隧道施工监测信息化研究

隧道施工监测信息化研究

郑伟

郑伟

重庆新海纭建筑工程有限公司重庆400000

摘要：根据新奥法施工的基本要求，在隧道施工中对围岩形变的实时监控量测，其目的在于掌握围岩的动态形变情况，以对围岩稳定性作出评价；为确定初期支护的形式、支护参数和支护时间提供好根据；同时还可以了解初期支护结构的受力情况；还可以评价初期支护结构的合理性和安全性，为施工提供合理指导，以确保施工运营的安全。

关键词：隧道施工；监测信息化

1引言

长期以来，隧道工程在很大程度上是凭在实践基础之上得来的经验设计、施工的，虽然很多已经成为了国内外学术界以及岩土工程界所公认的设计、施工方法，但正确的方法应该是通过一定的力学计算，采用科学的经验方法，使隧道施工中的监控量测技术更为精准。然而取得准确的监测数据极其困难，因为人及设备处于复杂地质环境中，不确定、未知因素太多，这将直接影响现场监测人员的安全。因此，隧道工程监测信息化、系统化已成为必然趋势。

2国内现状研究

2.1北京市交通运行监测调度中心

北京市交通运行监测调度中心成立于2011年，是北京市综合交通运行监测协调体系的核心组成部分，实现了涵盖城市道路、高速公路、国省干线三大路网，轨道交通、地面公交、出租汽车三大市内交通方式，公路客运、铁路客运、民航客运三大城际交通方式的综合运行监测和协调联动，在综合交通的政府决策、行业监管、企业运营、百姓出行方面发挥了突出的作用。

2.2深圳市综合交通运行指挥中心

深圳市综合交通运行指挥中心为深圳市一体化综合交通运输体系提供技术支持和综合指挥调度协调平台，主要承担城市交通和全市综合交通运输体系的数据采集分析、运行监测、决策支持、信息发布等职责。中心形成数据分析“云中心”，实现为职能部门提供科学决策支持、为各辖区局和业务局提供有效监管手段、为评估考核企业提供精准的数据支撑、为百姓出行提供全面信息服务等功能。

2.3广州市交通信息指挥中心

广州市交通信息指挥中心于2008年3月成立，通过信息手段，全面收集汇总、分析处理交通运输行业信息，通过信息化手段加强交通行业管理和服务。

3隧道施工监测信息化系统设计理念

3.1总体目标

（1）实现对施工期间全过程的监控，实现工点全覆盖，保证所有相关监测数据纳入信息化管控；（2）数据的真实性是信息化的核心价值，依靠系统避免人为干预数据；（3）通过系统的过滤和筛选，为作业层和管理层提供有价值的数据，避免人工甄别数据耗时耗力、利用率低的缺点；（4）满足数据传输和发布即时性的需要；（5）满足信息交互的需要，监测管理过程其实就是监测信息交互闭合处理的过程，监测信息化管理系统将为此搭建一个平台。

3.2系统定位

系统定位为覆盖轨道交通监测全过程的专业软件，系统设计的主要依据为《城市轨道交通工程监测技术规范》、《工程测量规范》等规范，将标准化的测试流程集成到软件系统中，按照固定流程严格规范监测数据采集过程；根据规范要求进行预报警，消除人为瞒报迟报的风险；实现对监测“采集—运算—处理—分析—预警—消警”过程的流程化管理。

4隧道施工监测信息化研究

4.1监测信息的统计分析

现场的监控量测数据具有一定的离散性，因此量测数据在时间-位移图上的波动性比较强，为保证量测结果的可靠性和正确性，真正了解围岩的受力情况、形变规律和稳定性的状态，需要对监控量测数据数据进行回归分析。同时，位移-时间曲线是最能直接的反映围岩以及初期支护衬砌受力状态随时间的变化情况的分析图标，在监控量测的数据中也必须严格要求。

4.2量测数据的应用

为了削弱高程归化和高斯投影引起的长度变形，需要建立工程独立坐标系统，在较小的过程区域内，使得长度投影变形较小或者相互抵消，达到与实际测量接近或相等，从而不做或少做边长改正。根据现场监控量测获得的数据进行分析后，结合现场施工方面的信息，再与由经验和理论所建立的标准进行比较，若与预先设计指标基本相符，就可以继续施工；若是差别过大，就应修改设计，通常是加强或减弱初期支护参数，或者改变开挖方法和频率，改变施工方法，调整作业时间，以求隧道安全可靠，经济合理，尽量不要出现各种塌方事件，以及因此带来的人员和机械的危险。

4.3监控量测管理

根据《铁路隧道监控量测技术规程》的规定，极限相对位移值（U0）是指极限位移与两测点间的距离之比，具体来说就是拱顶下沉的变化值的最大值相对隧道高度的百分比、或者净空收敛的变化值的最大值相对隧道开挖宽度的百分比。一般都是U为实测位移值，U0为允许相对位移值（也叫极限值）。就是绝对不能超过的值，与这个值相对应的有三个管理等级，用来控制隧道的安全性及施工进度，技术方案。U0的算法是根据隧道宽度，围岩的脆塑性、及覆盖层厚度、围岩级别综合确定。极限相对位移值是一个经验统计值，主要用来结合变化速率去判断监控量测数据的可靠性，确定初期支护的稳定性，判断监控量测的结束时间等。

4.4监测预警处理及消警

预警的处理响应关乎工程安全和系统运用的成败，以某工点一红色预警的响应处理全过程为例：当系统出现红色预警后，由施工单位总工登入系统填写现场施工情况及拟采取的措施；由施工监测单位技术负责人登入系统填写需要补充的监测说明和现场巡视情况以及拟采取的加密观测措施；由监理单位总监代表和指挥部专业工程师登入系统了解详情填写意见，并确定召开现场分析会；参建各方参加现场分析会，并制定对策，施工单位根据分析会达成的一致意见进行现场处置，并在平台上更新处置进展和效果；施工监测单位对变形进行跟踪，若变形未得到控制，需填写相关建议保持预警等级不变；若变形趋稳，满足消警条件且各方达成一致意见后，由指挥部工程部专业工程师对红色预警进行平台消警，即降为绿色(正常状态)。通过上述流程实现了预警的闭合管理，较传统监测效率更高且有效避免了信息不对称的情况。

5隧道施工监测信息处理系统发展趋势

现阶段隧道监控量测发展的主要趋势如下：第一，远程控制。通过发达的网络技术远程控制监测数据，同时对若干监测点进行控制，不但提高效率，而且降低了相应成本。第二，迅速反馈。迅速反馈监测数据，并通过一定方法对数据进行分析与处理，在地下工程施工过程中，可以极可能做到对环境影响最小，保证工程质量。第三，数据要求严格。保证数据在规定范围内，不但对数据要求严格，而且对整个数据采集系统都做了很好的规定，使数据为工程所用。第四，后处理自动化。后处理自动化是监控内容的一部分，当前后处理自动化能力偏弱。面对各类的监测数据，应用自动化处理，往往较人工处理更为准确，速度更快，可迅速的反馈数据中存在的各种现象，为隧道工程施工量测技术提供了较为先进的技术。

6结束语

目前由于隧道施工的类别不同，围岩类型错综复杂，因此目前尚无统一的理论公式模型可以准确计算隧道各部位所承受的压力。因此监控量测就显得尤为必要。施工中的监控量测是施工安全的保障，在施工过程中必须按要求进行此项工作，并将结果做系统处理后及时反馈指导工作。

参考文献：

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