李胜辉 朱梦艳 吕建伟 张颖 尹晨晨

（1.浙江交工集团股份有限公司，浙江 杭州 310051；2.杭州市交通运输发展保障中心，浙江 杭州 310030）

钱塘江是浙江的“母亲河”，是生态保护建设的重要水域，也是浙江杭州城市发展的重要轴带。“拥江发展”战略的实施掀起了杭州基础设施建设的高潮，钱塘江两岸各大城区联动，到2022年，杭州建成“四纵五横三连十一延”共464km快速路网，实现大杭州“45分钟时空圈”。同时，钱塘江与南美亚马逊河、南亚恒河并列为“世界三大强涌潮河流”[1]。钱江潮每日两潮，潮头最高达3.5m，潮差可达9m，强涌潮水域的桥梁建设在质量控制和安全管理上都存在极大风险。因此，探讨如何从手段创新和重大危险源管理等方面提升大桥施工安全管理是非常有必要的。

一、工程概况

钱塘江新建大桥位于杭州市，桥址处于钱塘江强涌潮水域，项目总投资约17.7亿元，计划于2022年亚运会前建成。

图1 钱塘江新建大桥效果图

新建大桥毗邻钱江二桥，是国内首座多跨长联公轨两用刚性悬索桥。大桥跨度布置为（73.4+122+4×240+122+73.4）m，全长1350.8m，其中主跨长240m，上层为八车道公路，下层为双线快轨。

二、项目特点

（一）桥梁结构独特

钱塘江新建大桥为国内首座主跨240m的多跨长联公轨两用刚性悬索桥，无论从单跨跨径还是孔数，在国内极少有建成的案例可参考，制造精度和难度系数极高。

（二）临江涉潮

新建大桥位于钱塘江下游强涌潮河段，一是受上游泄洪影响，建桥以来最大泄洪流量15000m/s，流速2.93m/s；二是受下游潮涌影响，譬如天文大潮、鬼王潮和风暴潮，涌潮流速可达5.16m／s，最大涌潮压力可达76.1kPa。

（三）濒城涉路

新建大桥两侧连接钱江世纪城与钱江新城，且紧邻沪杭甬高速公路、浙赣铁路及沪昆高铁穿江而过。一是交通流量大、社会关注度高、安全管控风险大；二是受五水共治、扬尘噪音治理、及钱塘江水源保护地等影响，环保要求极高。

（四）全天候作业

新建大桥作为亚运会保障工程，工期仅28个月。从桩基及下部结构施工到上部结构钢桁梁顶推施工，全过程均需24h全天候作业。

三、安全管控难点分析

钱塘江自古凶险，上有山洪，下有海潮。该区域桥梁施工存在地质水文条件复杂、大型设备吊装作业空间受限、作业人员相对分散等诸多不利因素，安全管理难度大。

（一）水上施工安全风险

据不完全数据统计显示，近20年来超过100人被钱塘江潮水夺去生命，1993年10月3日的潮水曾瞬间将86人卷入江中，其中19人死亡，40人下落不明；2002年9月8日风暴潮，导致钱江四桥施工栈桥被冲垮380米。

钱塘江的潮汐属于不规则的半日潮型，每日来潮时间不定，导致部分不熟悉潮汐规律的人员无法及时规避风险，给安全生产带来了极大威胁[1]。

（二）吊装风险

桥址区潮强流急，不具备船舶施工条件。全桥大型吊装作业全部采用履带吊配合施工，施工高峰期各类吊机多达20台，机械安全管理难度大。同时施工水域距钱江二桥仅5.34m，吊装设备作业半径均能涉及既有桥梁上空，稍有不慎，将严重影响既有桥梁上车辆的行驶安全。因此，在如此近距离的情况下，如何保证大桥建设的起重吊装安全至关重要。

图2 新建大桥与既有桥梁位置关系示意图

（三）作业人员管控风险

在强涌潮水域一是由于施工难度增加不少安全风险；二是无施工船舶，水中缺乏有效的救援设备，必须采用长栈桥作为唯一的交通和应急通道，增大了交通安全风险。同时水中主桥施工各作业面相对孤立，人员进出频繁且深水承台施工作业面均在栈桥桥面20m以下。施工人员比较分散，安全管控难度增大；作业环境相对隐蔽，常规巡视监管很难覆盖。

四、安全管理信息化应用

针对钱塘江强涌潮水域施工作业环境所带来的上述难点，除了采取传统的安全管理措施外，结合当前的科技技术及设备，开发研制了多种安全管理辅助设施及安全管理手段。

（一）潮汛预报系统

潮汛预报系统主要由VHF甚高频通信系统和潮汛播报系统组成。该系统主要由潮汐信息实时监测站点通过VHF甚高频通信系统预报涌潮时间、涌高等，然后由施工现场潮汛播报系统或QQ、微信群播送给现场作业人员[2]。

图3 潮汛播报流程

图4 现场潮汛播报装置

传统的潮汛规避方式需根据气象台预报时间提前撤离，往往存在撤离过早耽误工期或撤离过迟出现隐患的问题。但通过该系统的应用可提前约30min将潮汛信息准确地播报给水上作业人员[3]，能够为水上施工人员撤离提供准确的时间信息，很好地保障了水上施工。

（二）吊装水域自动化预警系统

吊装水域自动化预警系统主要由毫米波雷达、无线信号传输器、信号处理器及声光报警装置组成。高精度毫米波雷达在施工水域与既有建筑物之间设置一道无形的安全临界网，全天候检测大型设备的吊臂或吊物是否存在越界行为。若存在，即通过无线设备将信息传输至驾驶室，报警提示操作员规避纠正，减少人身和财产损失。

图5 自动预警装置组成及工作流程图

该系统主要核心部件为毫米波雷达，毫米波雷达监测基本原理：毫米波雷达具备非接触、全天候、全天时检测的能力。由MCU控制VCO通过发射天线向外发射电磁波，电磁波在空中以光的速度传播，当遇到目标物之后电磁波将会反射，进入雷达的接收天线。雷达将接收到的信号与发射信号一起送入混频器，随后经过低通滤波器得到包含目标信息的中频信号。然后处理目标的中频信号得到目标在雷达极坐标系下的距离、位置和速度信息[4]。最后通过声光报警装置提醒驾驶员规避。

图6 毫米波雷达监测原理图

该系统结合现场施工作业环境，开发了自动预警功能，大大减少了人为监管时空盲区，解决了毗邻既有建筑物的吊装安全问题。同时，践行了“机械化换人、自动化减人”的安全新理念，提升了传统建筑行业的装备自动化、数字化、智能化水平，促进了“本质安全”型安全文化建设。

该系统可广泛应用于涉路、涉桥、房建等复杂环境下的吊装作业监测预警，对处于该环境下的建筑物、人员、车辆等起到了很好的保护作用。同时，也可拓展用于第三方建筑物的自身预警监测和监控，构筑物联监测系统，改变监控参数和方式，实时监测已有建筑物的安全性。

（三）安全防护用具物联监测装置

安全防护用具物联监测装置由数据集中收发器、管理者终端、防护用具内的传感装置和电路及信号传输装置组成。具有脱帽监控、人员工作轨迹查询、人员定位监管等功能，并根据实际使用需求增加了项目部远程语音通知、SOS应急报警、大数据平台、施工现场GIS地图等功能，在后台增加了考勤管理、安全管理、质量管理等模块。主要用于以下几个方面的管理：

1.安全防护用品防脱监测

主要用于监测作业人员是否按要求佩戴安全帽和救生衣。如作业人员未佩戴安全帽或救生衣，则后台系统发出报警信息，管理人员可以根据系统提示位置找到违规人员，批评教育责令违规人员重新佩戴好安全帽和救生衣。

2.主动求救（一键SOS）

施工人员独自作业发生意外，如坍塌、落物、打击伤害等事故时，员工受伤有意识情况下，触摸安全帽SOS求救按钮，系统报警，并发送短信到安全科。

图7 现场安装照片

图8 现场作业人员

3.远程语音通知

当突发性危险状况（如火灾、垮塌、洪水、地震等）出现时，指挥人员可用系统对全员发出语音警报，通知人员紧急撤离危险水域。

4.系统自动救援功能

施工人员独自作业发生意外，如坍塌、落物、打击伤害等事故时，员工受伤失去意识，系统2min内监测员工无运动痕迹，系统报警，并发送短信到班组长手机。

应用该装置可以解决安全生产现场作业过程中突发出现的问题，实现感知、分析、服务、智慧、监管“五位一体”，打造“互联网+”时代的智慧化管理，精细化管理、过程结果并重的安全生产管理新模式。

五、结语

近年来，随着信息技术的不断发展，安全管理信息化在企业中的应用程度日益提高。而强涌潮水域施工安全管理由于其所处环境的特殊性，暂时没有统一的安全管理手段。本文依托钱塘江新建大桥项目，在安全生产实践中做了一些安全管理的信息化手段创新，取得了较好的安全效益，也总结出了一些方法和经验，以期对国内外强涌潮水域桥梁施工安全管理起到帮助。