高速公路隧道施工安全信息化監(jiān)控技術(shù)分析

黨煒

中國(guó)水利水電第四工程局西南分局 新疆 昌吉 831100

道路建設(shè)的發(fā)展對(duì)于促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展具有極其重要的作用，道路建設(shè)作為交通建設(shè)的重要組成，必須以提升施工質(zhì)量為根本目標(biāo)并保障施工安全，建設(shè)出高質(zhì)量的公路隧道。在實(shí)際的建設(shè)過(guò)程中，隧道環(huán)境的特殊性為施工帶來(lái)了重重困難，大幅度增加了施工的危險(xiǎn)性，因此高速公路隧道施工一直被認(rèn)定為高風(fēng)險(xiǎn)施工工程。安全信息化監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用有助于保障施工過(guò)程安全，合理的應(yīng)用安全信息化監(jiān)控技術(shù)十分必要。

1 高速公路隧道施工特點(diǎn)

（1）不可預(yù)見(jiàn)因素多：在高速公路隧道施工過(guò)程中會(huì)遇見(jiàn)大量不可預(yù)見(jiàn)因素，其中以地質(zhì)條件不可預(yù)見(jiàn)最為常見(jiàn)。由于在隧道施工前，不能對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)情況做全面了解，如不可預(yù)見(jiàn)地下水、圍巖變化、瓦斯等，這些因素均將影響隧道施工的進(jìn)行。（2）隧道施工高風(fēng)險(xiǎn)性：因在隧道施工中對(duì)于地質(zhì)情況無(wú)法預(yù)見(jiàn)，所以隧道塌方事故十分常見(jiàn)，安全隱患較大。（3）隱蔽工程較多：隧道結(jié)構(gòu)與其他施工建設(shè)不同，因工程在地下進(jìn)行，所以十分重視工程的時(shí)效性，一般在一道工序完成后則及時(shí)的開(kāi)展第二道工序，而在此期間會(huì)存在許多的隱蔽工序，若隱蔽工序的質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，則將對(duì)后續(xù)的工程質(zhì)量造成影響。而在實(shí)際的檢查過(guò)程中，極容易忽略這些問(wèn)題并未能及時(shí)的進(jìn)行補(bǔ)救，從而使得整個(gè)隧道工程質(zhì)量降低。（4）較強(qiáng)的時(shí)效性：由于圍巖變化發(fā)展速度極快，且水文地質(zhì)條件也不容易掌握，因此只要在開(kāi)挖后，就需要做好及時(shí)處理準(zhǔn)備，時(shí)效性十分的強(qiáng)。此外，施工條件差等此類問(wèn)題也較為常見(jiàn)，這些問(wèn)題均影響著工程的實(shí)施[1]。

2 信息化監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用價(jià)值

施工安全管理一直備受重視，尤其在公路工程建設(shè)不斷加大的現(xiàn)代，安全管理更是被視為重中之重。由于特殊的隧道施工環(huán)境，如光線弱、空氣質(zhì)量差、噪音大等增加了隧道施工的危險(xiǎn)系數(shù)，此外隧道施工程序十分的復(fù)雜，在施工過(guò)程中也增加了安全管理事故發(fā)生可能性。安全信息化監(jiān)管技術(shù)的應(yīng)用有助于發(fā)現(xiàn)與解決施工過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題，因此在隧道施工中需要合理的運(yùn)用安全信息化監(jiān)管技術(shù)，可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中所存在的問(wèn)題，從而及時(shí)的對(duì)問(wèn)題進(jìn)行解決，保障工程質(zhì)量，提升安全性。

以往，我國(guó)與其他國(guó)家相比，道路隧道安全監(jiān)控體系的應(yīng)用存在一定的滯后性，也存在發(fā)展起步晚、發(fā)展不完善等問(wèn)題。而值得慶幸的是，在科技水平不斷提升的今日，隨著網(wǎng)絡(luò)信息的普及與應(yīng)用，現(xiàn)代傳感技術(shù)、信號(hào)分析處理技術(shù)等應(yīng)用也推動(dòng)著隧道施工安全信息管理的發(fā)展，使得我國(guó)的隧道施工安全信息化技術(shù)的水平達(dá)到了新的層次，使得施工安全管理有效性得到了顯著的提升。

3 隧道施工安全管理技術(shù)

3.1 施工安全信息化分析策略

目前，我國(guó)高速公路隧道中以新奧法施工技術(shù)最為常見(jiàn)，該技術(shù)的應(yīng)用體現(xiàn)了測(cè)量信息的重要性。該項(xiàng)施工技術(shù)為新型的技術(shù)，以錨桿與噴射混凝土為主要支護(hù)方式。該項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用可以保障洞室具有長(zhǎng)期穩(wěn)定性，并改變傳統(tǒng)的施工理念，不需要使用后壁混凝土結(jié)構(gòu)去支護(hù)松動(dòng)的圍巖，而將隧道巖體認(rèn)定為連續(xù)介質(zhì)，并在粘性理論、彈性理論、塑性理論的運(yùn)用下，在開(kāi)挖巖體后，在變位產(chǎn)生至巖體破壞這一時(shí)間內(nèi)，在圍巖上去建立出具有柔性、適用并緊貼圍巖、薄層的支護(hù)結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的后壁結(jié)構(gòu)相比，該種薄層不會(huì)影響圍巖原有承載力，此外，圍巖本身也成為支護(hù)結(jié)構(gòu)，支撐更為牢固。在量測(cè)信息分析中可及時(shí)的了解到圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的安全性及穩(wěn)定性，對(duì)于需要變更的地方能及時(shí)的作出調(diào)整，大大增加了施工的安全[2]。

隧道施工安全信息化分析主要有以下幾個(gè)步驟：（1）依照原本的施工方案對(duì)隧道斷面進(jìn)行挖掘，隨著撐子面的推進(jìn)則開(kāi)始對(duì)隧道施工的現(xiàn)場(chǎng)信息進(jìn)行測(cè)量，并依據(jù)測(cè)量?jī)?nèi)容選擇使用的測(cè)量?jī)x表，常用的測(cè)量?jī)x表包括收斂?jī)x、應(yīng)力盒等，這些儀器將對(duì)圍巖區(qū)域內(nèi)的唯一、支護(hù)結(jié)構(gòu)、圍巖應(yīng)用等作出測(cè)量。（2）在上述步驟完成后，則開(kāi)始對(duì)所得到的信息進(jìn)行分析，進(jìn)而對(duì)隧道圍巖與支護(hù)變形情況作出預(yù)測(cè)，依據(jù)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)與現(xiàn)有的條件，確定隧道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)變形的安全值。（3）將預(yù)測(cè)結(jié)果值于安全值進(jìn)行對(duì)比，分析其接近度，進(jìn)而判斷出隧道圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，在其穩(wěn)定性達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)后則可以繼續(xù)開(kāi)展后續(xù)的施工內(nèi)容；若預(yù)測(cè)值與安全值存在較大的偏差，則需引起高度重視作停工處理，由相關(guān)專業(yè)部門再次進(jìn)行專業(yè)性的綜合評(píng)估，去重新確定隧道施工安全性，若得不到肯定結(jié)果可進(jìn)行隧道開(kāi)挖施工工序的調(diào)整，或?qū)λ淼赖脑O(shè)計(jì)方案進(jìn)行調(diào)整，需以隧道施工安全性作為第一要義，后續(xù)工作必須在安全的基礎(chǔ)上進(jìn)行。

3.2 安全性評(píng)估指標(biāo)

在高速公路隧道施工過(guò)程中，圍巖變形安全值是最為重要的評(píng)估指標(biāo)之一，這一環(huán)節(jié)的評(píng)估可影響施工過(guò)程的整體安全性。目前而言，對(duì)于高速公路隧道施工中的隧道施工安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)以圍巖收斂變形量與圍巖收斂變形速率為主。而后與相關(guān)規(guī)范指標(biāo)中的數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，從而能夠推斷圍巖變形的穩(wěn)定性，加之專業(yè)人員的經(jīng)驗(yàn)而整體推斷施工現(xiàn)場(chǎng)的安全性。除此以外，施工現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量數(shù)據(jù)所繪制的曲線也可用于判斷隧道施工的安全性，由相關(guān)人員對(duì)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量、采集、分析，并將其繪制成曲線，由專業(yè)人員根據(jù)曲線的變化情況對(duì)圍巖變形的發(fā)展作出預(yù)判，進(jìn)而推斷隧道施工的安全性。在隧道施工的現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)中，則通過(guò)拱頂下沉與隧道周邊收斂情況為主要判斷依據(jù)，加之繪制曲線的變化程度，能夠更為準(zhǔn)確的判斷出隧道施工的安全性[3]。

4 信息化監(jiān)控技術(shù)在隧道施工中的應(yīng)用

4.1 監(jiān)測(cè)測(cè)量應(yīng)用

想要隧道工程能夠順利的完工，離不開(kāi)對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行分析與觀測(cè)。而信息化監(jiān)控技術(shù)中的監(jiān)控量測(cè)技術(shù)發(fā)揮了重要的作用，通過(guò)監(jiān)控量測(cè)技術(shù)，可以對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境進(jìn)行實(shí)施的監(jiān)測(cè)，并可以隨時(shí)了解施工進(jìn)度，這樣既能夠緩解安全管理的壓力，又能在一定程度上提高安全性，降低安全事故發(fā)生幾率。

新奧法技術(shù)是我國(guó)目前施工監(jiān)控量測(cè)中的主要運(yùn)用技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)經(jīng)過(guò)不斷的運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)積累，其中的“利用量測(cè)信息準(zhǔn)確保障施工安全”的技術(shù)措施也得到了充分的運(yùn)用，該項(xiàng)技術(shù)可以用于對(duì)隧道工程中的水文地質(zhì)條件進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，還可以對(duì)圍巖與支護(hù)的變形、壓力情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，運(yùn)用較為廣泛。在對(duì)所需要的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集反饋后，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析便可對(duì)支護(hù)參數(shù)修正的動(dòng)態(tài)反饋設(shè)計(jì)進(jìn)行重新結(jié)合，進(jìn)而調(diào)整信息化施工方式，使得整體的施工達(dá)到更為完美的狀態(tài)，尤其在安全性上得到了大幅度的提升。其具體運(yùn)用流程如下：（1）對(duì)隧道施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)進(jìn)行勘測(cè)，并結(jié)合相關(guān)的材料制定出科學(xué)的監(jiān)控測(cè)量方案。在后續(xù)的過(guò)程中，以之前勘測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，與實(shí)際的施工情況、監(jiān)控情況作出有效結(jié)合，在此過(guò)程中還需進(jìn)行地表觀測(cè)與地質(zhì)預(yù)測(cè)，需要時(shí)還可進(jìn)行開(kāi)挖從而驗(yàn)證預(yù)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性，加之測(cè)量圍巖支護(hù)結(jié)構(gòu)受力變形情況與觀測(cè)相應(yīng)的狀態(tài)結(jié)構(gòu)，對(duì)隧道施工的安全性進(jìn)行判斷，根據(jù)實(shí)際的情況不斷的調(diào)整相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)與應(yīng)急參數(shù)，使得隧道施工開(kāi)展更為安全與有序，使得整個(gè)施工進(jìn)程能夠持續(xù)的前進(jìn)。（2）對(duì)于枯地表下沉?xí)r測(cè)量的基本點(diǎn)，需要進(jìn)行2個(gè)埋設(shè)，主要目的是為了易于后期的測(cè)量比較，此外針對(duì)原始高程標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)的埋設(shè)應(yīng)與附近水準(zhǔn)點(diǎn)聯(lián)測(cè)。首先是確定測(cè)量點(diǎn)并在此處挖掘出長(zhǎng)、寬、高分別為20cm左右的正方體坑，在測(cè)量地表后以混凝土填充測(cè)量的周圍并壓實(shí)。在進(jìn)行測(cè)量時(shí)主要運(yùn)用水準(zhǔn)儀或全站儀。在對(duì)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行分析后獲取相應(yīng)的指標(biāo)，指標(biāo)如周邊相對(duì)位移值、周邊位移率和拱頂沉降等。（3） 以測(cè)量結(jié)果為依據(jù)，繪制出顯示位移測(cè)量與位移速度變化的曲線，在相應(yīng)的信息反饋后，有助于相關(guān)人員對(duì)隧道內(nèi)圍巖情況與其位移變化進(jìn)行了解，在隧道圍巖的變形中也能夠體現(xiàn)出圍巖在應(yīng)力調(diào)整狀態(tài)下重新形成平衡的過(guò)程中。經(jīng)過(guò)時(shí)間推移，將影響圍巖的穩(wěn)定性與變形量，在對(duì)斷面數(shù)據(jù)作出測(cè)量后也可用此來(lái)判斷測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性，在回歸分析后獲取位移量與時(shí)間的變化曲線，在變化規(guī)律下也可用來(lái)推斷圍巖的穩(wěn)定性。

隧道的施工過(guò)程中，需要對(duì)隧道周邊與拱頂下沉數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量。還需實(shí)時(shí)的觀測(cè)圍巖，看其是否發(fā)生方向改變與位移速度的改變，若最終下位移速度趨于穩(wěn)定則施工效果較好。有關(guān)人員需要對(duì)隧道洞內(nèi)與東外的觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢測(cè)，與現(xiàn)實(shí)的情況進(jìn)行結(jié)合，對(duì)錯(cuò)誤信息做好調(diào)整工作，以達(dá)到滿意的施工效果。此外，在數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)與收集過(guò)程中，還需保障所收集到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確完善，這樣才能保障數(shù)據(jù)采集分析的準(zhǔn)確性，也才能保障隧道施工的安全性。

4.2 人員定位應(yīng)用

通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳輸、定位軟件、感應(yīng)芯片與讀卡器等，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)隧道內(nèi)施工人員進(jìn)行定位，且定位準(zhǔn)確度極高。而施工人員進(jìn)行定位既能及時(shí)的了解到人員分布情況，又能推斷出當(dāng)前的施工進(jìn)度，此外，通過(guò)對(duì)人員進(jìn)行定位也可以對(duì)施工人員進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，方便對(duì)其進(jìn)行管理，這樣有助于提升施工效率，也能夠快速的發(fā)現(xiàn)施工過(guò)程中所存在的相關(guān)問(wèn)題，管理人員能夠?qū)λ嬖诘膯?wèn)題進(jìn)行方案制定，進(jìn)而快速的解決問(wèn)題，保障施工進(jìn)度。除此以外，人員定位除了上述應(yīng)用功能外，還可以對(duì)施工人員進(jìn)行考勤處理，方便對(duì)每日到崗人數(shù)進(jìn)行記錄，利于人員的管理。最為關(guān)鍵的是，一旦出現(xiàn)安全事故，定位系統(tǒng)可以快速的對(duì)人員進(jìn)行定位，使得救援人員能夠在最短的時(shí)間內(nèi)獲取待救援人員的位置，節(jié)約搜尋時(shí)間，保障施工人員的安全。由此可見(jiàn)，隧道施工人員管理中的人員定位應(yīng)用在推動(dòng)施工進(jìn)程、加強(qiáng)人員管理，保障人員安全等方面均具有較高的應(yīng)用價(jià)值。

4.3 空氣監(jiān)測(cè)應(yīng)用

隧道施工的環(huán)境問(wèn)題也頗為明顯，相同工作情況下，路面的施工因環(huán)境寬闊等原因所產(chǎn)生的粉塵可以及時(shí)的被風(fēng)吹散，施工人員不易將粉塵吸入至身體內(nèi)。而在隧道環(huán)境中，其工作的環(huán)境較常規(guī)路面則較為封閉，施工進(jìn)行中會(huì)產(chǎn)生較大的污染，施工人員也會(huì)在工作中吸入大量的粉塵，環(huán)境相對(duì)惡劣，也影響了施工人員的身體健康。此外，由于對(duì)隧道進(jìn)行施工時(shí)，可以干擾到其周圍的地質(zhì)條件，往往會(huì)對(duì)周圍的地質(zhì)條件，并有可能釋放出一定的有害氣體，而隧道施工時(shí)這些氣體不易排出，則在隧道內(nèi)進(jìn)行聚集，一旦達(dá)到一定的濃度，甚至可能威脅施工人員的生命。除了地質(zhì)條件受到影響所產(chǎn)生的有害氣體外，機(jī)械設(shè)備在施工過(guò)程中的應(yīng)用也會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的有害氣體，同樣威脅施工人員的身體健康，尤其對(duì)于無(wú)色無(wú)味的有毒氣體，在擴(kuò)散時(shí)不易被發(fā)掘，在一定程度后則可導(dǎo)致施工人員中毒，造成呼吸困難甚至窒息等危險(xiǎn)事件。因此需要對(duì)施工環(huán)境進(jìn)行空氣檢測(cè)，而信息化監(jiān)控設(shè)備中的空氣監(jiān)測(cè)器則產(chǎn)生相應(yīng)的作用，其可以對(duì)施工環(huán)境的空氣進(jìn)行樣本采集，并對(duì)其組成成分進(jìn)行分析反饋，若施工環(huán)境中的有害氣體超標(biāo)則可以及時(shí)的發(fā)出警報(bào)，引起施工人員的重視，進(jìn)而對(duì)施工人員進(jìn)行緊急的疏散，待空氣質(zhì)量合格后再進(jìn)行施工，大大的保障了施工人員的安全[4]。

4.4 語(yǔ)音交互應(yīng)用

語(yǔ)音交互即為語(yǔ)音對(duì)講，該技術(shù)運(yùn)用十分的廣泛，主要目的為加強(qiáng)施工人員與施工人員之間、施工人員與管理人員之間的交流，以便及時(shí)的解決問(wèn)題。在進(jìn)行隧道施工時(shí)，技術(shù)人員可通過(guò)語(yǔ)音對(duì)講對(duì)施工要點(diǎn)進(jìn)行講解，科學(xué)合理的保障施工進(jìn)度，提升施工規(guī)范。此外，通過(guò)語(yǔ)音對(duì)講也可以及時(shí)的發(fā)出警報(bào)信息，一較廣，也能夠同時(shí)接受相應(yīng)的情報(bào)，十分便捷。

5 信息化監(jiān)控技術(shù)應(yīng)用建議

5.1 提高信息化監(jiān)控技術(shù)水平

在建設(shè)行業(yè)中，信息化技術(shù)運(yùn)用相對(duì)的廣泛。在對(duì)于工程企業(yè)，其運(yùn)用整體水平則較低，未能引起足夠的重視。而設(shè)備配套也未能與時(shí)俱進(jìn)，相對(duì)老舊，運(yùn)用不合理。對(duì)于隧道施工工程而言，合理的運(yùn)用信息化監(jiān)控技術(shù)水平對(duì)于提升工程質(zhì)量，加快工程進(jìn)度具有極高的價(jià)值，因此需加強(qiáng)對(duì)信息化監(jiān)控技術(shù)的重視，推廣應(yīng)用，加強(qiáng)經(jīng)費(fèi)投入，與時(shí)俱進(jìn)，使得信息化監(jiān)控設(shè)施設(shè)備能夠合理的運(yùn)用至施工過(guò)程中，充分發(fā)揮價(jià)值。

5.2 培養(yǎng)應(yīng)用人員專業(yè)素養(yǎng)

“以人為本”的思想也應(yīng)當(dāng)貫徹至隧道施工工程中，專業(yè)的安全管理人員對(duì)于保障整體施工安全具有重要意義，既是必須，也是保障。但從我國(guó)的隧道施工情況看來(lái)，安全管理人員相對(duì)匱乏，部分安全管理人員也未能對(duì)信息化監(jiān)控技術(shù)有熟練的掌握，滿足現(xiàn)狀，不能得到提升。因此必須強(qiáng)化安全管理人員的自身素質(zhì)與自身專業(yè)水平，積極學(xué)習(xí)新型的管理技能，強(qiáng)化對(duì)信息化監(jiān)控技術(shù)的掌控，并能夠?qū)W以致用，充分發(fā)揮自身的價(jià)值，合理的運(yùn)用信息化監(jiān)控技術(shù)，為隧道施工安全貢獻(xiàn)出自己的一份力量。

5.3 認(rèn)知的轉(zhuǎn)變

在隧道施工中，信息化監(jiān)控技術(shù)雖然得到應(yīng)用也取得相應(yīng)的成效，但仍存在一定的問(wèn)題，如部分部門領(lǐng)導(dǎo)未能充分的了解該項(xiàng)技術(shù)。但值得注意的是，可以將信息化監(jiān)控技術(shù)視為隧道施工過(guò)程中必不可少的一部分，若不能加強(qiáng)對(duì)該項(xiàng)技術(shù)的重視，或不能及時(shí)的引進(jìn)更為先進(jìn)技術(shù)，那么會(huì)影響整個(gè)隧道施工的安全性，增加隧道施工的安全隱患，甚至引發(fā)相應(yīng)的安全事故。因此，需要相關(guān)部門改變以往的認(rèn)知，不僅需要對(duì)該項(xiàng)技術(shù)有所了解，更需要去學(xué)習(xí)更為先進(jìn)的技術(shù)，并為此制定一定的規(guī)范，保障該項(xiàng)技術(shù)在隧道施工過(guò)程中得以充分的應(yīng)用[5]。

6 結(jié)束語(yǔ)

在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的今日，不論在何種領(lǐng)域，都應(yīng)當(dāng)將安全生產(chǎn)作為第一要義。對(duì)于高速公路隧道施工而言，因其投入大、耗時(shí)長(zhǎng)、技術(shù)性高等原因，更是需要重視施工安全，保障施工質(zhì)量，否則一旦出現(xiàn)安全事故，不但會(huì)前功盡棄，同時(shí)也會(huì)對(duì)人員安全構(gòu)成威脅。高速公路隧道施工安全信息化監(jiān)控技術(shù)的運(yùn)用可以較好的解決這一問(wèn)題，其中所運(yùn)用到的監(jiān)控量測(cè)技術(shù)、人員的定位監(jiān)控技術(shù)、空氣質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)等能夠較好的保障施工人員的安全，進(jìn)而推動(dòng)工程的進(jìn)程，安全、高效的完成施工。但值得注意的是，在隧道施工過(guò)程中，其仍具備許多的不定因素，其施工過(guò)程的復(fù)雜性也不容小覷，因此相關(guān)人員需要不斷的強(qiáng)化自身素質(zhì)，學(xué)習(xí)更好的安全管理技術(shù)，使得工程能夠安全、高效的完成。