公路施工質(zhì)量安全管理無人機技術(shù)應(yīng)用
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關(guān)鍵詞：公路；無人機；施工；質(zhì)量安全管理；高效
1前言
隨著現(xiàn)代科技的迅猛發(fā)展，使得無人機技術(shù)趨于民用化,而且其制造成本也越來越低、應(yīng)用越來越廣泛。無人機是航拍、測繪數(shù)據(jù)獲取的重要手段，興起于2012年的航拍，而現(xiàn)在已在偵察、農(nóng)業(yè)植保、測繪、電力巡線中得到廣泛應(yīng)用，具有影像實時傳輸、探測高危地區(qū)、安全便利，且成本低、高分辨率、機動靈活等優(yōu)點。基于以上特點，無人機輔助技術(shù)正迅速向各個行業(yè)蔓延，目前公路行業(yè)主要是應(yīng)用在公路的養(yǎng)護和交通監(jiān)控上，對于公路施工方面也正在以迅雷不及掩耳的速度改變著傳統(tǒng)施工管理模式。
2目前施工質(zhì)量管理存在問題
2.1公路施工的特點
（1）公路呈帶狀分布，線路較長，目前一個標(biāo)段約10km左右，一般依靠施工便道通行，有可能存在斷點，檢查一次需要人員多、且耗時較長。（2）公路施工所在地一般地形起伏較大，地質(zhì)、水文等條件復(fù)雜，且環(huán)境相對較差，對人員影響、限制較大。（3）公路施工中，路基高填深挖、橋梁高墩等高處作業(yè)多，安全隱患大。（4）隱蔽工程多，人為因素多，留存影像資料難。
2.2公路施工管理中存在的問題
基于上述工程特點，致使施工現(xiàn)場存在較多漏洞，質(zhì)量監(jiān)管不到位，且效率低下。
2.2.1視野局限公路施工均在野外，且地形限制、場地狹小，現(xiàn)場少量的工程技術(shù)人員無法全面的監(jiān)督施工現(xiàn)場全部情況，而且人員現(xiàn)場觀察視野的高度、廣度、視距均有較大局限性。
2.2.2路基施工中質(zhì)量管理隱患路基施工點多線長，受人員數(shù)量限制，現(xiàn)場技術(shù)、質(zhì)量人員監(jiān)管難度大，從一個點到另一個點時間較長，不可能面面俱到，經(jīng)常顧此失彼?，F(xiàn)場漿砌片石砂漿不飽滿、壓路機停歇不工作。路基高邊坡防護施工中，不按照標(biāo)記的位置打設(shè)錨桿孔，或者錨桿安裝不到位，而現(xiàn)場質(zhì)檢人員無法清楚地觀察是否施工到位，同時在邊坡開挖時，經(jīng)常會出現(xiàn)開挖刷坡不到位，或者邊坡出現(xiàn)裂縫等施工問題和安全隱患。目前主要靠質(zhì)檢和技術(shù)人員直接觀察，對于一些較高邊坡頂或者面積大路段在驗收過程會經(jīng)常出現(xiàn)驗收不到位，或者出現(xiàn)驗收遺漏等情況，這樣會嚴(yán)重影響工程質(zhì)量安全。
2.2.3橋梁工程施工中質(zhì)量安全管理隱患橋梁工程高空作業(yè)多、隱蔽工程也多，而安全爬梯要頻繁轉(zhuǎn)移墩位，搭設(shè)不到位，使質(zhì)檢人員上下檢查困難。對于蓋梁、薄壁高墩施工模板和鋼筋數(shù)量的檢查，部分檢查人員恐高等不愿去檢查，且人員上去檢測對鋼筋骨架進行踩踏造成鋼筋變形、移位等二次損壞；高空混凝土澆筑完后的養(yǎng)生不方便，經(jīng)常缺水；另外還有工人安全防護用品佩戴不及時等，都給項目留下質(zhì)量、安全隱患。橋梁上部施工中，隱蔽工程多，且無法直接檢查、察看。濕接縫底常常會出現(xiàn)接縫不嚴(yán)，導(dǎo)致空洞、漏筋，混凝土表面出現(xiàn)蜂窩；梁板架設(shè)時安裝的橡膠支座因橋面施工導(dǎo)致變形、位移、個別臨時支座未完全拆除等，技術(shù)人員難以到達，肉眼難以觀察到，使用專業(yè)橋檢車費用非常高，致使經(jīng)常留下質(zhì)量隱患，影響工程竣工驗收。
2.2.4其他特殊工程施工的質(zhì)量安全隱患在深基坑、滑坡體、石方爆破等危險性較大工程施工時，施工檢查人員深入前線困難，不能及時觀察現(xiàn)場的施工情況，作出正確決策，就可能引起工程開裂、失穩(wěn)坍塌等，造成工程質(zhì)量和安全事故。
3.1無人機簡介
無人機就是無人駕駛飛機的簡稱，是利用無線電遙控設(shè)備和自備的程序控制裝置操縱的不載人飛機。有固定翼、單旋翼、多旋翼，工程中多以多旋翼無人機為主，多旋翼無人機操控較為簡單、機動性高，具有垂直起降、空中懸停、原地回轉(zhuǎn)等獨特飛行技能，且價格較單旋翼也更為便宜，廣受歡迎。目前無人機大多數(shù)配備有2000萬像素影像傳感器，續(xù)航時間約30分鐘，并擁有環(huán)境識別與避障能力，安全性更高、更智能。在公路施工質(zhì)量管理中，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，使用無人機搭載高清攝像機、熱成像儀、成像裂縫識別儀、灑水機等設(shè)備，通過地面遙控開展工程項目施工質(zhì)量巡視、質(zhì)量關(guān)鍵點實時監(jiān)控，及時發(fā)現(xiàn)質(zhì)量缺陷并對整改情況進行驗收，以及質(zhì)量驗收、影像資料采集等相關(guān)質(zhì)量管理工作［1］。
3.2無人機對施工質(zhì)量的輔助監(jiān)管
3.2.1日常質(zhì)量巡檢根據(jù)前面分析可知，公路施工點多、面廣、線路長，采用無人機技術(shù)，工程人員可足不出戶完成現(xiàn)場質(zhì)量巡查。工程技術(shù)人員可以利用無人機搭載高清攝像機的空中優(yōu)勢——速度快、范圍大、視角廣的特點，可對多個施工地點進行實時監(jiān)督，并有突然性、隨機性，即時發(fā)現(xiàn)違章和缺陷，同時留下影像資料。減少了現(xiàn)場質(zhì)檢人員數(shù)量，也提高了質(zhì)量監(jiān)管的效率。
3.2.2質(zhì)量檢查驗收公路施工現(xiàn)場復(fù)雜，有高邊坡、高墩、水上等危險性較高的施工作業(yè)，無人機可以彌補人員的短板，代替質(zhì)檢人員不便到達施工點進行驗收，保證驗收質(zhì)量。工程人員可在地面，甚至是在項目部院內(nèi)用無人機高清攝像設(shè)備對高墩或蓋梁鋼筋數(shù)量、每根鋼筋焊接質(zhì)量、鋼筋間距、邊坡防護砂漿質(zhì)量、錨桿數(shù)量等都可以細致檢查，并將檢測情況存入硬盤或云端，作為施工過程質(zhì)量檢查、驗收依據(jù)，同時還可以通過網(wǎng)絡(luò)通話或者電話實時通報檢查結(jié)果，大大節(jié)省人力，而且效率高、安全可靠。工程完工后交工驗收前，項目部需要預(yù)驗收，可使用無人機高清攝像設(shè)備或熱成像儀對梁板底，蓋梁頂、支座等構(gòu)件質(zhì)量情況輕松檢查，防患于未然。
3.2.3高墩混凝土養(yǎng)護隨著交通事業(yè)的快速發(fā)展，高墩橋梁越來越多，墩柱混凝土養(yǎng)護難度加大。經(jīng)過考察研究，可以借鑒無人植保機噴灑農(nóng)藥，在多旋翼無人機底部起落架之間加載水箱，目前小型無人機一次載荷5~20kg，通過地面遙控對高墩進行噴淋養(yǎng)護，這樣既保證了安全，又做到經(jīng)濟、適用、簡便。
3.2.4隱蔽資料留存無人機最基本的功能就是錄取影像資料，針對關(guān)鍵工程、隱蔽工程可以隨時飛到現(xiàn)場，錄下影像資料，若有問題，還可方便整改前后進行對比，消除工人僥幸心理和弄虛作假行為，保證工程質(zhì)量。
3.3無人機對現(xiàn)場安全文明施工的監(jiān)管
根據(jù)前面的分析，公路施工環(huán)境惡劣、危險因素多，無人機可以代替管理人員實時觀察施工情況，及時發(fā)現(xiàn)違規(guī)操作等不安全情況，既可節(jié)約人員數(shù)量、檢查時間，還保證了安全的施工。在滑坡體、塌方、深基坑、邊坡爆破等施工中遇到特殊情況時，如果人員親自去現(xiàn)場查看會有較大安全隱患，而無人機可以實時、全方位地觀察周圍地面的情況，供管理人員作出決策，及時控制風(fēng)險，大大減小安全風(fēng)險。公路施工中，常常有一些特殊的高空作業(yè)，如梁板吊裝、索塔等構(gòu)件安裝，由于場地和視線地限制，無人機不僅提供全方位的視角實時監(jiān)控施工人員的操作，還可以在遙控屏幕上直接觀察和指揮操作，及時糾正錯誤，減少管理人員的工作，也保證了施工質(zhì)量和安全性。另外，現(xiàn)在高速改擴建工程越來越多，均是邊通車邊施工，涉及交通保通和日常交通巡邏；還有目前環(huán)保要求也越來越嚴(yán)，這些剛好可充分利用無人機的優(yōu)勢，視野廣、費用低，而且快速高效，可在施工過程中進行超視距、大視角的實時監(jiān)測，代替人工巡查。
4無人機輔助施工質(zhì)量管理保障措施
無人機小巧靈便、能夠自動避障、自動返航等先進功能，安全性高，大大降低行業(yè)使用門檻，但對輔助施工質(zhì)量、安全管理還需熟練的飛手，更多質(zhì)量安全管理功能的軟件支持，以及政府對低空飛行的支持［2］。（1）雖然大家對無人機很熟悉，小時也玩過，但用于工程中還需專業(yè)的培訓(xùn)，以防“墜機”。施工前聘請專業(yè)老師進行實操培訓(xùn)，使現(xiàn)場施工管理人員熟悉無人機及搭載設(shè)備操作控制要領(lǐng)，以及相關(guān)數(shù)據(jù)設(shè)置和傳輸技巧。嚴(yán)禁在大霧、大雨或者5級及以上大風(fēng)情況下工作，以保障設(shè)備的安全。（2）相關(guān)硬件設(shè)施的升級。多專業(yè)人才共同努力，使無人機質(zhì)量更輕，搭載能力更強，電池性能更高，續(xù)航時間更長。（3）軟件系統(tǒng)的支持。加強軟件的開發(fā)，提升精度，使無人機與人工智能、圖像識別技術(shù)相結(jié)合，實現(xiàn)質(zhì)量問題、缺陷、病害等的自動識別和準(zhǔn)確性。（4）隨著無人機市場的快速發(fā)展、廣泛使用，然而低空空管秩序的缺乏，使得無人機所帶來的風(fēng)險不斷加深，“黑飛”成為大家關(guān)注的焦點，新興事物不能被束縛，但也不能失去監(jiān)管。政府應(yīng)在嚴(yán)加管控、良性引導(dǎo)，注重“疏堵結(jié)合”，以推動無人機輔助技術(shù)不斷提升、發(fā)展。
5展望
目前，無人機技術(shù)已廣泛的應(yīng)用于公路橋梁運營、維護，很少應(yīng)用于公路施工質(zhì)量、安全管理工作。經(jīng)過本文的研究和初步試點，無人機技術(shù)大大提高了質(zhì)量、安全管理工作的效率，還可對關(guān)鍵部位進行實時監(jiān)控，及時自動留存影像資料，節(jié)省人力，提高了施工質(zhì)量安全管理水平，降低了安全風(fēng)險［3］。根據(jù)無人機在空中及影像傳輸上的強大優(yōu)勢，使其在公路施工領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。使用無人機搭載三維激光掃描儀和專業(yè)圖像軟件，按指定控制點和路線對結(jié)構(gòu)物進行多方位拍攝、掃描，最后將數(shù)據(jù)傳輸?shù)紹IM模型中，形成三維模型，并對構(gòu)造物進行結(jié)構(gòu)分析、對比，及時掌握構(gòu)造物的質(zhì)量、安全和工程進度情況。無人機技術(shù)優(yōu)勢已經(jīng)突顯，隨著相關(guān)技術(shù)的日漸成熟，其自動檢測、識別分析等功能將更加完善，滿足更多功能的無人機將應(yīng)用于工程建設(shè)行業(yè)的各個角落，使工程建設(shè)管理工作更加高效、便捷。
參考文獻
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［3］胡安富，張萬全，李順成.無人機在鐵路工程建設(shè)中的應(yīng)用與思考［J］.通信電源技術(shù)，2016，7（4）：246-249.
作者：祝河清 單位：中交二公局萌興工程有限公司
