盾构施工诱发临近桥梁安全风险评价

针对地铁盾构施工诱发临近桥梁安全风险评估结果不完善、存在失真等问题,提出一种基于变权可拓云模型的盾构施工诱发临近桥梁安全风险评价方法。首先,结合以往研究基础和实际工程经验,建立盾构施工诱发临近桥梁安全事故机理模型,进而确定孕险环境、致险因子和承险体3个1级指标,其中包括有岩土层物理性能参数、隧道工程条件、盾构施工条件、盾构施工参数、施工管理风险、桥梁现状及桥梁自身条件7个2级指标和内摩擦角、弹性模量等27个3级指标为依据建立盾构施工诱发临近桥梁安全风险评价指标体系。其次,通过改进CRITIC客观赋权法获取评价指标权重,并采用变权可拓云模型构建盾构施工诱发临近桥梁安全风险评价模型,其中引入变权理论得到使评价结果更加科学合理的变化权重。最后,对某市轨道交通1号线一期工程Ⅱ标段沿线桥梁进行实例分析。研究结果表明,4座盾构施工临近桥梁安全风险等级分别为Ⅲ、Ⅱ、Ⅱ、Ⅰ级。其中,该施工场地各项土体指标、隧道覆跨比、隧道埋深、隧道直径及桥桩与隧道的相对位置等指标风险较大,即该段隧道盾构施工时对于桥梁自身情况及其施工场地环境需要重点监测,并严格做好周围土体加固等各项技术措施。研究结果可为盾构施工诱发临近桥梁安全风险防控提供科学有效的参考依据。

基于知识图谱的建筑施工安全风险量化与分析

为了提高建筑施工安全风险管理的信息化水平,以建筑施工活动及事故风险类型为研究对象,建立施工安全知识图谱。通过知识图谱改进作业条件危险性评价法(LEC)实现安全风险的定量计算,并基于知识图谱进行风险位置识别和不安全因素分析。研究提出安全风险虚体实化理念,实现了安全风险信息在数字空间实体化表达;基于建筑信息模型(Building Information Modeling, BIM)和知识图谱技术,建立了建筑施工安全风险信息模型(Building Construction Safety Risk Information Model, BCSRIM)。该模型有效避免了传统LEC法中主观因素产生的影响,实现了建筑施工安全风险定量计算、风险位置识别、风险分析及可视化管理。利用Revit二次开发技术,在Microsoft Visual Studio中使用C#语言连接Neo4j图数据库,完成了基于知识图谱的BCSRIM的开发。试验显示,研究提出的BCSRIM对提高施工现场的管理水平具有较高的实用价值。

深度学习下吊装作业工人防护装备及吊钩检测方法

为解决危大工程中吊装作业安全管理的问题,基于深度学习构建目标检测算法(You Only Look Once version 5,YOLOv5)网络模型,针对进入吊装作业区域内人员的防护装备进行多目标融合检测,并对吊钩在施工过程中的状态进行检测。在原始的检测网络模型中引入4种注意力机制,并通过5种训练模型的结果对比分析,进而选择卷积块注意力模块(Convolutional Block Attention Module,CBAM)最优模型。优化后的检测模型对安全帽的平均识别精度达86.5%,对反光衣的平均识别精度达83.0%,对吊钩的状态识别精度达92.0%。将训练好的人员检测模型和吊钩检测模型打包成exe执行文件,应用到施工安全管理人员的中控平台,可帮助管理人员更好地判断吊装作业的工作情况,进而及时进行风险管控。

基于动态贝叶斯网络的装配式建筑吊装施工安全风险分析

针对装配式建筑吊装施工期间风险影响因素多、不确定性高及风险状态随时间动态变化等问题,提出基于动态贝叶斯网络的装配式建筑吊装施工安全风险动态分析方法。首先,根据装配式建筑吊装施工特点和事故致因理论,从“人、物、环、管”4个方面建立风险指标体系。其次,引入时间维度建立动态贝叶斯网络模型,利用模糊理论和专家打分法量化网络节点的概率,并结合Leaky Noisy-or Gate扩展模型修正条件概率。最后,利用动态贝叶斯网络的双向推理功能对装配式建筑吊装施工安全风险进行动态风险分析。由实例分析得到某装配式建筑吊装施工安全风险的时序变化曲线,通过反向推理得到导致吊装事故发生的关键风险因素。研究成果可为分析和有效控制装配式建筑吊装施工安全风险提供新思路。

装配式建筑吊装施工安全关键风险分析的改进DEMATEL方法

为了解决装配式建筑吊装施工安全风险评估体系缺失、演化路径不清的共性问题,提高施工安全科学管理水平,提出了一种基于改进决策试验与实验室评估法(Decision Making Trial and Evaluation Laboratory,DEMATEL)的关键风险识别与演化路径分析方法。基于扎根理论构建装配式建筑吊装施工安全风险评价指标体系,利用基于组合数有序加权算子(Combination Ordered Weighted Averaging,C-OWA)改进直接影响矩阵,建立DEMATEL模型决策矩阵,并通过因果关系图识别关键风险因素,探究关键风险演化路径,以武汉市某工程项目为背景开展实证研究。结果表明:该项目存在X_(1)(工人的专业水平与素质差)、X_(5)(工人的技能培训与安全教育不到位)、X_(15)(人员没有进行定期的安全培训)、X_(18)(现场施工安全管理水平低)、X_(19)(风险意识缺乏)等关键风险因素;在4条基础路径和2条复合路径中,复合路径的权重高于基础路径,随着关键风险之间直接和间接作用的复杂化,发生风险事件的可能性将逐步增加;复合路径除了通过基础路径与关键风险耦合得到以外,还可以通过基础路径的相互作用演化得到。

谱聚类和Apriori算法在建筑坍塌事故致因组合分析中的应用

建筑坍塌事故是人员伤亡和经济损失较大的事故类型之一。为探究建筑坍塌事故不同致因之间的关联和相互依存关系,首先,选取国内2015—2020年231份建筑坍塌事故报告作为研究对象,借助R语言平台进行文本挖掘,得到43个致因。其次,运用Python进行谱聚类,根据致因之间的关联强度对其进行聚类。最后,利用关联规则挖掘Apriori算法确定建筑坍塌事故致因之间的关键关联组合。结果表明,43个事故致因可分为5类,在每一个簇类中确定了最关键的致因组合,并提出了针对性的预防措施,为坍塌事故的预防和控制提供一种新的思路。

基于多源信息融合和WOA-CNN-LSTM的外脚手架隐患分类预警研究

面对施工现场外脚手架隐患信息的多样性,传统的基于传感器监测的单一信号预警研究存在容错力不佳、含有信息有限等问题。针对施工现场外脚手架“图像+监测”数据,提出一种基于数据层和特征层信息融合的脚手架隐患分类预警方法。首先,利用Revit三维建模软件建立外脚手架实体模型,对不同初始隐患下的外脚手架进行有限元分析,划分隐患预警等级;其次,利用无迹卡尔曼滤波算法(Unscented Kalman Filter,UKF)及卷积长短时记忆网络(Convolutional Neural Network-Long Short Term Memory Network,CNN-LSTM)实现脚手架同类信息数据层融合及异类信息特征层融合;最后,通过实时收集西安市某在建项目落地式双排扣件式钢管脚手架隐患信息,对其进行分类预警,并使用鲸鱼优化算法(Whale Optimization Algorithm,WOA)对CNN-LSTM网络进行参数优化,发现隐藏节点个数为30、学习率为0.0072、正则化系数为1×10^(-4)时分类效果最佳,优化后预警精度达到了91.4526%。通过可视化WOA-CNN-LSTM、CNN-LSTM、CNN-SVM(Support Vector Machine,支持向量机)及CNN-GRU(Gate Recurrent Unit,门控循环单元)分类预警结果,证实了优化后的CNN-LSTM网络在脚手架分类预警方面的优越性。

热位差对隧道掌子面热空气蔓延特性影响研究

为解决深埋高铁隧道内热空气对作业人员造成的热害问题,根据能量守恒定律推导热空气在隧道内蔓延时其前锋温度随距离变化的理论模型,运用CFD软件模拟某深埋高铁隧道不同工况下沿程空气温度变化情况。研究结果表明:不通风时,热空气蔓延前锋的温度变化呈现2个明显阶段,即T>297 K时的下降极快阶段和T<297 K时的逐渐平稳阶段;及时通风能够快速降低隧道温度,推荐大小里程侧风管出口距掌子面均为45 m,通风风速分别取20,15 m/s。研究结果可为进一步优化高铁隧道通风降温方式提供参考。

泥炭土腐殖酸环境室内模拟试验研究

为能提供一种贴合天然环境的泥炭土腐殖酸环境,通过在冲洪积黏性土中掺入胡敏酸(Humic Acid, HA)试剂和富里酸(Fulvic Acid, FA)试剂人工制备泥炭土试样,并将试样浸泡在富里酸液中来模拟泥炭土腐殖酸环境。采用腐殖酸含量检测试验、扫描电镜(Scanning Electron Microscope, SEM)、X射线衍射(X-Ray Diffraction, XRD)、X射线荧光光谱(X-Ray Fluorescence spectroscopy, XRF)和无侧限抗压强度(qu)试验来评估模拟效果及可行性。结果表明,在pH值为6.0的浸泡液中浸泡90 d后,试样中富里酸实测质量分数超过了初始掺量,而胡敏酸的实测质量分数相较于初始掺量表现出波动性。试样中孔隙随着腐殖酸掺量的增加而逐渐发育连通,试样所含的原生矿物主要为石英和云母,主要元素为O、Si、Al和Fe。通过与天然泥炭土环境对比分析,揭示了模拟的腐殖酸环境在微观特征上与天然腐殖酸环境具有相似性。宏观力学试验结果表明,模拟试样的qu随腐殖酸掺量的增加而降低,对比分析显示模拟试样的力学性能与天然泥炭土的力学性能接近。以上结果表明,采用所提出的方法可以模拟出与天然泥炭土环境相近的泥炭土腐殖酸环境。

基于Meta-SEM的建筑工人安全行为影响机制研究

为梳理建筑工人安全行为的前因变量并分析其影响机制,基于从众动机和计划行为理论,构建了建筑工人安全行为影响机制理论模型,运用元分析-结构方程模型(Meta-Structural Equation Modeling,Meta-SEM)法对国内外64项实证研究中的128个独立样本进行系统分析,以明确各前因变量与建筑工人安全行为的相互作用关系并探讨企业规模的调节作用。结果表明:在个体层面,安全意识、安全态度、安全动机与建筑工人安全行为的相关系数分别为0.663、0.513、0.509;在组织管理层面,安全氛围与建筑工人安全行为的相关系数为0.678;安全意识、安全态度、安全动机是安全氛围与建筑工人安全行为之间的中介变量;企业规模对安全意识、安全动机、安全氛围与建筑工人安全行为的关系间存在显著调节作用,其中,中小型企业的影响更显著。研究结论可为后续建筑工人安全行为研究提供一定的理论基础,也为建筑业管理者提供了管理依据。

基于场景理解的施工临边坠落险兆智能识别方法

为更及时、更有效地预防施工临边坠落事故的发生,并弥补现有智能预警方法在场景理解方面的不足,融合深度学习与语义推理,提出1种险兆识别方法。该方法通过neo4j构建险兆知识图谱,将引入轻量级视觉Transformer的YOLOx模型识别工人的险兆行为,设计描述空间关系的IoU计算方法并使用Cypher推理语言进行险兆推理。研究结果表明:施工临边坠落各要素识别的平均精度达91%以上,且IoU计算与险兆推理准确率均为100%,模型识别效果与险兆推理效果较好,该方法总体满足精度和速度的识别要求。研究结果可为实现施工临边坠落险兆行为的精准识别和预警提供参考。

隧道施工中塌方风险耦合评估方法研究

为提高隧道施工塌方风险评估准确率,考虑评估的多指标性与耦合性特点,提出了一种基于风险耦合的隧道施工塌方风险评估方法。首先,通过事故统计分析确定14个塌方风险指标,并确定各指标风险等级阈值,建立了隧道塌方风险评价指标体系;然后,使用层次分析法与K-均值算法的组合权重计算方法确定评价指标权重,采用概率密度函数确定各指标等级隶属度;最后,通过耦合度公式计算指标间的耦合度,建立隧道施工塌方风险耦合评估模型。将建立的模型应用于某输水隧道的施工塌方风险评估,评估结果与实际情况基本吻合,验证了评估方法的合理性与可行性,为隧道施工塌方风险评估提供了新思路。

AHP-改进物元法在整体钢平台顶升模架体系安全风险评估中的应用

针对整体钢平台顶升模架体系施工安全性的灰色特征,经实地调研及专家评审,建立了整体钢平台顶升模架体系的安全风险评估模型。首先,考虑人员、设备、环境、管理及技术5个方面,选取19个指标构建安全风险评估指标体系;其次,采用层次分析法计算各指标权重,基于改进物元法确定各指标的风险等级,然后将两者向量相乘,以最大隶属度原则确定整体钢平台顶升模架体系的安全风险等级;最后,将所建立的基于层次分析法(Analytic Hierarchy Process, AHP)-改进物元法的安全风险评估模型应用到某超高层工程实例中,并将评估结果与实际施工情况对比分析。研究表明,该评估模型的计算结果合理且准确可靠,可为超高层整体钢平台顶升模架体系的安全管理提供参考。

基于改进博弈论组合赋权-模糊集基坑风险评估

为解决基坑坍塌风险评价等级问题,优化模糊综合评价模型以提高基坑风险等级评估的准确性,从而采取有效治理措施控制基坑风险。首先,采用层次模型建立基坑坍塌风险评价指标体系,定性指标采用量化等级进行定量转化,然后引入模糊集理论建立评价指标模糊关系,针对传统层次分析法(analytic hierarchy process,AHP)不能处理模糊性及不完整性信息的缺点,采用D数理论改进层次法(D-AHP)确定一级指标主观权重,提高了在赋权过程中专家对指标的偏好性;为提高评价体系中风险指标权重的精确性,综合熵权法(entropy weight method,EWM)和指标相关性权重确定法(criteria importance through intercriteria correlation,CRITIC)的赋权优点,利用改进博弈论对熵权法和CRITIC法求出的二级指标权重进行组合赋权,得到二级指标客观权重,线性耦合主客观权重得到最终权重,从而建立基坑坍塌风险评价模型,根据最大隶属度原则确定基坑风险等级;同时,建立基于施工监测数据结合改进博弈论组合赋权的逼近理想解排序法(technique for order preference by similarity to an idea solution,TOPSIS)评价模型进行对比验证。结合昆明5号线某地铁基坑为例进行风险评价,结果表明:模型评价结果与实际工程情况相吻合,验证了改进博弈论组合赋权结合模糊集评价模型的正确性和可靠性,同时验证了组合赋权的合理性,为基坑风险评估提供新的参考方法。

融合LDA和CNN的施工触电事故原因识别和预判

鉴于施工触电事故具有突发性强、致死率高的特点,为了有效辅助事故原因的调查,首先,对318份施工触电事故进行预处理,运用词频-逆文档频率(Term Frequency-Inverse Document Frequency,TF-IDF)关键词处理算法和可视化技术提取关键信息。其次,通过狄利克雷主题模型(Latent Dirichlet Allocation,LDA)提取原因主题词条,并根据关键信息构建相应的原因主题标签。随后,运用Word2Vec模型将“事故经过”和“主题标签”转化为词向量矩阵,并输入卷积神经网络(Convolutional Neural Networks,CNN)模型中,利用CNN模型数据预测的特征,实现事故原因的预判。最后,对比分析CNN模型与其他两种经典模型的预判效果。试验结果表明,该方法能够在事故调查完成前,较准确地预判事故可能原因。该模型构建的事故原因库,可以为事故预防提供一定参考,模型可以作为辅助事故实际调查的有效手段。

多因素耦合作用下的地铁施工渗漏水风险评价

针对多因素耦合作用下地铁盾构施工渗漏水灾害分析评价的模糊性和动态解释能力不足的问题,基于人、物、法、环4个维度构建地铁施工渗漏水风险评价指标体系;运用组合数有序加权算子(Combination Ordered Weighted Averaging,C-OWA)削弱主观因素影响建立相互作用矩阵,通过相互作用矩阵与模糊认知图的融合模型识别关键风险、预测演化趋势;在此基础上,基于可拓云物元理论构建了地铁盾构隧道渗漏水风险评价模型,并以某地铁隧道工程为例进行实证分析,结果表明,该盾构隧道施工渗漏水风险状态为安全,与实际情况相符,验证了该方法的可行性与适用性。该模型可为地铁盾构施工渗漏水风险评估与防范提供一种操作性强的方法。

暴雨灾害下的建筑施工现场风险评价研究

为了准确判断施工现场在突降暴雨情况下的安全状态,采用贝叶斯最优最劣法(Bayesian Best Worst Method,BBWM)和云模型方法,提出暴雨灾害下的建筑施工现场风险评价模型,以确定施工现场在遭受暴雨灾害时的风险等级。该模型利用了压力状态响应模型(Pressure State Response,PSR)和灾害系统理论,在考虑致灾因子危险性、孕灾环境稳定性、承灾体脆弱性和减灾能力抵御性4方面的基础上,构建18个风险因素的施工现场风险评价指标体系,并以武汉市某施工现场为例进行验证。结果显示,施工现场的减灾能力抵御性处于最重要的地位,做好现场减灾应对措施对灾害有非常重要的帮助;案例项目的评价结果处于一般风险状态,与现场实际情况相符。

结构安全鉴定承载力验算的材料性能分项系数研究

为提高既有结构安全鉴定结果的准确性,研究以既有混凝土及砌体结构为研究对象,对既有结构鉴定中承载力验算的材料性能分项系数展开研究。在梳理国内已有规范分项系数确定方法的基础上,对承载力验算中存在的各种不确定性因素进行分析;为反映检测误差引起的材料性能不确定性,参照国内现行检测标准中对检测数据变异性的控制要求,将材料强度的变异系数分为0、0.05、0.1、0.15、0.2等5个水平,并得到了相应变异系数水平下的抗力统计参数。计算结果显示,通过国内规范方法优化得到的荷载分项系数和材料性能分项系数并不合理,不适用于既有结构鉴定,因此采用给定荷载分项系数计算材料性能分项系数的方式,并得到了相应5个材料强度变异系数水平下的材料性能分项系数合理取值。

计划行为视角下建筑工人不安全行为形成机理研究

厘清建筑工人不安全行为的成因对降低施工现场的事故发生率至关重要。为深入探究内因及外因对不安全行为的异质性影响,基于计划行为理论,同时考虑信念因素和情境因素的作用机理提出假设,并采用结构方程模型和分层回归模型加以实证检验。结果表明:(1)行为态度、主观规范和知觉行为控制通过不安全行为意向的中介作用,显著影响不安全行为的发生;(2)安全氛围和安全领导负向调节不安全行为意向对不安全行为的影响。从系统的角度阐释了信念因素与情境因素在建筑工人不安全行为产生过程中的不同作用,为项目管理者有效避免不安全行为的发生提供了理论依据。

中国建筑业安全生产水平测度与评价

为推动建筑业安全稳健发展,基于2017—2021年30个省/直辖市/自治区数据,运用超效率基于松弛变量测度(Slacks-Based Measure,SBM)模型测算各省建筑业安全生产水平,并借鉴分层数据包络分析(Data Envelopment Analysis,DEA)的思想,构建多个生产前沿面以考察其空间分异,进而通过全局曼奎斯特卢恩伯格(Global Malmquist Luenberger,GML)指数分析其动态特征。结果显示:(1)我国建筑业安全生产水平整体偏低,地区发展不平衡特征明显。(2)从省域看,内蒙古、福建、河南、海南和青海保持稳定领先态势,山西、湖北、广东和甘肃则长期落后;从区域看,东部和西部地区区域内建筑业安全生产水平差距较大,东北和中部地区建筑业安全生产水平发展较为同步,但均较低。(3)我国建筑业整体安全生产水平持续向好发展,技术进步对此做出了较大贡献。此外,研究可对建筑业安全生产管理提出相应建议。