第 1 章 绪论
1.1 研究背景
随着我国社会经济建设的快速发展，工业化、城镇化水平在稳步提高，我国公路建设项目的发展取得了巨大的进步，公路行业已经成为我国经济建设发展的主流，并将在很长的一段历史时期内仍将占主导作用。长期以来，虽然我们国家在公路施工安全方面的巨大投入换来了相当可观的成绩，但是施工安全形势仍然很严峻，刻不容缓[1]。由公路于施工现场工种多样，作业区立体式交叉，环境变化快、劳动力密集、设备、材料、人员及临时设施多，作业流动性大，使公路行业的风险越来越高，危险性越来越大，事故伤亡率在逐年提高，在各行业排名靠前[2]。通过表 1-1 中的数据[3]，显示了我国公路建设项目在近几年来施工现场事故起数和死亡人数的变化过程。在这种情况下，如何更加合理地布置施工平面，节约可用资源，提高施工效率，降低安全事故，成为摆在施工单位面前的迫切任务。
从表中可知，在从业人数不断增多，公路建设项目总规模不断扩大的条件下，事故伤亡率在逐年下降，只有在 2013 年发生了小幅度地回升，由此可以说明，我国公路建设在安全施工方面有了很大的突破，但即便如此，安全事故率仍居高不低，表明了我国公路建设项目安全状况依旧处于极为严峻的现局。从现场作业的安全事故情况来看，人的主观意识和违规操作导致事故发生确实十分突出，但深入分析其原因，建筑安全管理有着或多或少的不足和隐患，施工现场平面布置的不合理就是一个极其的突显诱导因素。公路建设场内环境复杂多样，危险因素非常多，风险大，提高防护措施的管理水平，增强现场人员的安全防范意识，改善作业人员的工作环境等都不失为有效的安全管理手段，但仅从这些方面着手来达到预期目标，仍相差甚远。我们以往对安全的分析一直是从项目管理理论的角度来看待问题，但没有引起对实际施工实用性研究的足够重视，导致工程实践与理论研究的脱轨。所以我们不能只理论从理论角度分析，而是将理论问题能够真正的操作起来，需从具体的工程实践活动入手，而不是单纯地依赖专家主观评鉴和历史数据，只有这样才能够将研究成果更有效地应用于实际生产当中。安全是人类从古到金，古老而永恒不变的话题之一，它是人们长期生存发展最基本的需求。安全问题不仅关系到每个人的生命，而且还极大地影响了社会和谐稳定和经济稳步发展。因此，为了尽可能地防止安全事故的发生，除了日常的安全检查和管理外，本文将尝试从施工现场平面布置问题入手，
建立 BP 神经网络模型加以优化，充分利用施工作业现场，合理地安放设施，兼顾减少施工成本和提高安全水平，此次尝试突破以往传统的安全管理模式，为今后公路建设的顺利进行，将起到一个积极的推动作用。
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1.2 研究的目的和意义
1.2.1 研究的目的
文章旨在建立一个公路施工现场平面布置安全评价体系，论证改进BP 神经网络在平面布置应用的适用性，利用 BP 神经网络实现对平面布置的优化和评价工作，改善场内施工环境，提高现场平面布置的安全水平。
施工现场平面布置是对拟建工程的现场地形地貌、各种建筑材料、生产与生活设施、大型机械设备安置、运输路线、各类物资仓库及临时存放场地、各种设计资料、加工场地等内容的统筹安排。易出现的问题主要体现在：粉尘、噪声、生产生活用水、有毒有害物质的排放；光污染；材料及水电消耗；材料等堆场设置易引起基坑坍塌及火灾、爆炸；运输路线、大型机械设备安置会影响施工效率等方面，不仅如此，还会很大程度上 造成建筑安全 事故 。本文借助 MATLAB 软件 进行实践操作，利用神经网络算法，建立一般性的平面布置安全评价体系；希望通过 BP 神经网络拓扑关系创建数学模型可有效帮助施工管理者做好施工现场的平面布置工作，为全面贯彻安全施工理念打好基础，不仅提高的是安全管理水平，还可以减少工期，降低管理成本等。
1.2.2 研究的意义
施工管理是一个全面管理过程，即从施工准备阶段到竣工验收阶段，施工现场的布置仅是施工准备阶段的一项内容，但其设计显示了项目组织者整体的部署思路，这与整体部署和实施有着很大的联系。我国施工现场安全管理的重点主要放在是系统化宏观层面上，太偏向于框架性和理论性，忽略了现实意义的重要性。
本文将从施工现场平面布置的微观层面分析，提出了具体的安全管理问题，使研究成果更具有实用性。同时，人往往是诱发安全事故的主要因素，但人对安全行为的把控是非常不容易的。因此只有将问题聚焦在现场平面布置这一可控制的客观层面上，施工组织计划规范化，对平面布置方案进行优化，才能避免施工现场操作冲突，减少施工安全隐患，有效地解决了安全生产问题。
施工现场平面布置对整个工程的影响是巨大的，例如环境、成本、工期、安全等。 其布置方案的优劣直接关系到施工现场对周围环境的影响、施工安全的保障、施工成本的增加、施工进度的顺利完成。施工现场平面的合理布置和规划，将给施工方创收非常可观的经济效益，也为工程的顺利开展提供了有力的保障，缩短工期，最终使施工方和业主方达到共赢的目的。
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第 2 章 施工现场平面布置理论概述及优化方法
2.1 施工现场平面布置的基本概念
现场施工平面布置是把启动场外运输到现场在设计施工总平面图时，必需从确定施工材料、预制品和生产工艺设备运送到施工现场的输送方式开始。其具体内容如表 2-1 所示：
施工前需结合拟建项目的尺寸和位置，建设项目水电源位置和施工用地范围，以及项目防火标准和安全施工等相关资料，综合考虑，合理绘制地下设施布置图、竖向布置图以及施工现场平面布置图，用以指导实际施工现场平面布置，合理节约施工场地，提高现场施工效率。
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2.2.施工现场平面布置的意义
现场平面布置的目的在于在施工过程中确定各类场地设施的位置及各个生产要素的空间位置，确保所需的各类设施和资源能相互协调，有序进行，确保全部建设项目按时完成。由此表明，施工现场平面布置的是否得当，对生活、生产都具有重大的现实意义，见图 2-1 所示：
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3.1 BP 神经网络的发展背景............................16
3.2 BP 神经网络的结构组成....................16
3.2.1 BP 神经网络的结构...................16
3.2.2 BP 神经网络的数学原理........................17
第 4 章 BP 神经网络优化施工现场平面布置的应用..........25
4.1 BP 神经网络模型的建立.......................25
4.1.1 BP 训练样本的选择和收集.....................25
4.1.2 BP 神经网络的构建............................26
第 5 章 工程的实例应用.....................31
5.1 工程概况.............................31
5.2 施工现场平面布置......................... 31
第 5 章 工程的实例应用
5.1 工程概况
1.项目特征
毕威高速公路起点桩号为 K114+380，终点桩号为 K134+000，路线全长 19.620 公里，离水城 110km，离威宁 40km，离赫章县城 30km，
从华毕沟、笔架山、水潮经天桥、公鸡山、旱莲花，在上院子进入希俞境。通迅光缆，高低压电线贯穿部分合同段，但干扰较小，建筑拆迁也影响不大，并不阻碍工程建设开展。段内沿线主要结构物有天桥特大桥钢筋砼连续钢结构预应力砼 T 型梁为（4×40+200+106×2+8×40）m 、天桥隧道 1838m、旱莲花隧道 648m、阿维寨互通主线桥预应力空心板为 3m×20m、笔架山大桥预应力砼 T 型梁为 11m×40m、公鸡山大桥预应力砼T型梁为 6m×30m ，以及凉水井大桥预应力砼T型梁为8m×30m。
本合同段与省道 S212 连接，并且路线沿国道 G325 方向延伸，但与国道 G327 相距大约 9 km，新修进场通道较为方便，段内还有许多条直接通往场地的机耕道，稍作改造便可投入使用。因此，本合同段交通运输较为便利。即便如此，但需从其他地方购买材料，这将影响到施工成本和工期。
将场外交通有效地引入施工现场，与场内交通紧密衔接，更有利于通行。根据项目地理位置特点，运输方式分为铁路运输和公路运输。本合同段是通过铁路运输将水泥和钢材运到威宁站，但铁路运输交通条件有限，未能及时将构件、材料从威宁站送达目的地，公路运输则弥补了其不足。
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结论
施工现场平面布置的优化具有很强的现实意义，但目前这方面的研究较少，本文着重研究施工现场安全管理，深入探索安全施工平面布置评价模型的建立，通过 BP 网络模型优化施工现场平面布置，并运用检查评分数据评价施工现场安全状况，总结出以下几点：
1. BP 神经网络的并行处理与分布式存储功能，对极复杂的非线性函数有着很强逼近能力，同时还有较好的适应能力和容错性，因此在处理动态问题时，也能取得较为满意的结果。对比传统的平面布置优化方法，BP 网络应用广泛、处理能力强，更具有客观性、科学性。
2. BP 网络的建立和优化需要完成大量的工作，这不是短时间内完成的，需仔细严谨对待每一步，避免不良后果发生。
3. 利用 BP 神经网络优化施工现场的平面布置，前提是必须进行大量的样本训练。总的来说，取得的研究成果较为满意。
4.结合工程实例，针对公路施工平面布置，展示了 BP 神经网络优化的应用过程。研究数据显示，在施工成本不变的基础上，通过对毕威公路施工平面布置的安全评价和优化研究，施工安全管理水平显著提高了，取得了令人满意的效果。
经过 BP 神经网络进行优化也并不是尽善尽美，仍然存在着一定的局限性，首先，网络自身的参数和建立的设置对网络输出起主导作用，
而参数的设定具有主观性，对优化结果会有一定的影响，在现实中要尽量避免，不断寻找完善 BP 神经网络的好方法；其次，借助 MATLAB软件为操作平台，以神经网络为理论基础，构建了施工现场平面布置安全管理系统，由于施工现场存在许多难以预测的安全管理问题，且个人理论水平和管理能力有限，还有很多问题有待于进一步探究。在以后的研讨中，需善于结合工程实例归纳和总结安全管理方法，使平面布置安全评价指标系统更全面、更科学。
参考文献（略）