

圖2 安全施工保障體系流程

4 結(jié)束語

現(xiàn)場(chǎng)具有全面有效的檢測(cè)技術(shù)與終端是牽引變電所安全施工的前提，通過智慧施工工地大數(shù)據(jù)平臺(tái)進(jìn)行的安全施工管理模式彌補(bǔ)了只有制度規(guī)定，而沒有技術(shù)設(shè)備檢測(cè)監(jiān)督落實(shí)的缺陷，達(dá)到安全方面“一旦發(fā)現(xiàn)隱患，馬上通知處理”，突破了傳統(tǒng)的“只有人管安全”的管理模式，為牽引變電所安全施工增添一種新的安全管理監(jiān)督方式，并為同類施工項(xiàng)目及鐵路工程施工的精細(xì)化安全管理提供借鑒與參考。