高速公路超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控要點(diǎn)研究

劉一飛

（中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

高速公路施工建設(shè)中遇到超特長(zhǎng)隧道施工任務(wù)時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)該對(duì)操作及管理工作都予以高度重視，確保施工技術(shù)應(yīng)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(shù)人員除了要重點(diǎn)規(guī)范施工技術(shù)操作，優(yōu)化質(zhì)量層面的施工效果，往往還需要重點(diǎn)做好整個(gè)施工過(guò)程的監(jiān)測(cè)監(jiān)控工作，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)所有異常問(wèn)題，營(yíng)造較為理想的現(xiàn)場(chǎng)施工作業(yè)環(huán)境，確保超特長(zhǎng)隧道施工更為安全有序，因此，相關(guān)研究極為必要。

1 項(xiàng)目概況

渝湘高速公路復(fù)線項(xiàng)目是《重慶市高速公路網(wǎng)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(kuò)能項(xiàng)目，對(duì)緩解G65 渝湘高速公路日益增長(zhǎng)的交通壓力，保障東南方向大通道的暢通至關(guān)重要，是重慶市市級(jí)重大建設(shè)項(xiàng)目，也是市政府督辦推進(jìn)的重點(diǎn)項(xiàng)目。該項(xiàng)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(yáng)和武隆至道真三段?？偼顿Y約645.77 億元，建設(shè)期(彭水隧道)6年。

渝湘復(fù)線彭水隧道為雙線超特長(zhǎng)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(shè)計(jì)速度80km/h，路基寬度25.5m，左線起訖里程為ZK147+647—ZK158+782，全長(zhǎng)11.135km，右線起訖里程為YK147+696—YK158+790，全長(zhǎng)11.094km。Ⅴ級(jí)圍巖占比15%，Ⅳ級(jí)圍巖占比36%，Ⅲ級(jí)圍巖占比49%，最大埋深約850m。洞門形式進(jìn)口為端墻式，出口為削竹式。隧道內(nèi)通風(fēng)采用機(jī)械通風(fēng)，后期采用巷道式通風(fēng)。主洞設(shè)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(nèi)聯(lián)絡(luò)和交通轉(zhuǎn)換帶，2 處景觀帶(每處長(zhǎng)150m)。設(shè)通風(fēng)斜井一座，采用無(wú)軌運(yùn)輸形式輔助施工，起訖里程為XJK0+000—XJK1+925(全長(zhǎng)1925m)。內(nèi)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(jìn)口3984m。設(shè)通風(fēng)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(zhǎng)隧道施工過(guò)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控原則

2.1 全面性原則

高速公路超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控應(yīng)該遵循全面性原則，要求針對(duì)超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程中涉及的所有區(qū)域進(jìn)行全面監(jiān)測(cè)，避免出現(xiàn)任何監(jiān)測(cè)漏洞?；诖?，在監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)布置中，技術(shù)人員應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注所有監(jiān)測(cè)監(jiān)控目標(biāo)區(qū)域，尤其是在相關(guān)監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)施應(yīng)用中，更是需要高度關(guān)注所有設(shè)施的監(jiān)測(cè)監(jiān)控范圍，盡量確保多個(gè)監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)施應(yīng)用后，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)于超特長(zhǎng)隧道內(nèi)部各個(gè)區(qū)域的全面兼顧。伴隨著超特長(zhǎng)隧道的施工進(jìn)程，監(jiān)測(cè)監(jiān)控全面性也需要調(diào)整，以確保更好地發(fā)揮出理想的監(jiān)測(cè)監(jiān)控價(jià)值[1]。

2.2 實(shí)時(shí)性原則

高速公路超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控還應(yīng)該遵循實(shí)時(shí)性原則，以便動(dòng)態(tài)獲取施工現(xiàn)場(chǎng)的所有信息資料，避免監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息資料出現(xiàn)較為嚴(yán)重的滯后性問(wèn)題?；诖?，應(yīng)該對(duì)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)予以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)化布置和應(yīng)用，以確保相應(yīng)系統(tǒng)可以緊隨施工過(guò)程實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)獲取施工所需要的所有信息資料，尤其是在監(jiān)測(cè)監(jiān)控設(shè)施布置上，更是需要實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)調(diào)整，避免出現(xiàn)與施工進(jìn)程脫節(jié)的問(wèn)題。所有監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息資料的傳遞同樣也需要考慮實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)性特點(diǎn)，以確保相應(yīng)信息資料得到及時(shí)運(yùn)用，尤其是對(duì)于一些直接和超特長(zhǎng)隧道施工安全掛鉤的因素，更是需要注重實(shí)時(shí)應(yīng)用。比如瓦斯監(jiān)測(cè)，必須確保其能實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)反饋各個(gè)區(qū)域的瓦斯氣體含量，避免因?yàn)樵擁?xiàng)數(shù)據(jù)信息的滯后，威脅超特長(zhǎng)隧道施工的安全性[2]。

2.3 準(zhǔn)確性原則

高速公路超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控還應(yīng)該重點(diǎn)遵循準(zhǔn)確性原則，避免監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)出現(xiàn)較為嚴(yán)重的偏差問(wèn)題，影響監(jiān)測(cè)監(jiān)控價(jià)值。超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控工作往往面臨著較高的要求，很多監(jiān)測(cè)監(jiān)控結(jié)果對(duì)于施工項(xiàng)目都會(huì)產(chǎn)生較大影響，也是施工管理人員進(jìn)行決策和項(xiàng)目管控的重要依據(jù)，因此需要確保其準(zhǔn)確可靠。

比如，在超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程中，需要準(zhǔn)確監(jiān)測(cè)二襯防水板臺(tái)車到掌子面的距離，以便及時(shí)了解該距離是否在安全范圍內(nèi)，一旦該距離處于明顯不安全范圍則及時(shí)預(yù)警，以避免準(zhǔn)確性不足帶來(lái)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(zhǎng)隧道施工過(guò)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控還應(yīng)該體現(xiàn)輔助性原則，確保監(jiān)測(cè)監(jiān)控信息資料得以充分應(yīng)用，而不是僅僅局限于監(jiān)測(cè)監(jiān)控，這也是確保相應(yīng)監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)得以發(fā)揮理想應(yīng)用價(jià)值的關(guān)鍵所在。超特長(zhǎng)隧道監(jiān)測(cè)監(jiān)控是為了輔助施工建設(shè)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(zhǎng)隧道施工的有序開展。比如在超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程中，對(duì)各類危險(xiǎn)氣體的監(jiān)測(cè)，一旦發(fā)現(xiàn)異常問(wèn)題，就需要及時(shí)預(yù)警并輔助管理人員啟動(dòng)相關(guān)通風(fēng)系統(tǒng)，有效處理危險(xiǎn)氣體，營(yíng)造安全的施工環(huán)境[4]。

3 高速公路超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控要點(diǎn)

3.1 視頻監(jiān)控

高速公路超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控中，視頻監(jiān)控是比較重要的手段，也是當(dāng)前應(yīng)用較為成熟的方式，技術(shù)人員應(yīng)該借助于視頻監(jiān)控方式，實(shí)時(shí)獲取超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程中的各方面信息，由此更好地優(yōu)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控效果。在現(xiàn)階段高速公路超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程中應(yīng)用視頻監(jiān)控方式時(shí)，移動(dòng)式無(wú)線遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用較為常見(jiàn)，其可以較好地實(shí)現(xiàn)施工現(xiàn)場(chǎng)視頻素材的實(shí)時(shí)獲取和傳遞，從而優(yōu)化監(jiān)測(cè)監(jiān)控效果。移動(dòng)式無(wú)線遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)由視頻監(jiān)控?cái)z像頭采集數(shù)據(jù)，經(jīng)網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器對(duì)采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行H.265 編碼壓縮，然后將壓縮后的數(shù)據(jù)包以IP 報(bào)文格式通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。登錄視頻平臺(tái)后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)接入設(shè)備的遠(yuǎn)程控制、前端網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器配置，并進(jìn)行用戶終端授權(quán)與安全認(rèn)證管理。當(dāng)然，為了更好地優(yōu)化視頻監(jiān)控效果，技術(shù)人員應(yīng)該重點(diǎn)基于超特長(zhǎng)隧道施工狀況，在現(xiàn)場(chǎng)合理布置視頻監(jiān)控設(shè)備，且應(yīng)該伴隨著施工過(guò)程進(jìn)行視頻監(jiān)控設(shè)備的實(shí)時(shí)調(diào)整，以便更好地優(yōu)化獲取的相關(guān)視頻素材，順利完成施工過(guò)程的監(jiān)測(cè)監(jiān)控任務(wù)。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用中，技術(shù)人員除了要注重硬件方面的優(yōu)化配置應(yīng)用，往往還需要高度關(guān)注大量視頻素材的分析，如引入先進(jìn)的自動(dòng)化分析技術(shù)，準(zhǔn)確分析監(jiān)控到的異常信息，進(jìn)而予以自動(dòng)化預(yù)警和處理，以此更好地優(yōu)化超特長(zhǎng)隧道施工管控效果[5]。

3.2 瓦斯監(jiān)測(cè)

高速公路超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控還需要重點(diǎn)關(guān)注可能存在的風(fēng)險(xiǎn)因素，尤其是對(duì)于可能影響施工安全的因素，更是需要進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，以便及時(shí)采取合理的防控策略，降低安全事故發(fā)生概率。在超特長(zhǎng)隧道內(nèi)進(jìn)行瓦斯監(jiān)測(cè)時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)該合理布置隧道瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，由此獲取全部施工區(qū)域的瓦斯分布狀況，及時(shí)反饋監(jiān)測(cè)到的異常問(wèn)題，以保證現(xiàn)場(chǎng)施工人員的安全。其工作流程為：隧道瓦斯監(jiān)測(cè)系統(tǒng)前端通過(guò)各類傳感器將監(jiān)測(cè)點(diǎn)采集的數(shù)據(jù)傳送給無(wú)線綜合參數(shù)信號(hào)處理器—信號(hào)處理器將信號(hào)發(fā)送給二襯臺(tái)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(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器—網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器通過(guò)遠(yuǎn)程無(wú)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(hào)傳輸給施工現(xiàn)場(chǎng)工控機(jī)—工控機(jī)經(jīng)過(guò)軟件智能處理后實(shí)時(shí)顯示于LED 大屏幕—管理人員通過(guò)LED 大屏幕了解到瓦斯的異常信息后及時(shí)啟動(dòng)通風(fēng)設(shè)施。

3.3 精確人員定位

在高速公路超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程中，監(jiān)測(cè)監(jiān)控還應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注所有人員的精確定位，避免出現(xiàn)較為嚴(yán)重的混亂無(wú)序問(wèn)題。在當(dāng)前高速公路超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控中，技術(shù)人員應(yīng)該優(yōu)化構(gòu)建隧道人員精確定位系統(tǒng)，采用UWB 技術(shù)，定位精度優(yōu)于30cm識(shí)別速度300 張/s。UWB 又叫超寬帶（Ultra-Wideband）技術(shù)，不需要產(chǎn)生連續(xù)的高頻載波，僅僅需要產(chǎn)生一個(gè)時(shí)間間隔極短（小于1ns）的脈沖，便可通過(guò)天線進(jìn)行發(fā)送，因此也稱作脈沖無(wú)線電（Impulse Radio，IR）?？梢酝ㄟ^(guò)改變脈沖的幅度、時(shí)間、相位進(jìn)行加載，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)信息傳輸。在隧道定位中用到的UWB遵循802.15.4a 標(biāo)準(zhǔn)，在測(cè)距的時(shí)候，采用ToF(Time of Flight)的方式，計(jì)算A、B 兩點(diǎn)電磁波飛行的時(shí)間，通過(guò)時(shí)間計(jì)算出兩點(diǎn)之間的距離。在實(shí)際應(yīng)用中，該系統(tǒng)表現(xiàn)出精度高、容量大、實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn)，無(wú)漏卡現(xiàn)象，可以為管理人員提供實(shí)時(shí)定位、歷史軌跡回放、視頻聯(lián)動(dòng)跟蹤、LED 大屏幕實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)、與門禁復(fù)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(zāi)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(jìn)薄弱環(huán)節(jié)，防范施工安全事故的發(fā)生[6]。

3.4 應(yīng)急語(yǔ)音通信

在高速公路超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程中，監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)還應(yīng)該高度關(guān)注語(yǔ)音通信，以便實(shí)現(xiàn)相互之間的有效溝通交流。因?yàn)槌亻L(zhǎng)隧道內(nèi)部沒(méi)有信號(hào)，無(wú)法通過(guò)傳統(tǒng)常規(guī)通信方式進(jìn)行溝通交流，如此則需要構(gòu)建專門的語(yǔ)音通信系統(tǒng)。比如，基于“迅時(shí)云”服務(wù)下的遠(yuǎn)程IP 網(wǎng)絡(luò)通信系統(tǒng)就可以發(fā)揮出較大的應(yīng)用價(jià)值，該系統(tǒng)由IP 電話主機(jī)、IP 語(yǔ)音終端（IP 話機(jī)、防爆電話等）、“迅時(shí)云”平臺(tái)三部分組成，三部分可分別獨(dú)立接入互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)跨區(qū)域語(yǔ)音通話功能。為了更好地優(yōu)化應(yīng)急語(yǔ)音通信應(yīng)用效果，技術(shù)人員應(yīng)該注重確保通信的穩(wěn)定可靠，避免在運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)較為嚴(yán)重的信息傳輸不暢、不準(zhǔn)確等問(wèn)題。對(duì)于應(yīng)急語(yǔ)音通信系統(tǒng)的應(yīng)用，技術(shù)人員往往還需要注重發(fā)揮其輔助作用，使之能夠?yàn)槠渌到y(tǒng)以及相關(guān)人員提供技術(shù)支持[7]。

3.5 步距監(jiān)測(cè)

高速公路超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控還應(yīng)該積極關(guān)注步距檢測(cè)，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)該方面可能出現(xiàn)的異常問(wèn)題，便于及時(shí)針對(duì)相應(yīng)問(wèn)題進(jìn)行處理，避免釀成嚴(yán)重安全事故。在相應(yīng)步距監(jiān)測(cè)系統(tǒng)應(yīng)用中，往往可以形成理想的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)效果，對(duì)于安全步距真實(shí)數(shù)據(jù)予以實(shí)時(shí)顯示，進(jìn)而則可以形成較為理想的現(xiàn)場(chǎng)安全管控效果。當(dāng)然，這需要在項(xiàng)目中合理設(shè)置預(yù)警值，對(duì)于危險(xiǎn)情況予以準(zhǔn)確判斷，避免在預(yù)警方面出現(xiàn)較為嚴(yán)重的偏差問(wèn)題。在該系統(tǒng)應(yīng)用中，技術(shù)人員還應(yīng)該切實(shí)做好數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析工作，除了要進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(wèn)題的出現(xiàn)概率。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，高速公路超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程中切實(shí)做好監(jiān)測(cè)監(jiān)控工作極為必要，監(jiān)測(cè)監(jiān)控工作的開展有助于施工管理人員以及技術(shù)人員準(zhǔn)確掌握施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況，進(jìn)而規(guī)避各類事故的發(fā)生。在超特長(zhǎng)隧道施工過(guò)程中進(jìn)行監(jiān)測(cè)監(jiān)控時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)該遵循全面性、實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性以及輔助性原則，圍繞著視頻監(jiān)控、瓦斯監(jiān)測(cè)、精確人員定位、應(yīng)急語(yǔ)音通信以及步距監(jiān)測(cè)等進(jìn)行優(yōu)化配置，以提升監(jiān)測(cè)監(jiān)控效果，保障超特長(zhǎng)隧道施工安全推進(jìn)。