一种基于时空模型的山岭隧道施工安全风险管理方法与流程

1.本发明涉及隧道施工安全技术领域，具体而言，涉及一种基于时空模型的山岭隧道施工安全风险管理方法。


背景技术：

2.随着我国公路和铁路建设的快速发展，山岭隧道的数量持续增加，在建隧道施工安全风险管理成为隧道施工管理的一个重要环节。隧道工程施工与其他类型工程相比有其特殊性，主要表现在：(1)隧道施工是一个在时间、空间上分布的动态系统。在隧道横断面以及轴线方向的空间上，有多个作业；从时间延续的角度看，隧道施工组织是一个连续作业、周而复始、循环往复的施工过程。(2)隧道施工生产过程是一个环环相扣的闭环作业链条。隧道施工在不同作业活动、作业环节间存在衔接性、协调性，涉及多工种的协调配合。隧道施工安全风险受到“人、机、环、管”四方面因素综合作用影响，施工安全风险大。
3.目前关于隧道施工安全风险管理研究成果无法解决隧道施工现场安全生产工作面临的一个难题：在隧道围岩不断变化、施工方法也不断变化的情况下，无法感知在隧道的某个部位开展一项具体的作业活动所面临的施工安全风险的致险因素(或称为危险源)，无法对可能发生的风险事件(或称为安全事故)进行预测，以及无法采取应对措施进行风险管理，使得隧道施工安全不能得到保障。
4.基于此，特提出一种基于时空模型的山岭隧道施工安全风险管理方法来解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于时空模型的山岭隧道施工安全风险管理方法，其能够通过全面感知隧道施工过程的风险情况，解决了山岭隧道施工的风险管理问题。
6.本发明的技术方案为：
7.本技术提供一种基于时空模型的山岭隧道施工安全风险管理方法，其包括以下步骤：
8.s1、根据隧道工程的地质勘察资料及施工图文件将隧道工程进行空间和时间的划分以得到划分结果；
9.s2、基于划分结果建立隧道施工安全风险时空模型；
10.s3、确定隧道施工安全风险时空模型中隧道施工的致险因素和风险事件；
11.s4、利用隧道施工的致险因素和风险事件，动态更新隧道工程施工安全风险模型，同时基于更新隧道工程施工安全风险模型后的数据进行安全风险评估以得到评估结果，并通过评估结果进行隧道施工安全风险管理。
12.进一步地，步骤s1包括：
13.根据隧道工程的地质勘察资料及施工图文件将隧道工程按照项目进行划分以得到分部工程；
14.将分部工程根据施工环境和施工方法的不同划分为不同施工段落；
15.将每个施工段落按照施工循环进尺和具体工艺从空间维度划分为若干空间单元；
16.对每个空间单元进行编码划分为空间分部工程编码、空间施工段落编码、空间施工方法编码和空间施工部位编码；
17.根据施工内容将每个空间单元按照具体工序划分为若干作业活动；
18.对每个作业活动从时间维度进行编码划分为时间施工方法编码和时间施工工序编码；
19.将空间分部工程编码、空间施工段落编码、空间施工方法编码、空间施工部位编码、时间施工方法编码和时间施工工序编码作为划分结果。
20.进一步地，步骤s2包括：
21.基于空间分部工程编码、空间施工段落编码、空间施工方法编码和空间施工部位编码组成每种施工方法的空间组合，通过每种施工方法的空间组合建立隧道施工空间结构数据库；
22.根据隧道的不同围岩条件、不同施工方法和隧道施工空间结构数据库，构建隧道施工空间结构模型；
23.基于时间施工方法编码和时间施工工序编码组成每种施工方法的时间组合，通过每种施工方法的时间组合建立隧道施工时间结构数据库；
24.根据隧道的各个段落的施工方法和隧道施工时间结构数据库，构建隧道施工时间结构模型；
25.将隧道施工空间结构模型和隧道施工时间结构模型组合形成隧道施工安全风险时空模型。
26.进一步地，步骤s3包括：
27.将隧道每个空间单元与时间单元建立一一对应关系，以构建隧道施工安全风险时空模型的逻辑网格单元；
28.通过隧道施工空间结构数据库和隧道施工时间结构数据库确定每个逻辑网格单元的内部属性，并将其作为隧道施工的致险因素；
29.基于风险分析方法对致险因素进行分析以确定隧道施工的风险事件。
30.进一步地，上述风险分析所采用的方法包括鱼骨图法。
31.进一步地，步骤s4中上述安全风险评估所采用的方法包括lec法和风险矩阵法。
32.相对于现有技术，本发明至少具有如下优点或有益效果：
33.(1)本发明一种基于时空模型的山岭隧道施工安全风险管理方法，通过建立隧道施工安全风险时空模型，并利用隧道施工过程中致险因素和风险事件的时间-空间分布情况，准确、全面地掌握了隧道施工过程的致险因素和风险事件，并可以此进行评估分析管理，清晰掌握每天施工安全情况，为隧道施工安全提供了保障；
34.(2)本发明通过推进动态化管理，利用隧道施工的致险因素和风险事件，动态更新隧道工程施工安全风险模型，根据施工安全风险随时间-空间的动态变化，做出及时响应和应对，实现每个逻辑网格单元内致险因素的闭环管理，做到了施工安全风险管理的“全覆盖、全过程”。
附图说明
35.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
36.图1为本发明一种基于时空模型的山岭隧道施工安全风险管理方法的步骤图；
37.图2为隧道施工安全风险时空模型示意图。
具体实施方式
38.为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
39.因此，以下对在附图中提供的本技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
40.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
41.需要说明的是，在本文中，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
42.在本技术的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
43.下面结合附图，对本技术的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。
44.实施例1
45.请参阅图1，图1所示为本技术实施例提供的一种基于时空模型的山岭隧道施工安全风险管理方法的步骤图。
46.本技术提供一种基于时空模型的山岭隧道施工安全风险管理方法，其包括以下步骤：
47.s1、根据隧道工程的地质勘察资料及施工图文件将隧道工程进行空间和时间的划分以得到划分结果；
48.s2、基于划分结果建立隧道施工安全风险时空模型；
49.s3、确定隧道施工安全风险时空模型中隧道施工的致险因素和风险事件；
50.s4、利用隧道施工的致险因素和风险事件，动态更新隧道工程施工安全风险模型，同时基于更新隧道工程施工安全风险模型后的数据进行安全风险评估以得到评估结果，并通过评估结果进行隧道施工安全风险管理。
51.作为一种优选的实施方式，步骤s1包括：
52.根据隧道工程的地质勘察资料及施工图文件将隧道工程按照项目进行划分以得到分部工程；
53.将分部工程根据施工环境和施工方法的不同划分为不同施工段落；
54.将每个施工段落按照施工循环进尺和具体工艺从空间维度划分为若干空间单元；
55.其中，每个空间单元内的施工环境和施工内容都具有唯一性。
56.对每个空间单元进行编码划分为空间分部工程编码、空间施工段落编码、空间施工方法编码和空间施工部位编码；
57.根据施工内容将每个空间单元按照具体工序划分为若干作业活动；
58.其中，每个作业活动对应的施工人员和施工设备具有唯一性。
59.对每个作业活动从时间维度进行编码划分为时间施工方法编码和时间施工工序编码；
60.将空间分部工程编码、空间施工段落编码、空间施工方法编码、空间施工部位编码、时间施工方法编码和时间施工工序编码作为划分结果。
61.需要说明的是，空间分部工程编码即从空间上对分部工程进行划分后的编码，空间施工段落编码即从空间上对不同施工段落进行划分后的编码，空间施工方法编码即从空间上对不同施工方法进行划分后的编码，空间施工部位编码即从空间上对不同施工部位进行划分后的编码，时间施工方法编码即从不同时间上对施工方法进行划分后的编码，时间施工工序编码即从不同时间上对施工工序进行划分后的编码。
62.作为一种优选的实施方式，步骤s2包括：
63.基于空间分部工程编码、空间施工段落编码、空间施工方法编码和空间施工部位编码组成每种施工方法的空间组合，通过每种施工方法的空间组合建立隧道施工空间结构数据库；
64.根据隧道的不同围岩条件、不同施工方法和隧道施工空间结构数据库，构建隧道施工空间结构模型；
65.基于时间施工方法编码和时间施工工序编码组成每种施工方法的时间组合，通过每种施工方法的时间组合建立隧道施工时间结构数据库；
66.根据隧道的各个段落的施工方法和隧道施工时间结构数据库，构建隧道施工时间结构模型；
67.将隧道施工空间结构模型和隧道施工时间结构模型组合形成隧道施工安全风险时空模型。
68.作为一种优选的实施方式，步骤s3包括：
69.将隧道每个空间单元与时间单元建立一一对应关系，以构建隧道施工安全风险时空模型的逻辑网格单元；
70.通过隧道施工空间结构数据库和隧道施工时间结构数据库确定每个逻辑网格单
元的内部属性，并将其作为隧道施工的致险因素；
71.基于风险分析方法对致险因素进行分析以确定隧道施工的风险事件。
72.如图2所示为隧道施工安全风险时空模型示意图。
73.将隧道每个空间单元与时间单元建立一一对应，通过作业活动、空间位置和致险因素可以分析确定隧道施工的风险事件。
74.作为一种优选的实施方式，风险分析所采用的方法包括鱼骨图法。
75.作为一种优选的实施方式，步骤s4中安全风险评估所采用的方法包括lec法和风险矩阵法。
76.可以理解，图中所示的结构仅为示意，一种基于时空模型的山岭隧道施工安全风险管理方法还可包括比图中所示更多或者更少的组件，或者具有与图中所示不同的配置。图中所示的各组件可以采用硬件、软件或其组合实现。
77.在本技术所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图或框图显示了根据本技术的实施例的方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，所述模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。
78.另外，在本技术各个实施例中的各功能模块可以集成在一起形成一个独立的部分，也可以是各个模块单独存在，也可以两个或两个以上模块集成形成一个独立的部分。
79.所述功能如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本技术的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本技术各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
80.综上所述，本技术实施例提供的一种基于时空模型的山岭隧道施工安全风险管理方法，根据隧道工程的地质勘察资料及施工图文件将隧道工程进行空间和时间的划分，并基于划分结果建立隧道施工安全风险时空模型；确定隧道施工安全风险时空模型中隧道施工的致险因素和风险事件，然后利用隧道施工的致险因素和风险事件动态更新隧道工程施工安全风险模型，同时基于更新后的数据进行安全风险评估，最后通过评估结果进行隧道施工安全风险管理。本发明反映了隧道施工过程中致险因素和风险事件的时间-空间分布情况，准确、全面地掌握了隧道施工过程的致险因素和风险事件，并以此进行评估分析管理，为隧道施工安全提供了保障。
81.以上所述仅为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本技术，对于本领域的技
术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。
82.对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本技术。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。