植運華

文章介紹了云計算技術(shù)的概念和應(yīng)用范圍，全面總結(jié)了隧道施工的風(fēng)險因素，完成了基于云計算的隧道施工安全風(fēng)險控制系統(tǒng)的設(shè)計，并以河池2#隧道施工為例，對該隧道的施工風(fēng)險概率進行評估，論證了該風(fēng)險控制系統(tǒng)設(shè)計的正確性。

云計算;隧道施工;風(fēng)險控制

U458-A-33-113-3

0?引言

作為當(dāng)前各行業(yè)核心競爭力的基礎(chǔ)，云計算技術(shù)在一定程度上影響著行業(yè)的發(fā)展前景，這不僅是因為云計算技術(shù)自身擁有強大的生命力和良好的適用性，更是其高效的數(shù)據(jù)分析和處理能力所決定的。云計算技術(shù)應(yīng)用于巖土道橋施工領(lǐng)域是一次全新的探索，特別是在工程的施工風(fēng)險控制方面，也是一次有益的嘗試[1]。

1?云計算概念與應(yīng)用范圍

1.1?云計算概念

云計算（cloud computing）技術(shù)是伴隨著計算機應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)存儲等發(fā)展起來的一種新技術(shù)，該技術(shù)依托云存儲等底層設(shè)備，采用分布式計算的模式，使分布在云端的各節(jié)點（用戶）根據(jù)自身的實際業(yè)務(wù)種類和需求獲取相應(yīng)的計算資源。這種按需使用云端資源（服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫及應(yīng)用軟件等）的模式，優(yōu)化了網(wǎng)絡(luò)資源配置，實現(xiàn)了多用戶間協(xié)同、動態(tài)地工作，使用戶無須了解系統(tǒng)底層架構(gòu)細節(jié)便可進行各類應(yīng)用的集成部署和使用。

1.2?應(yīng)用范圍

云計算在當(dāng)前的各領(lǐng)域中均有廣泛的使用，如教育、醫(yī)療、航空、鐵路、金融和建筑施工行業(yè)。云計算技術(shù)改變了過去傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)資源使用與交互模式，形成了海量數(shù)據(jù)資源存儲、共享、分析與使用的架構(gòu)模式，無論是在數(shù)據(jù)的存儲還是計算方面，其效率都是過去常規(guī)算法無法企及的，且在數(shù)據(jù)資源的共享方面也具有較好的實時性和可控性。綜合來講，云計算開辟了多個業(yè)務(wù)領(lǐng)域和分支的研究方向，為各類集約化系統(tǒng)服務(wù)提供了有力支持。云計算技術(shù)的應(yīng)用范圍及優(yōu)勢分析如下頁表1所示。

2?隧道施工風(fēng)險因素分析

2.1?超前地質(zhì)預(yù)報部分

作業(yè)面坍落、高處作業(yè)架失穩(wěn)、安全防護措施失效、突泥涌水等。

2.2?隧道洞身開挖部分

開挖方式不當(dāng)、循環(huán)進尺過大、支護措施不到位、作業(yè)面防護措施不全、爆破施工時缺少安全措施、違規(guī)爆破施工等。

2.3?隧道內(nèi)部裝、卸渣

圍巖脆弱性導(dǎo)致的失穩(wěn)坍落、隧道內(nèi)部施工照明不足、施工機械設(shè)備導(dǎo)致的人身傷害、存在粉塵及其他有毒有害氣體等[2]。

2.4?運輸作業(yè)部分

運輸車輛及設(shè)備的管理混亂、運輸方案制定不當(dāng)、隧道內(nèi)部行車界限問題、臨時支護設(shè)施占用車道、警示標(biāo)志不全、警示信號故障、運輸車輛占用人行道、施工人員占用機動車道、運輸線路遭到損壞、車輛超載超限、人貨混運等。

2.5?支護與加固部分

作業(yè)面照明不足、圍巖形變失穩(wěn)、工作面坍落、高處作業(yè)臺失穩(wěn)、防護措施不足、施工機械設(shè)備檢驗不合格等。

2.6?襯砌作業(yè)部分

襯砌時間不合理、距開挖面過長、高處作業(yè)平臺失穩(wěn)、防護措施不足、施工機械設(shè)備檢驗不合格、存在粉塵及有毒有害氣體等。

2.7?通風(fēng)與防塵部分

通風(fēng)措施不足、一氧化碳和瓦斯等氣體含量超標(biāo)、粉塵超標(biāo)、通風(fēng)系統(tǒng)遭到損壞等。

2.8?供電、供水部分

施工現(xiàn)場電壓等級不匹配、照明不足、未采用漏電保護裝置、線路安全距離不夠、電纜漏電短路、電工防觸電安全措施不足等;施工用水水質(zhì)不達標(biāo)、蓄水池?zé)o安全防護措施、蓄水池遭到損壞、抽水機械設(shè)備故障、電纜漏電短路、供水線路故障、管道破裂等。

2.9?不良地質(zhì)和特殊環(huán)境施工

施工方案不合理、開挖方式不當(dāng)、超前預(yù)報不充分、地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)不準(zhǔn)、初支不及時、支護強度不夠等。

3?隧道施工安全風(fēng)險控制

3.1?系統(tǒng)主體功能實現(xiàn)

隧道施工具有較高的安全風(fēng)險，例如突泥涌水、巖體塌方、有毒有害氣體等，上述風(fēng)險因素在一定情況下可演變?yōu)槭┕な鹿?，對施工人員的人身安全造成一定影響。同時，嚴(yán)重的施工事故直接影響到隧道工程的施工周期和成本預(yù)算。因此，建立隧道施工安全風(fēng)險控制系統(tǒng)十分必要。所搭建的風(fēng)險控制系統(tǒng)核心功能是隧道施工全過程的風(fēng)險識別和風(fēng)險管控，既能及時檢測到施工過程中的風(fēng)險隱患，又能對下一階段施工中可能存在的風(fēng)險進行預(yù)測，即風(fēng)險因素的識別應(yīng)具有全面性，風(fēng)險因素的分析應(yīng)具有及時性，風(fēng)險因素的判斷應(yīng)具有準(zhǔn)確性，風(fēng)險控制措施的制定應(yīng)具有可行性[3]。隧道施工安全風(fēng)險控制系統(tǒng)主體功能如表2所示。

3.2?云計算隧道施工風(fēng)險控制系統(tǒng)核心架構(gòu)設(shè)計

依據(jù)云計算隧道施工風(fēng)險控制系統(tǒng)的主體功能，進行系統(tǒng)核心架構(gòu)的設(shè)計。云計算隧道施工風(fēng)險控制系統(tǒng)核心架構(gòu)如圖1所示。

由該系統(tǒng)核心架構(gòu)可知，其主要功能為施工數(shù)據(jù)的獲取、分析和施工風(fēng)險的評估、風(fēng)險控制措施的制定等。系統(tǒng)架構(gòu)底層部署有云服務(wù)器和云數(shù)據(jù)庫，用來存儲獲取的現(xiàn)場施工數(shù)據(jù)和歷史施工數(shù)據(jù)，云服務(wù)器部署相關(guān)的操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件，包括施工監(jiān)測人員的監(jiān)控系統(tǒng)。施工現(xiàn)場的各類數(shù)據(jù)包括文本數(shù)據(jù)、音視頻數(shù)據(jù)、數(shù)模轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)等，由部署在施工現(xiàn)場的眾多傳感器獲取，然后傳送到分布式節(jié)點中進行分析、處理，可根據(jù)各施工企業(yè)自身的實際情況來規(guī)劃分布式節(jié)點的布局。通常使用系統(tǒng)配置較高的多臺PC機來作為分布式節(jié)點，條件允許的企業(yè)可搭建分布式節(jié)點集群，這種分布式的數(shù)據(jù)處理方式能夠提升施工數(shù)據(jù)的處理效率。分布式節(jié)點在處理隧道施工數(shù)據(jù)時主要是進行風(fēng)險分析和風(fēng)險預(yù)判，對比隧道施工的歷史數(shù)據(jù)后實施數(shù)據(jù)的風(fēng)險識別流程，根據(jù)風(fēng)險識別、風(fēng)險分析和風(fēng)險預(yù)判的結(jié)果來進行隧道施工的風(fēng)險評估，提出風(fēng)險控制措施并生成報告[4]。

4?工程應(yīng)用與試驗分析

4.1?工程概況

河池2#隧道位于廣西河池市金城江區(qū)G78六宜高速百旺段，隧道采用雙向分離式，設(shè)計長度分別是1 540 m和1 308 m，左線最大埋深約為340 m，右線最大埋深約為330 m。經(jīng)過施工前的地質(zhì)勘測可知，該施工區(qū)域附近的巖性較脆弱，巖體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較差，隧道施工過程中潛在的風(fēng)險因素較多，容易發(fā)生施工事故。鑒于此，將云計算風(fēng)險控制系統(tǒng)應(yīng)用到該隧道的施工監(jiān)測過程中，通過施工全過程的大數(shù)據(jù)分析，來綜合預(yù)判風(fēng)險較高的施工區(qū)域和施工環(huán)節(jié)，進而采取相應(yīng)的風(fēng)險控制措施來避免施工事故的發(fā)生。河池2#隧道施工安全風(fēng)險控制系統(tǒng)登錄界面如圖2所示。

4.2?風(fēng)險控制有效性試驗

系統(tǒng)風(fēng)險控制有效性試驗主要考察了以下四方面的指標(biāo)：施工人員、施工環(huán)境、施工設(shè)備和施工方案。獲取施工現(xiàn)場上述施工風(fēng)險因素指標(biāo)，與施工歷史數(shù)據(jù)進行對比，經(jīng)過云計算平臺數(shù)據(jù)分析模塊篩分處理，將上述風(fēng)險因素指標(biāo)進行量化展示。具體數(shù)據(jù)分析如圖3所示。

選取四種較為常見且發(fā)生概率較高的風(fēng)險因素作為試驗對象，通過云計算架構(gòu)中各施工節(jié)點（分布式節(jié)點）獲取的歷史數(shù)據(jù)可知，河池2#隧道綜合施工風(fēng)險概率均值在1.2%左右，因施工方案而導(dǎo)致的施工事故占比較低，多數(shù)情況由于施工設(shè)備因素所致。由圖3可知，風(fēng)險概率的評估值與理論值非常接近，證明了基于云計算的隧道施工安全風(fēng)險控制系統(tǒng)在風(fēng)險預(yù)判方面具有一定的準(zhǔn)確性。

5?結(jié)語

依托云計算技術(shù)分析大量的歷史數(shù)據(jù)和實時在線數(shù)據(jù)，施工企業(yè)能夠?qū)Ξ?dāng)前隧道工程存在的風(fēng)險因素加以分析和定位，并對下一階段的施工風(fēng)險趨勢進行評估和預(yù)測，以及時采取必要的預(yù)防措施，使隧道施工過程中的風(fēng)險可控，降低隧道施工事故發(fā)生的概率。

參考文獻：

[1]郝俊鎖. 基于物聯(lián)網(wǎng)的瓦斯隧道安全監(jiān)控系統(tǒng)[J]. 隧道建設(shè)（中英文），2018，38（Z2）：278-284.

[2]劉?挺. 公路隧道施工安全風(fēng)險管理研究[D]. 杭州：浙江大學(xué)，2013.

[3]劉?穎.大數(shù)據(jù)時代下基于物聯(lián)網(wǎng)和云計算的城市隧道養(yǎng)管信息化初探[J/OL]. 科技展望，2015（4）.

[4]李?濤，仇文革，李?斌，等.基于物聯(lián)網(wǎng)及云計算的隧道掌子面地質(zhì)信息管理研究[J]. 現(xiàn)代隧道技術(shù)，2016，53（6）：18-24.