抗冻融(冬奥临时设施安全如何保障？这些“黑科技”帮大忙)

Posted 2023-05-27

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抗冻融(冬奥临时设施安全如何保障？这些“黑科技”帮大忙)

“咚咚咚”，就在重庆大学搭建的冬奥会模拟看台上，突然8位男士一起跳了起来，现场的安全运维监测系统立刻响起了告警声；临时设施脚手架插销是否按照到位，无人机一扫就知道……12月30日，冬奥会倒计时36天，记者走进重庆大学结构实验室，揭秘重庆大学“科技冬奥”团队为冬奥会大量的临时设施安全保驾护航的“黑科技”。

小插销关系大安全无人机一扫便知

北京冬奥会中，除速滑馆、冰立方等少量永久性场馆外，包括观众看台、转播塔、桥架、LED大屏、厕所、临时用房等赛事保障基础设施均为临时设施，而且都是处于严寒、山地、强风条件下，确保设施安全是重中之重。

在现场，一架无人机盘旋着，围绕临时设施飞一圈，脚手架关键部位的插销是否安装到位已经一目了然。

重庆大学“科技冬奥”团队研究人员在检查架体类临时设施上的监测仪器。雍黎/图

冬奥会架体类临时设施关键部位由插销来实现固定和连接，确定插销是否安装到位是确定安全的基础，仅仅在延庆赛区，这样的小插销就多达十万枚，这么多插销如果靠人工检测既费时准确率又难保证。

对此，土木工程学院研制出的一套基于无人机快速检测的设备，随着无人机的飞行可以对整个脚手架进行快速扫描。由于每一片插销预先被涂上了特有的反光材料，一旦有安装不到位的情况，就能够被无人机识别，立刻在显示屏中看到反馈。这样，既节约了时间、人力，也最大限度地保证临时设施的安全牢固。

实时监测系统把脉临时设施“健康”状况

在冬奥会进行期间，临时设施的安全如何掌握？“我们研发了严寒山区复杂地形下大面积高容量临时设施安全运维监测系统。”重庆大学“科技冬奥”团队成员、土木工程学院刘纲教授介绍，通过在临时设施上安装温度、湿度等环境传感器，以及振动、倾角、应变等结构响应传感器，实时监测临时看台的状态，随时对其进行“健康体检”。

“正常走动是不会触发报警的，像这样几个人一起跳动才能报警。”重庆大学土木工程学院副教授孙瑞介绍，这套系统能够精准地分辨临时设施遇到的各种状况。团队在张家口和延庆赛区，一共安装了30套设备对临时设施安全进行监测，设备要等冬奥会和冬残奥会结束后才会拆除，其间所有的监测数据都会实时发给现场的运维人员，对临时设施架体进行及时维护。

重庆大学研发的严寒山区复杂地形下大面积高容量临时设施安全运维监测系统。雍黎/图

快速处理技术赛场地基变形可及时维护

“冬奥会举行的地方气候严寒，冻土深度可达0.85米以上，地基受温度变化很有可能出现滑坡、塌陷等地基变形情况。”土木工程学院杨忠平教授介绍，冬奥赛场需要在山区复杂坡地地形上建设大量大面积、高容量的高柔临时构筑物，如临时看台、临时转播塔、临时用房等，如果出现地基变形怎样确保建筑物的安全，他们研发的快速处理技术就能派上用场。

据了解，结合场地地基土特点和上部荷载作用特点，重庆大学“科技冬奥”团队研发了适用于严寒山区大面积复杂结构荷载的抗冻融循环冻土地基快速处理专利技术。所研发的新型桩除可显著提高承载力外，最大特点在于桩身深入冻土地层段采用隔离套设计，将中心承载钢管与周围冻土隔离，消除了地基土冻胀融沉的影响。特别是桩身采用螺旋叶片式设计，便于机械旋螺钻进施工，从而到达实现快速、弱扰动施工，单桩施工仅需十余分钟，而且可以反向旋拧回收再利用。这项技术具有消除冻土影响、施工高效、绿色可回收等特点，可作为保障临时设施安全运行的地基处置措施，也可作为应急处置措施。

重庆大学冬奥团队研究人员介绍抗冻融循环冻土地基快速处理专利技术。雍黎/图

“我们发挥学科优势，为冬奥会做出‘重大’贡献。”重庆大学“科技冬奥”团队负责人杨庆山教授表示，重庆大学此次牵头承担了“科技冬奥”重点专项中的多项课题和任务，除了冬奥会临时设施安全，还承担了“面向冬奥的京张高铁配套视觉全方案设计技术示范”“雪上项目场地环境要素影响评估与临场决策辅助支持系统”等项目，为我国雪上运动运动员和教练员提供科学分析和决策依据，彰显奥运精神、中国文化。

来源：科技日报