公路施工質量安全管理無人機技術應用
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關鍵詞：公路；無人機；施工；質量安全管理；高效
1前言
隨著現代科技的迅猛發展，使得無人機技術趨于民用化,而且其制造成本也越來越低、應用越來越廣泛。無人機是航拍、測繪數據獲取的重要手段，興起于2012年的航拍，而現在已在偵察、農業植保、測繪、電力巡線中得到廣泛應用，具有影像實時傳輸、探測高危地區、安全便利，且成本低、高分辨率、機動靈活等優點。基于以上特點，無人機輔助技術正迅速向各個行業蔓延，目前公路行業主要是應用在公路的養護和交通監控上，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施工管理模式。
2目前施工質量管理存在問題
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、水文等條件復雜，且環境相對較差，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，致使施工現場存在較多漏洞，質量監管不到位，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，現場少量的工程技術人員無法全面的監督施工現場全部情況，而且人員現場觀察視野的高度、廣度、視距均有較大局限性。
2.2.2路基施工中質量管理隱患路基施工點多線長，受人員數量限制，現場技術、質量人員監管難度大，從一個點到另一個點時間較長，不可能面面俱到，經常顧此失彼。現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，不按照標記的位置打設錨桿孔，或者錨桿安裝不到位，而現場質檢人員無法清楚地觀察是否施工到位，同時在邊坡開挖時，經常會出現開挖刷坡不到位，或者邊坡出現裂縫等施工問題和安全隱患。目前主要靠質檢和技術人員直接觀察，對于一些較高邊坡頂或者面積大路段在驗收過程會經常出現驗收不到位，或者出現驗收遺漏等情況，這樣會嚴重影響工程質量安全。
2.2.3橋梁工程施工中質量安全管理隱患橋梁工程高空作業多、隱蔽工程也多，而安全爬梯要頻繁轉移墩位，搭設不到位，使質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生不方便，經常缺水；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接縫不嚴，導致空洞、漏筋，混凝土表面出現蜂窩；梁板架設時安裝的橡膠支座因橋面施工導致變形、位移、個別臨時支座未完全拆除等，技術人員難以到達，肉眼難以觀察到，使用專業橋檢車費用非常高，致使經常留下質量隱患，影響工程竣工驗收。
2.2.4其他特殊工程施工的質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，不能及時觀察現場的施工情況，作出正確決策，就可能引起工程開裂、失穩坍塌等，造成工程質量和安全事故。
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。目前無人機大多數配備有2000萬像素影像傳感器，續航時間約30分鐘，并擁有環境識別與避障能力，安全性更高、更智能。在公路施工質量管理中，根據現場實際情況，使用無人機搭載高清攝像機、熱成像儀、成像裂縫識別儀、灑水機等設備，通過地面遙控開展工程項目施工質量巡視、質量關鍵點實時監控，及時發現質量缺陷并對整改情況進行驗收，以及質量驗收、影像資料采集等相關質量管理工作［1］。
3.2無人機對施工質量的輔助監管
3.2.1日常質量巡檢根據前面分析可知，公路施工點多、面廣、線路長，采用無人機技術，工程人員可足不出戶完成現場質量巡查。工程技術人員可以利用無人機搭載高清攝像機的空中優勢——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督，并有突然性、隨機性，即時發現違章和缺陷，同時留下影像資料。減少了現場質檢人員數量，也提高了質量監管的效率。
3.2.2質量檢查驗收公路施工現場復雜，有高邊坡、高墩、水上等危險性較高的施工作業，無人機可以彌補人員的短板，代替質檢人員不便到達施工點進行驗收，保證驗收質量。工程人員可在地面，甚至是在項目部院內用無人機高清攝像設備對高墩或蓋梁鋼筋數量、每根鋼筋焊接質量、鋼筋間距、邊坡防護砂漿質量、錨桿數量等都可以細致檢查，并將檢測情況存入硬盤或云端，作為施工過程質量檢查、驗收依據，同時還可以通過網絡通話或者電話實時通報檢查結果，大大節省人力，而且效率高、安全可靠。工程完工后交工驗收前，項目部需要預驗收，可使用無人機高清攝像設備或熱成像儀對梁板底，蓋梁頂、支座等構件質量情況輕松檢查，防患于未然。
3.2.3高墩混凝土養護隨著交通事業的快速發展，高墩橋梁越來越多，墩柱混凝土養護難度加大。經過考察研究，可以借鑒無人植保機噴灑農藥，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護，這樣既保證了安全，又做到經濟、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，針對關鍵工程、隱蔽工程可以隨時飛到現場，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，保證工程質量。
3.3無人機對現場安全文明施工的監管
根據前面的分析，公路施工環境惡劣、危險因素多，無人機可以代替管理人員實時觀察施工情況，及時發現違規操作等不安全情況，既可節約人員數量、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，及時控制風險，大大減小安全風險。公路施工中，常常有一些特殊的高空作業，如梁板吊裝、索塔等構件安裝，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，也保證了施工質量和安全性。另外，現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；還有目前環保要求也越來越嚴，這些剛好可充分利用無人機的優勢，視野廣、費用低，而且快速高效，可在施工過程中進行超視距、大視角的實時監測，代替人工巡查。
4無人機輔助施工質量管理保障措施
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，大大降低行業使用門檻，但對輔助施工質量、安全管理還需熟練的飛手，更多質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的培訓，以防“墜機”。施工前聘請專業老師進行實操培訓，使現場施工管理人員熟悉無人機及搭載設備操作控制要領，以及相關數據設置和傳輸技巧。嚴禁在大霧、大雨或者5級及以上大風情況下工作，以保障設備的安全。（2）相關硬件設施的升級。多專業人才共同努力，使無人機質量更輕，搭載能力更強，電池性能更高，續航時間更長。（3）軟件系統的支持。加強軟件的開發，提升精度，使無人機與人工智能、圖像識別技術相結合，實現質量問題、缺陷、病害等的自動識別和準確性。（4）隨著無人機市場的快速發展、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險不斷加深，“黑飛”成為大家關注的焦點，新興事物不能被束縛，但也不能失去監管。政府應在嚴加管控、良性引導，注重“疏堵結合”，以推動無人機輔助技術不斷提升、發展。
5展望
目前，無人機技術已廣泛的應用于公路橋梁運營、維護，很少應用于公路施工質量、安全管理工作。經過本文的研究和初步試點，無人機技術大大提高了質量、安全管理工作的效率，還可對關鍵部位進行實時監控，及時自動留存影像資料，節省人力，提高了施工質量安全管理水平，降低了安全風險［3］。根據無人機在空中及影像傳輸上的強大優勢，使其在公路施工領域有著廣闊的應用前景。使用無人機搭載三維激光掃描儀和專業圖像軟件，按指定控制點和路線對結構物進行多方位拍攝、掃描，最后將數據傳輸到BIM模型中，形成三維模型，并對構造物進行結構分析、對比，及時掌握構造物的質量、安全和工程進度情況。無人機技術優勢已經突顯，隨著相關技術的日漸成熟，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用于工程建設行業的各個角落，使工程建設管理工作更加高效、便捷。
參考文獻
［1］吳沁怡.我國無人機的發展現狀與展望［J］.科技展望，2016（12）：285.
［2］趙敏.玩轉無人機［J］.質量與認證，2017（09）：87-88.
［3］胡安富，張萬全，李順成.無人機在鐵路工程建設中的應用與思考［J］.通信電源技術，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
