劉一飛

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

高速公路施工建設中遇到超特長隧道施工任務時，技術人員應該對操作及管理工作都予以高度重視，確保施工技術應用以及施工管理策略都更為適宜合理，可以形成較為理想的合力，以提高施工的有序性，降低事故的發(fā)生概率。

具體而言，技術人員除了要重點規(guī)范施工技術操作，優(yōu)化質量層面的施工效果，往往還需要重點做好整個施工過程的監(jiān)測監(jiān)控工作，以便及時發(fā)現(xiàn)所有異常問題，營造較為理想的現(xiàn)場施工作業(yè)環(huán)境，確保超特長隧道施工更為安全有序，因此，相關研究極為必要。

1 項目概況

渝湘高速公路復線項目是《重慶市高速公路網規(guī)劃（2019—2035年）》十一射線重慶巴南至湖南張家界高速公路的一段，也是G65 渝湘高速公路的擴能項目，對緩解G65 渝湘高速公路日益增長的交通壓力，保障東南方向大通道的暢通至關重要，是重慶市市級重大建設項目，也是市政府督辦推進的重點項目。該項目線路總里程約285.03km，涉及的高速公路分別為巴南至彭水、彭水至酉陽和武隆至道真三段?？偼顿Y約645.77 億元，建設期(彭水隧道)6年。

渝湘復線彭水隧道為雙線超特長高速公路隧道，全線控制性工程，隧道形式為小凈距+分離式，隧道出口段(左線431m，右線438m)為小凈距和極小凈距。設計速度80km/h，路基寬度25.5m，左線起訖里程為ZK147+647—ZK158+782，全長11.135km，右線起訖里程為YK147+696—YK158+790，全長11.094km。Ⅴ級圍巖占比15%，Ⅳ級圍巖占比36%，Ⅲ級圍巖占比49%，最大埋深約850m。洞門形式進口為端墻式，出口為削竹式。隧道內通風采用機械通風，后期采用巷道式通風。主洞設置14 道車行橫通道(14 處緊急停車帶)，間距750m。30 道人行橫通道，間距250m。5 道變電所橫通道，2 道洞內聯(lián)絡和交通轉換帶，2 處景觀帶(每處長150m)。設通風斜井一座，采用無軌運輸形式輔助施工，起訖里程為XJK0+000—XJK1+925(全長1925m)。內輪廓尺寸(高×寬)為6.65m×8.5m，縱坡-10.8%/3%，斜井交叉口(YK151+680) 距進口3984m。設通風豎井2 座，A 豎井井徑8.2m，井深202.2m，B 豎井井徑7m，井深194.4m。豎井交叉口(Y154+881)距出口3909m。

2 高速公路超特長隧道施工過程監(jiān)測監(jiān)控原則

2.1 全面性原則

高速公路超特長隧道施工過程監(jiān)測監(jiān)控應該遵循全面性原則，要求針對超特長隧道施工過程中涉及的所有區(qū)域進行全面監(jiān)測，避免出現(xiàn)任何監(jiān)測漏洞?；诖?，在監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)布置中，技術人員應該重點關注所有監(jiān)測監(jiān)控目標區(qū)域，尤其是在相關監(jiān)測監(jiān)控設施應用中，更是需要高度關注所有設施的監(jiān)測監(jiān)控范圍，盡量確保多個監(jiān)測監(jiān)控設施應用后，可以實現(xiàn)對于超特長隧道內部各個區(qū)域的全面兼顧。伴隨著超特長隧道的施工進程，監(jiān)測監(jiān)控全面性也需要調整，以確保更好地發(fā)揮出理想的監(jiān)測監(jiān)控價值[1]。

2.2 實時性原則

高速公路超特長隧道施工過程監(jiān)測監(jiān)控還應該遵循實時性原則，以便動態(tài)獲取施工現(xiàn)場的所有信息資料，避免監(jiān)測監(jiān)控信息資料出現(xiàn)較為嚴重的滯后性問題?；诖耍瑧搶ΡO(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)予以實時動態(tài)化布置和應用，以確保相應系統(tǒng)可以緊隨施工過程實時動態(tài)獲取施工所需要的所有信息資料，尤其是在監(jiān)測監(jiān)控設施布置上，更是需要實時動態(tài)調整，避免出現(xiàn)與施工進程脫節(jié)的問題。所有監(jiān)測監(jiān)控信息資料的傳遞同樣也需要考慮實時動態(tài)性特點，以確保相應信息資料得到及時運用，尤其是對于一些直接和超特長隧道施工安全掛鉤的因素，更是需要注重實時應用。比如瓦斯監(jiān)測，必須確保其能實時動態(tài)反饋各個區(qū)域的瓦斯氣體含量，避免因為該項數(shù)據(jù)信息的滯后，威脅超特長隧道施工的安全性[2]。

2.3 準確性原則

高速公路超特長隧道施工過程監(jiān)測監(jiān)控還應該重點遵循準確性原則，避免監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)較為嚴重的偏差問題，影響監(jiān)測監(jiān)控價值。超特長隧道施工過程監(jiān)測監(jiān)控工作往往面臨著較高的要求，很多監(jiān)測監(jiān)控結果對于施工項目都會產生較大影響，也是施工管理人員進行決策和項目管控的重要依據(jù)，因此需要確保其準確可靠。

比如，在超特長隧道施工過程中，需要準確監(jiān)測二襯防水板臺車到掌子面的距離，以便及時了解該距離是否在安全范圍內，一旦該距離處于明顯不安全范圍則及時預警，以避免準確性不足帶來的安全事故和隱患，確保施工安全[3]。

2.4 輔助性原則

高速公路超特長隧道施工過程監(jiān)測監(jiān)控還應該體現(xiàn)輔助性原則，確保監(jiān)測監(jiān)控信息資料得以充分應用，而不是僅僅局限于監(jiān)測監(jiān)控，這也是確保相應監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)得以發(fā)揮理想應用價值的關鍵所在。超特長隧道監(jiān)測監(jiān)控是為了輔助施工建設以及管理，如此則需要確保其在后續(xù)管控以及防控方面發(fā)揮參考作用，最大程度地維系超特長隧道施工的有序開展。比如在超特長隧道施工過程中，對各類危險氣體的監(jiān)測，一旦發(fā)現(xiàn)異常問題，就需要及時預警并輔助管理人員啟動相關通風系統(tǒng)，有效處理危險氣體，營造安全的施工環(huán)境[4]。

3 高速公路超特長隧道施工過程監(jiān)測監(jiān)控要點

3.1 視頻監(jiān)控

高速公路超特長隧道施工過程監(jiān)測監(jiān)控中，視頻監(jiān)控是比較重要的手段，也是當前應用較為成熟的方式，技術人員應該借助于視頻監(jiān)控方式，實時獲取超特長隧道施工過程中的各方面信息，由此更好地優(yōu)化監(jiān)測監(jiān)控效果。在現(xiàn)階段高速公路超特長隧道施工過程中應用視頻監(jiān)控方式時，移動式無線遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應用較為常見，其可以較好地實現(xiàn)施工現(xiàn)場視頻素材的實時獲取和傳遞，從而優(yōu)化監(jiān)測監(jiān)控效果。移動式無線遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)由視頻監(jiān)控攝像頭采集數(shù)據(jù)，經網絡視頻服務器對采集到的數(shù)據(jù)進行H.265 編碼壓縮，然后將壓縮后的數(shù)據(jù)包以IP 報文格式通過無線網絡進行傳輸。登錄視頻平臺后，可實現(xiàn)對接入設備的遠程控制、前端網絡視頻服務器配置，并進行用戶終端授權與安全認證管理。當然，為了更好地優(yōu)化視頻監(jiān)控效果，技術人員應該重點基于超特長隧道施工狀況，在現(xiàn)場合理布置視頻監(jiān)控設備，且應該伴隨著施工過程進行視頻監(jiān)控設備的實時調整，以便更好地優(yōu)化獲取的相關視頻素材，順利完成施工過程的監(jiān)測監(jiān)控任務。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)應用中，技術人員除了要注重硬件方面的優(yōu)化配置應用，往往還需要高度關注大量視頻素材的分析，如引入先進的自動化分析技術，準確分析監(jiān)控到的異常信息，進而予以自動化預警和處理，以此更好地優(yōu)化超特長隧道施工管控效果[5]。

3.2 瓦斯監(jiān)測

高速公路超特長隧道施工過程監(jiān)測監(jiān)控還需要重點關注可能存在的風險因素，尤其是對于可能影響施工安全的因素，更是需要進行實時監(jiān)測，以便及時采取合理的防控策略，降低安全事故發(fā)生概率。在超特長隧道內進行瓦斯監(jiān)測時，技術人員應該合理布置隧道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)，由此獲取全部施工區(qū)域的瓦斯分布狀況，及時反饋監(jiān)測到的異常問題，以保證現(xiàn)場施工人員的安全。其工作流程為：隧道瓦斯監(jiān)測系統(tǒng)前端通過各類傳感器將監(jiān)測點采集的數(shù)據(jù)傳送給無線綜合參數(shù)信號處理器—信號處理器將信號發(fā)送給二襯臺車處的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)—數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)將接收到的數(shù)據(jù)處理后發(fā)送給系統(tǒng)的網絡視頻服務器—網絡視頻服務器通過遠程無線傳輸模塊將數(shù)據(jù)傳輸?shù)剿淼揽跀?shù)據(jù)基站—隧道口數(shù)據(jù)基站把信號傳輸給施工現(xiàn)場工控機—工控機經過軟件智能處理后實時顯示于LED 大屏幕—管理人員通過LED 大屏幕了解到瓦斯的異常信息后及時啟動通風設施。

3.3 精確人員定位

在高速公路超特長隧道施工過程中，監(jiān)測監(jiān)控還應該重點關注所有人員的精確定位，避免出現(xiàn)較為嚴重的混亂無序問題。在當前高速公路超特長隧道施工過程監(jiān)測監(jiān)控中，技術人員應該優(yōu)化構建隧道人員精確定位系統(tǒng)，采用UWB 技術，定位精度優(yōu)于30cm識別速度300 張/s。UWB 又叫超寬帶（Ultra-Wideband）技術，不需要產生連續(xù)的高頻載波，僅僅需要產生一個時間間隔極短（小于1ns）的脈沖，便可通過天線進行發(fā)送，因此也稱作脈沖無線電（Impulse Radio，IR）?？梢酝ㄟ^改變脈沖的幅度、時間、相位進行加載，進而實現(xiàn)信息傳輸。在隧道定位中用到的UWB遵循802.15.4a 標準，在測距的時候，采用ToF(Time of Flight)的方式，計算A、B 兩點電磁波飛行的時間，通過時間計算出兩點之間的距離。在實際應用中，該系統(tǒng)表現(xiàn)出精度高、容量大、實時性好的特點，無漏卡現(xiàn)象，可以為管理人員提供實時定位、歷史軌跡回放、視頻聯(lián)動跟蹤、LED 大屏幕實時統(tǒng)計、與門禁復合開門、跟蹤定位指定人員、人車定位考勤、電子圍欄、行為分析、多卡判斷、災后急救、日常管理、智能巡檢等功能，可以幫助管理方查找和改進薄弱環(huán)節(jié)，防范施工安全事故的發(fā)生[6]。

3.4 應急語音通信

在高速公路超特長隧道施工過程中，監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)還應該高度關注語音通信，以便實現(xiàn)相互之間的有效溝通交流。因為超特長隧道內部沒有信號，無法通過傳統(tǒng)常規(guī)通信方式進行溝通交流，如此則需要構建專門的語音通信系統(tǒng)。比如，基于“迅時云”服務下的遠程IP 網絡通信系統(tǒng)就可以發(fā)揮出較大的應用價值，該系統(tǒng)由IP 電話主機、IP 語音終端（IP 話機、防爆電話等）、“迅時云”平臺三部分組成，三部分可分別獨立接入互聯(lián)網系統(tǒng)中，實現(xiàn)跨區(qū)域語音通話功能。為了更好地優(yōu)化應急語音通信應用效果，技術人員應該注重確保通信的穩(wěn)定可靠，避免在運行過程中出現(xiàn)較為嚴重的信息傳輸不暢、不準確等問題。對于應急語音通信系統(tǒng)的應用，技術人員往往還需要注重發(fā)揮其輔助作用，使之能夠為其他系統(tǒng)以及相關人員提供技術支持[7]。

3.5 步距監(jiān)測

高速公路超特長隧道施工過程監(jiān)測監(jiān)控還應該積極關注步距檢測，以便及時發(fā)現(xiàn)該方面可能出現(xiàn)的異常問題，便于及時針對相應問題進行處理，避免釀成嚴重安全事故。在相應步距監(jiān)測系統(tǒng)應用中，往往可以形成理想的實時監(jiān)測效果，對于安全步距真實數(shù)據(jù)予以實時顯示，進而則可以形成較為理想的現(xiàn)場安全管控效果。當然，這需要在項目中合理設置預警值，對于危險情況予以準確判斷，避免在預警方面出現(xiàn)較為嚴重的偏差問題。在該系統(tǒng)應用中，技術人員還應該切實做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析工作，除了要進行實時數(shù)據(jù)的準確分析，以判斷可能出現(xiàn)的安全隱患，往往還需要注重所有歷史記錄的匯總分析，以此更好地發(fā)揮施工管理的優(yōu)化輔助作用，最大程度地降低異常問題的出現(xiàn)概率。

4 結語

綜上所述，高速公路超特長隧道施工過程中切實做好監(jiān)測監(jiān)控工作極為必要，監(jiān)測監(jiān)控工作的開展有助于施工管理人員以及技術人員準確掌握施工現(xiàn)場實際狀況，進而規(guī)避各類事故的發(fā)生。在超特長隧道施工過程中進行監(jiān)測監(jiān)控時，技術人員應該遵循全面性、實時性、準確性以及輔助性原則，圍繞著視頻監(jiān)控、瓦斯監(jiān)測、精確人員定位、應急語音通信以及步距監(jiān)測等進行優(yōu)化配置，以提升監(jiān)測監(jiān)控效果，保障超特長隧道施工安全推進。