公路施工质量安全管理无人机技术应用

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关键词：公路；无人机；施工；质量安全管理；高效

1前言

随着现代科技的迅猛发展，使得无人机技术趋于民用化,而且其制造成本也越来越低、应用越来越广泛。无人机是航拍、测绘数据获取的重要手段，兴起于2012年的航拍，而现在已在侦察、农业植保、测绘、电力巡线中得到广泛应用，具有影像实时传输、探测高危地区、安全便利，且成本低、高分辨率、机动灵活等优点。基于以上特点，无人机辅助技术正迅速向各个行业蔓延，目前公路行业主要是应用在公路的养护和交通监控上，对于公路施工方面也正在以迅雷不及掩耳的速度改变着传统施工管理模式。

2目前施工质量管理存在问题

2.1公路施工的特点

（1）公路呈带状分布，线路较长，目前一个标段约10km左右，一般依靠施工便道通行，有可能存在断点，检查一次需要人员多、且耗时较长。（2）公路施工所在地一般地形起伏较大，地质、水文等条件复杂，且环境相对较差，对人员影响、限制较大。（3）公路施工中，路基高填深挖、桥梁高墩等高处作业多，安全隐患大。（4）隐蔽工程多，人为因素多，留存影像资料难。

2.2公路施工管理中存在的问题

基于上述工程特点，致使施工现场存在较多漏洞，质量监管不到位，且效率低下。

2.2.1视野局限公路施工均在野外，且地形限制、场地狭小，现场少量的工程技术人员无法全面的监督施工现场全部情况，而且人员现场观察视野的高度、广度、视距均有较大局限性。

2.2.2路基施工中质量管理隐患路基施工点多线长，受人员数量限制，现场技术、质量人员监管难度大，从一个点到另一个点时间较长，不可能面面俱到，经常顾此失彼。现场浆砌片石砂浆不饱满、压路机停歇不工作。路基高边坡防护施工中，不按照标记的位置打设锚杆孔，或者锚杆安装不到位，而现场质检人员无法清楚地观察是否施工到位，同时在边坡开挖时，经常会出现开挖刷坡不到位，或者边坡出现裂缝等施工问题和安全隐患。目前主要靠质检和技术人员直接观察，对于一些较高边坡顶或者面积大路段在验收过程会经常出现验收不到位，或者出现验收遗漏等情况，这样会严重影响工程质量安全。

2.2.3桥梁工程施工中质量安全管理隐患桥梁工程高空作业多、隐蔽工程也多，而安全爬梯要频繁转移墩位，搭设不到位，使质检人员上下检查困难。对于盖梁、薄壁高墩施工模板和钢筋数量的检查，部分检查人员恐高等不愿去检查，且人员上去检测对钢筋骨架进行踩踏造成钢筋变形、移位等二次损坏；高空混凝土浇筑完后的养生不方便，经常缺水；另外还有工人安全防护用品佩戴不及时等，都给项目留下质量、安全隐患。桥梁上部施工中，隐蔽工程多，且无法直接检查、察看。湿接缝底常常会出现接缝不严，导致空洞、漏筋，混凝土表面出现蜂窝；梁板架设时安装的橡胶支座因桥面施工导致变形、位移、个别临时支座未完全拆除等，技术人员难以到达，肉眼难以观察到，使用专业桥检车费用非常高，致使经常留下质量隐患，影响工程竣工验收。

2.2.4其他特殊工程施工的质量安全隐患在深基坑、滑坡体、石方爆破等危险性较大工程施工时，施工检查人员深入前线困难，不能及时观察现场的施工情况，作出正确决策，就可能引起工程开裂、失稳坍塌等，造成工程质量和安全事故。

3无人机技术的应用

3.1无人机简介

无人机就是无人驾驶飞机的简称，是利用无线电遥控设备和自备的程序控制装置操纵的不载人飞机。有固定翼、单旋翼、多旋翼，工程中多以多旋翼无人机为主，多旋翼无人机操控较为简单、机动性高，具有垂直起降、空中悬停、原地回转等独特飞行技能，且价格较单旋翼也更为便宜，广受欢迎。目前无人机大多数配备有2000万像素影像传感器，续航时间约30分钟，并拥有环境识别与避障能力，安全性更高、更智能。在公路施工质量管理中，根据现场实际情况，使用无人机搭载高清摄像机、热成像仪、成像裂缝识别仪、洒水机等设备，通过地面遥控开展工程项目施工质量巡视、质量关键点实时监控，及时发现质量缺陷并对整改情况进行验收，以及质量验收、影像资料采集等相关质量管理工作［1］。

3.2无人机对施工质量的辅助监管

3.2.1日常质量巡检根据前面分析可知，公路施工点多、面广、线路长，采用无人机技术，工程人员可足不出户完成现场质量巡查。工程技术人员可以利用无人机搭载高清摄像机的空中优势——速度快、范围大、视角广的特点，可对多个施工地点进行实时监督，并有突然性、随机性，即时发现违章和缺陷，同时留下影像资料。减少了现场质检人员数量，也提高了质量监管的效率。

3.2.2质量检查验收公路施工现场复杂，有高边坡、高墩、水上等危险性较高的施工作业，无人机可以弥补人员的短板，代替质检人员不便到达施工点进行验收，保证验收质量。工程人员可在地面，甚至是在项目部院内用无人机高清摄像设备对高墩或盖梁钢筋数量、每根钢筋焊接质量、钢筋间距、边坡防护砂浆质量、锚杆数量等都可以细致检查，并将检测情况存入硬盘或云端，作为施工过程质量检查、验收依据，同时还可以通过网络通话或者电话实时通报检查结果，大大节省人力，而且效率高、安全可靠。工程完工后交工验收前，项目部需要预验收，可使用无人机高清摄像设备或热成像仪对梁板底，盖梁顶、支座等构件质量情况轻松检查，防患于未然。

3.2.3高墩混凝土养护随着交通事业的快速发展，高墩桥梁越来越多，墩柱混凝土养护难度加大。经过考察研究，可以借鉴无人植保机喷洒农药，在多旋翼无人机底部起落架之间加载水箱，目前小型无人机一次载荷5~20kg，通过地面遥控对高墩进行喷淋养护，这样既保证了安全，又做到经济、适用、简便。

3.2.4隐蔽资料留存无人机最基本的功能就是录取影像资料，针对关键工程、隐蔽工程可以随时飞到现场，录下影像资料，若有问题，还可方便整改前后进行对比，消除工人侥幸心理和弄虚作假行为，保证工程质量。

3.3无人机对现场安全文明施工的监管

根据前面的分析，公路施工环境恶劣、危险因素多，无人机可以代替管理人员实时观察施工情况，及时发现违规操作等不安全情况，既可节约人员数量、检查时间，还保证了安全的施工。在滑坡体、塌方、深基坑、边坡爆破等施工中遇到特殊情况时，如果人员亲自去现场查看会有较大安全隐患，而无人机可以实时、全方位地观察周围地面的情况，供管理人员作出决策，及时控制风险，大大减小安全风险。公路施工中，常常有一些特殊的高空作业，如梁板吊装、索塔等构件安装，由于场地和视线地限制，无人机不仅提供全方位的视角实时监控施工人员的操作，还可以在遥控屏幕上直接观察和指挥操作，及时纠正错误，减少管理人员的工作，也保证了施工质量和安全性。另外，现在高速改扩建工程越来越多，均是边通车边施工，涉及交通保通和日常交通巡逻；还有目前环保要求也越来越严，这些刚好可充分利用无人机的优势，视野广、费用低，而且快速高效，可在施工过程中进行超视距、大视角的实时监测，代替人工巡查。

4无人机辅助施工质量管理保障措施

无人机小巧灵便、能够自动避障、自动返航等先进功能，安全性高，大大降低行业使用门槛，但对辅助施工质量、安全管理还需熟练的飞手，更多质量安全管理功能的软件支持，以及政府对低空飞行的支持［2］。（1）虽然大家对无人机很熟悉，小时也玩过，但用于工程中还需专业的培训，以防“坠机”。施工前聘请专业老师进行实操培训，使现场施工管理人员熟悉无人机及搭载设备操作控制要领，以及相关数据设置和传输技巧。严禁在大雾、大雨或者5级及以上大风情况下工作，以保障设备的安全。（2）相关硬件设施的升级。多专业人才共同努力，使无人机质量更轻，搭载能力更强，电池性能更高，续航时间更长。（3）软件系统的支持。加强软件的开发，提升精度，使无人机与人工智能、图像识别技术相结合，实现质量问题、缺陷、病害等的自动识别和准确性。（4）随着无人机市场的快速发展、广泛使用，然而低空空管秩序的缺乏，使得无人机所带来的风险不断加深，“黑飞”成为大家关注的焦点，新兴事物不能被束缚，但也不能失去监管。政府应在严加管控、良性引导，注重“疏堵结合”，以推动无人机辅助技术不断提升、发展。

5展望

目前，无人机技术已广泛的应用于公路桥梁运营、维护，很少应用于公路施工质量、安全管理工作。经过本文的研究和初步试点，无人机技术大大提高了质量、安全管理工作的效率，还可对关键部位进行实时监控，及时自动留存影像资料，节省人力，提高了施工质量安全管理水平，降低了安全风险［3］。根据无人机在空中及影像传输上的强大优势，使其在公路施工领域有着广阔的应用前景。使用无人机搭载三维激光扫描仪和专业图像软件，按指定控制点和路线对结构物进行多方位拍摄、扫描，最后将数据传输到BIM模型中，形成三维模型，并对构造物进行结构分析、对比，及时掌握构造物的质量、安全和工程进度情况。无人机技术优势已经突显，随着相关技术的日渐成熟，其自动检测、识别分析等功能将更加完善，满足更多功能的无人机将应用于工程建设行业的各个角落，使工程建设管理工作更加高效、便捷。

参考文献

［1］吴沁怡.我国无人机的发展现状与展望［J］.科技展望，2016（12）：285.

［2］赵敏.玩转无人机［J］.质量与认证，2017（09）：87-88.

［3］胡安富，张万全，李顺成.无人机在铁路工程建设中的应用与思考［J］.通信电源技术，2016，7（4）：246-249.

作者：祝河清 单位：中交二公局萌兴工程有限公司