劉 艷，李忠明

(中鐵五局集團(tuán)第五工程有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550000)

信息化技術(shù)在隧道施工管理中的應(yīng)用

劉 艷，李忠明

(中鐵五局集團(tuán)第五工程有限責(zé)任公司，貴州 貴陽 550000)

對信息化技術(shù)在隧道施工管理中的應(yīng)用進(jìn)行分析，并且結(jié)合實(shí)例對人員定位系統(tǒng)、語音對講系統(tǒng)、變形監(jiān)測等作用進(jìn)行探究，由此可見在隧道施工過程中合理應(yīng)用信息化技術(shù)對提升工程施工質(zhì)量，保證施工安全，提高施工效率等均有積極影響。

信息化技術(shù)；隧道；施工管理

1 工程概況

新藏水電站引水隧洞(隧1+914～隧6+634)工程施工標(biāo)主要內(nèi)容有2#、3#支洞及其控制的引水隧洞主洞工程、2#渣場治理、施工臨時(shí)交通工程以及本標(biāo)相應(yīng)的其他臨時(shí)設(shè)施工程等，其中2#支洞全長950 m，3#支洞全長925 m2，引水隧洞主洞全長4 720 m。引水隧洞主洞的開挖斷面為馬蹄形，Ⅱ、Ⅲ類圍巖占設(shè)計(jì)長度的60%，斷面面積為68.8 m2，采用噴錨襯砌，噴錨厚度分別為10 cm、15 cm，Ⅳ類圍巖占設(shè)計(jì)長度的32%，斷面面積為70.2 m2、Ⅴ類圍巖占設(shè)計(jì)長度的8%，斷面面積為76.5 m2，合計(jì)實(shí)方為40.3萬方，Ⅳ、Ⅴ類圍巖洞段均采用現(xiàn)澆混凝土襯砌，襯砌厚度分別為40 cm、60 cm；2#和3#支洞均為城門洞型，斷面面積為35 m2。

2 人員管理

該工程通過工業(yè)無線網(wǎng)絡(luò)、IP網(wǎng)絡(luò)或電信網(wǎng)絡(luò)、通信終端及APP、采集/執(zhí)行終端及嵌人式軟件、網(wǎng)關(guān)、控制服務(wù)器及控制軟件等各環(huán)節(jié)的配合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的各項(xiàng)功能和目標(biāo)。使用全數(shù)字化展示平臺將所有數(shù)據(jù)從隧道內(nèi)部框架子系統(tǒng)中獲取，由軟件處理顯示在視頻監(jiān)控圖像之上，控制中心隧道內(nèi)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)1～4右洞，6～9左洞。通過在隧道的進(jìn)出口、交叉道口、工作面、掌子面、隧道各區(qū)域安裝位置基站的方式實(shí)現(xiàn)對人員的定位：當(dāng)佩戴位置感應(yīng)模塊的人員進(jìn)人區(qū)域，定位基站接收到人員的位置信息，經(jīng)過計(jì)算處理后，通過網(wǎng)絡(luò)傳回?cái)?shù)據(jù)中心。該系統(tǒng)可以根據(jù)區(qū)域劃分，統(tǒng)計(jì)各區(qū)域人員的分布情況，實(shí)時(shí)跟蹤人員在隧道內(nèi)的位置。洞內(nèi)人員可以通過報(bào)警按鈕向洞外管理中心呼救，洞外管理中心可以通過IP對講系統(tǒng)或短消息呼叫洞內(nèi)人員。

3 施工變形監(jiān)測

該工程基于COTDR技術(shù)進(jìn)行地鐵隧道應(yīng)變探測。由于光纖本身材質(zhì)的原因，在各種環(huán)境下使用的光纖，必須加工成具有相應(yīng)機(jī)械性能的光纜，才能保證光纖在鋪設(shè)、安裝、使用、維護(hù)的過程中確保自身的安全。由柔性金屬鎧裝光纖加工成的各種規(guī)格的室內(nèi)外光纜，具有體積小、重量輕、環(huán)境特性優(yōu)越等特點(diǎn)，適用于樓宇布線、重點(diǎn)機(jī)房設(shè)備光連接、野外作業(yè)、光纖入戶、傳感探測等復(fù)雜環(huán)境條件。由于柔性金屬鎧裝的加工方式，且COTDR技術(shù)本身主要用于溫度、應(yīng)變、損耗等靜態(tài)參數(shù)的測量，故在地鐵隧道中布設(shè)單模鎧裝光纜，采用COTDR技術(shù)檢測的方式，對沖擊振動的敏感度不高。地鐵隧道施工過程中產(chǎn)生的沖擊振動造成監(jiān)測系統(tǒng)誤報(bào)警的可能性很小。為保證對隧道形變的有效監(jiān)測，光纜采用如圖1方式安裝。

圖1 隧道內(nèi)探測光纜安裝方式

如圖1所示，將探測光纜每隔一段距離(如50 m)，取出一定長度(如10 m)光纜盤成直徑為d(可取25 cm)的線圈，此時(shí)應(yīng)讓線圈中光纜自然彎曲不受力，通過固定件和支撐桿，安裝于隧道頂部。通常情況下隧道發(fā)生形變的主要原因是受到自上而下的巨大壓力，當(dāng)隧道頂部受到壓力而發(fā)生形變時(shí)，光纜線圈也隨之發(fā)生形變，此處的瑞利后向散射回波強(qiáng)度由此發(fā)生改變。監(jiān)測系統(tǒng)經(jīng)判斷后，發(fā)出報(bào)警信息。因此，對探測隧道形變程度起主要作用的，是各個由探測光纜盤成的線圈。

4 施工安全分析

為了保證高速公路隧道施工的安全性，需要結(jié)合隧道工程施工現(xiàn)場的實(shí)際監(jiān)測數(shù)據(jù)以及以往的施工經(jīng)驗(yàn)，建立與工程相符的施工安全信息化分析流程，該工程施工信息化分析系統(tǒng)如圖2所示。首先，依據(jù)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行隧道斷面開挖，隨著掌子面施工的不斷深入，依據(jù)不同量測儀表進(jìn)行施工現(xiàn)場量測，如可使用各類驗(yàn)收儀對洞室內(nèi)收斂位移以及多點(diǎn)位移等進(jìn)行測量，從而獲得洞室位移和應(yīng)力數(shù)據(jù)，對支護(hù)結(jié)構(gòu)以及圍巖應(yīng)力進(jìn)行判斷。其次，根據(jù)各項(xiàng)內(nèi)容的量測信息進(jìn)行隧道圍堰和支護(hù)變形預(yù)測分析工作。同時(shí)，依據(jù)相關(guān)部門對隧道施工規(guī)范和隧道自身?xiàng)l件分析，對圍巖以及支護(hù)結(jié)構(gòu)變形等安全閾值進(jìn)行設(shè)置，確定具體的指標(biāo)。最后，對測值以及安全閾值的符合度進(jìn)行預(yù)測，對隧道圍巖以及支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行確認(rèn)。若安全條件符合要求，則可開展后續(xù)施工。若不符合安全要求，則需要對隧洞開挖施工進(jìn)行調(diào)整。

圖2 隧道施工安全的信息化分析工作流程圖

5 結(jié)束語

總而言之，科學(xué)的隧道施工管理不僅為施工人員的生命安全提供保障，還推動著國家的建設(shè)與可持續(xù)發(fā)展。要求加強(qiáng)對隧道施工管理的重視，高效應(yīng)用信息化技術(shù)，將信息安全管理貫穿在施工流程中，全面增強(qiáng)施工人員的安全責(zé)任意識。

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[2] 楊新安，凌保林，王樹杰，等.盾構(gòu)隧道掘進(jìn)信息化管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].中國工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2010，8(4)：422-426.

[3] 寇林田.黃土隧道邊坡信息化施工安全管理[J].徐州工程學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2010，25(4)：67-71.

U445.1

C

1008-3383(2017)11-0133-01

2017-08-28

劉艷(1982-)，女，貴州貞豐人，工程師，研究方向：工程試驗(yàn)。