特長公路隧道施工過程安全監(jiān)控研究的需求分析

　　摘要：隧道的施工過程由于受地質(zhì)災害等影響一直以來存較大安全隱患，特長公路隧道由于其復雜性尤甚。隧道施工過程安全監(jiān)控研究已取得較大突破，本文客觀論述了已有隧道施工過程安全監(jiān)控技術(shù)，并研究了已有技術(shù)的局限性，為實現(xiàn)隧道施工地質(zhì)災害的實時超前預報和全過程的安全監(jiān)控和預警，分析了特長公路隧道施工過程安全監(jiān)控研究的需求。
　　Abstract： Because of the geological disasters and other factors， the construction process of tunnels always exists a major hidden safety issue， particularly the extra long highway tunnels due to their complexity. The research on safety monitoring of tunnel construction process has made great breakthroughs. This article objectively discusses the existing tunnel construction process safety monitoring technology， and studies the limitations of existing technologies. In order to achieve real-time advance prediction of tunnel construction geological disasters and the entire process safety monitoring and early warning， the need for research on the safety monitoring of the construction process of extra-long highway tunnels is analyzed.
　　關(guān)鍵詞：特長公路隧道；施工過程；安全監(jiān)控
　　Key words： extra long highway tunnel；construction process；safety monitoring
　　中圖分類號：U456.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）14-0111-02

0 引言

　　隧道的施工安全一直是關(guān)系工程質(zhì)量、進度、投資和正常運營的首要問題，但隧道工程的地質(zhì)災害依舊存在并較為普遍。如成昆線全線有415座隧道，在施工期間約25座隧道發(fā)生過較大型坍方，93.5%發(fā)生水害、塌陷、巖爆等；由于隧道服役環(huán)境相對較差，長期受地下水侵蝕，圍巖流變、富水地層的高水壓等原因，運營期間的隧道安全風險也較大，安全事故也時有發(fā)生。穿越地形及地質(zhì)條件復雜的秦嶺、大巴山、云貴高原的鐵路線上的隧道，在施工中都發(fā)生過大量規(guī)模不等的坍方、涌突水等地質(zhì)災害。
　　這些事故一旦發(fā)生，輕則影響工期及投資，重則造成人員傷亡甚至工程失敗，而且事故處理難度大。一般在隧道建設期處理此類事故，往往都是處于非常被動的應急處理狀態(tài)，對社會造成負面影響。隧道安全問題主要是施工中的地質(zhì)災害引起的，而這些潛在地質(zhì)災害在施工前很難準確判別。因此，開展隧道施工過程安全監(jiān)控已成為亟待解決的工程現(xiàn)實問題。

1 特長公路隧道施工過程安全監(jiān)控研究現(xiàn)狀

　　1.1 隧道施工地質(zhì)災害超前預報技術(shù)
　　為更有效地掌握隧道施工期間的地質(zhì)情況，減少或預防地質(zhì)災害的發(fā)生，國內(nèi)外學者已在隧道施工過程中的超前探測及地質(zhì)預報方面的研究取得了較為豐碩的成果，涌現(xiàn)了多種地質(zhì)預報方法[1]�？傮w而言，可分為兩大類：地質(zhì)分析法和地球物理法。地質(zhì)分析法包括工程地質(zhì)調(diào)查、超前導洞法、超前水平鉆孔法等，地球物理法包括地震反射類（如隧道地震預報TSP，隧道反射成像TRT，極小偏移距地震波法等）、電磁類（如地質(zhì)雷達GPR，隧道瞬變電磁法等）、電法類（如激發(fā)極化法、電阻率法等）以及其他方法（如紅外探水等）。由于受各種條件限制，不同的地質(zhì)預報方法都有其適用范圍和特點，近些年來，從單一預測方法到綜合超前地質(zhì)預報技術(shù)均已引起人們的重視，并開展了較為廣泛的研究[2]。
　　單一預報方法對地質(zhì)預報的準確度并不十分可靠，目前，尚未有某種預報方法能應對各種地質(zhì)缺陷，因此，結(jié)合多種地質(zhì)預報技術(shù)，開展綜合地質(zhì)預報是實現(xiàn)定量化預報的有效途徑。在綜合地質(zhì)預報方面，曲海峰等[3]以地面地質(zhì)調(diào)查法、地質(zhì)雷達、TSP三種超前地質(zhì)預報技術(shù)為手段，基于系統(tǒng)論的觀點建立了綜合超前預報方法。李術(shù)才等[4]開發(fā)了陸地聲納第三代儀器和全空間地質(zhì)雷達處理解釋系統(tǒng)，優(yōu)化了對水的判斷準則和綜合超前地質(zhì)預報流程，提出了地質(zhì)災害的四色預警機制，在多個工程中得到了成功應用。
　　1.2 隧道施工過程安全監(jiān)控與預警技術(shù)
　　隧道工程施工由于其隱蔽性、不確定性和多變化性等特點，施工難度大，易造成安全事故，嚴重影響施工進度、質(zhì)量和安全。監(jiān)控量測作為隧道施工的關(guān)鍵要素，是確保施工的重要手段。目前，國內(nèi)外隧道界從監(jiān)控量測內(nèi)容設計、測試儀器研發(fā)、監(jiān)控數(shù)據(jù)分析與預測，到監(jiān)控量測系統(tǒng)的開發(fā)應用，開展了大量的工作，取得了一些有實用價值的研究成果。
　　隧道施工的安全監(jiān)控，主要通過構(gòu)建隧道施工安全監(jiān)控系統(tǒng)來實施。如王浩等[5]研制了一套基于地理信息系統(tǒng)（GIS）的“隧道施工期間信息管理系統(tǒng)”。朱合華等[6]建立了隧道施工實時監(jiān)測信息管理系統(tǒng)，有效實現(xiàn)了監(jiān)測信息可視化。伍毅敏[7]應用激光技術(shù)、單片機技術(shù)和通信技術(shù)開發(fā)了隧道位移實時監(jiān)測系統(tǒng)，實現(xiàn)了隧道位移的高精度、自動、實時和遠程量測，還采用灰色預測理論進行隧道位移發(fā)展預測。張國強[8]提出了基于GPRS傳輸?shù)乃淼缹崟r監(jiān)測系統(tǒng)的設計方案，并結(jié)合現(xiàn)場監(jiān)控量測結(jié)果、數(shù)值模擬和基于時序立體數(shù)據(jù)表提出了隧道結(jié)構(gòu)安全實時監(jiān)測評價標準。李亮[9]開發(fā)了基于Web的瀏覽器/服務器架構(gòu)（即B/S架構(gòu)）的隧道施工監(jiān)控數(shù)據(jù)管理分析系統(tǒng)，實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)分析圖形可視化設計和互聯(lián)網(wǎng)聯(lián)機操作的功能。武勝林、李靜等[10，11]基于Access數(shù)據(jù)庫技術(shù)和GTS測量技術(shù)，研發(fā)了隧道監(jiān)控量測自動預警管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了隧道監(jiān)控量測數(shù)據(jù)信息化管理和預警預報。

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