隧道信息化遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)范文

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摘要

首先介紹了監(jiān)控量測(cè)信息化遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)組成及其工作流程;然后以成貴鐵路高風(fēng)險(xiǎn)隧道中的老房子隧道監(jiān)控量測(cè)為依托，系統(tǒng)闡述了信息化遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)工作方法以及現(xiàn)場(chǎng)操作步驟，實(shí)現(xiàn)了隧道監(jiān)控量測(cè)信息化基于互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，對(duì)使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)一些問(wèn)題，提出措施及時(shí)解決;最后總結(jié)了該技術(shù)在實(shí)施過(guò)程中應(yīng)注意的事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞

高風(fēng)險(xiǎn)鐵路隧道；監(jiān)控量測(cè)；APP平臺(tái)；工作流程；現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

1概述

新建成貴鐵路CGZQSG-8標(biāo)段老房子隧道位于四川省宜賓市興文縣麒麟鄉(xiāng)境內(nèi)，全長(zhǎng)6423m，起止里程D4K248+323～D4K254+746，按客運(yùn)專線雙線隧道設(shè)計(jì)，線間距為4．6m，設(shè)計(jì)時(shí)速為250km。中鐵十六局承擔(dān)老房子隧道進(jìn)口工區(qū)正洞及平導(dǎo)施工，進(jìn)口工區(qū)正洞位于半徑R=7000m的右偏曲線上，線路坡度為20‰上坡，起止里程D4K248+323～D4K252+465，全長(zhǎng)4142m。隧道于D4K248+317～D4K252+025段線路前進(jìn)方向右側(cè)35m設(shè)置平導(dǎo)1座，長(zhǎng)3696m，平導(dǎo)內(nèi)共設(shè)9個(gè)橫通道與主洞相連。隧道主要穿越地層巖性為砂巖、泥巖、泥質(zhì)砂巖夾炭質(zhì)頁(yè)巖和煤層及灰?guī)r、白云巖和頁(yè)巖，為高瓦斯隧道，隧道初始風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定為“高度”。該隧道是成貴鐵路高風(fēng)險(xiǎn)隧道之一，不良地質(zhì)主要有巖溶、圍巖變形、有毒有害氣體、巖堆和順層、斷層破碎帶及危巖落石。成貴鐵路大部分隧道設(shè)計(jì)為雙線寬體隧道，橫向跨度較大，若采用傳統(tǒng)的接觸量測(cè)方法對(duì)隧道進(jìn)行凈空收斂和拱頂下沉的監(jiān)測(cè)，不僅效率低而且精度差，有時(shí)甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)。因此，成貴鐵路客專公司要求全線隧道監(jiān)控量測(cè)必須使用信息化遠(yuǎn)程監(jiān)控新技術(shù)，這是基于全站儀自由測(cè)站［1］及互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的非接觸量測(cè)方法即實(shí)現(xiàn)信息化遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)［2］。

2遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)簡(jiǎn)介

2．1系統(tǒng)組成(1)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng):測(cè)量人員、全站儀、斷面觀測(cè)點(diǎn)、測(cè)量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。(2)數(shù)據(jù)信息傳輸系統(tǒng):手持傳輸設(shè)備或智能手機(jī)、施工檢測(cè)信息管理平臺(tái)APP。(3)數(shù)據(jù)信息統(tǒng)計(jì)及分析系統(tǒng):網(wǎng)絡(luò)、施工檢測(cè)信息管理平臺(tái)APP、電腦或智能手機(jī)。(4)客戶端數(shù)據(jù)查詢及報(bào)警系統(tǒng):數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器、施工檢測(cè)信息管理平臺(tái)APP、電腦或智能手機(jī)。

2．2手機(jī)APP應(yīng)用程序主要功能簡(jiǎn)介(1)下載信息模塊:從服務(wù)器將電腦客戶端所建立斷面基本信息，更新到手機(jī)APP里。(2)監(jiān)控量測(cè)模塊:同步顯示全站儀現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量全過(guò)程，確認(rèn)數(shù)據(jù)無(wú)誤后，保存數(shù)據(jù)。(3)上傳數(shù)據(jù)模塊:將保存的觀測(cè)數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器，服務(wù)器開(kāi)始處理數(shù)據(jù)。(4)今日預(yù)警模塊:查詢本標(biāo)段所有隧道今天觀測(cè)點(diǎn)預(yù)警統(tǒng)計(jì)。(5)條件查詢功能:分為量測(cè)斷面數(shù)據(jù)查詢和預(yù)警查詢。(6)特別關(guān)注模塊:設(shè)置重點(diǎn)關(guān)注的隧道量測(cè)斷面，是對(duì)條件查詢功能的一個(gè)細(xì)化，不必每次都要按條件查詢每一個(gè)斷面，更快捷方便。

2．3系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)(1)確保測(cè)量數(shù)據(jù)的真實(shí)性。(2)快速測(cè)量、快速反饋量測(cè)結(jié)果，快速報(bào)警。(3)自動(dòng)化程度較高，信息直觀化。(4)專業(yè)技術(shù)人員、項(xiàng)目部管理人員、業(yè)主單位和監(jiān)理單位都能隨時(shí)隨地掌握隧道圍巖變形情況，隧道施工的整體安全系數(shù)得到顯著提高。

2．4實(shí)施方案在隧道凈空收斂和拱頂下沉量測(cè)中，測(cè)點(diǎn)采用膜片式回復(fù)反射器作為測(cè)點(diǎn)靶標(biāo)，靶標(biāo)粘附在預(yù)埋件上，將預(yù)埋件埋入隧道圍巖，并使貼有反射膜片的一面朝向隧道出口，使其面向隧道中線;將全站儀置于隧道中線附近適當(dāng)位置，采用極坐標(biāo)測(cè)量法，直接對(duì)不同斷面上的各監(jiān)測(cè)點(diǎn)標(biāo)志進(jìn)行觀測(cè)，精確照準(zhǔn)反射膜片和接收到反射信號(hào)，獲取各監(jiān)測(cè)點(diǎn)在任意站心坐標(biāo)系下的空間三維坐標(biāo)［3］;通過(guò)設(shè)備傳輸系統(tǒng)上傳到互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，即隧道施工監(jiān)測(cè)信息管理平臺(tái)系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析［4］，即利用各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的空間三維坐標(biāo)，間接計(jì)算得到同一斷面上各監(jiān)測(cè)點(diǎn)間的相對(duì)位置關(guān)系，并通過(guò)比較不同監(jiān)測(cè)周期相同監(jiān)測(cè)點(diǎn)間的相對(duì)位置關(guān)系的差異，來(lái)真實(shí)反映隧道施工期間的圍巖凈空收斂及拱頂下沉變化量，并預(yù)警信息，該系統(tǒng)通過(guò)用戶終端進(jìn)行查詢，并有短信報(bào)警功能［5］。

2．5工作流程及內(nèi)容

2．5．1工作流程

2．5．2工作流程說(shuō)明(1)在電腦客戶端增加斷面工程樹(shù)，并上傳到云端服務(wù)器。(2)通過(guò)藍(lán)牙將手機(jī)與全站儀連接，并觀測(cè)斷面，確認(rèn)數(shù)據(jù)無(wú)誤后上傳至服務(wù)器。(3)在電腦或手機(jī)上登錄隧道施工檢測(cè)信息管理平臺(tái)可以進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢，平臺(tái)自動(dòng)比對(duì)進(jìn)行分析，提供短信預(yù)警信息。(4)將服務(wù)器中的斷面信息下載至手機(jī)當(dāng)中，以便使用。(5)無(wú)預(yù)警則正常施工，并繼續(xù)觀測(cè)。(6)出現(xiàn)紅黃色預(yù)警時(shí)，按級(jí)別采取處理措施。安全等級(jí)及處理措施見(jiàn)表1。

3信息化監(jiān)控技術(shù)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

3．1資源配備

3．1．1人員配備項(xiàng)目部成立監(jiān)控量測(cè)小組，項(xiàng)目總工任組長(zhǎng)，測(cè)量隊(duì)隊(duì)長(zhǎng)和工程部部長(zhǎng)任副組長(zhǎng)，專職測(cè)量員3人。3．1．2儀器配備老房子隧道為高瓦斯隧道。儀器的配備嚴(yán)格按照《鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范》［6］和監(jiān)理工程師審批后的施工組織設(shè)計(jì)［7］中監(jiān)控量測(cè)方案進(jìn)行配備［8］。儀器配置見(jiàn)表2。

3．2老房子隧道監(jiān)控量測(cè)

3．2．1監(jiān)控量測(cè)斷面選擇老房子隧道D4K249+440～D4K249+900為Ⅳ級(jí)圍巖，深埋，巖性以砂巖地層含煤層為主，巖層平緩，其浸水易軟化，巖性軟，施工開(kāi)挖洞頂易發(fā)生坍塌，采用三臺(tái)階法施工，選擇D4K249+610為代表性監(jiān)控量測(cè)斷面［9］。(1)埋設(shè)時(shí)間選擇:開(kāi)挖完成后，初期支護(hù)施工前在同一斷面埋設(shè)拱頂和拱腰量測(cè)點(diǎn)。(2)測(cè)點(diǎn)埋設(shè):采用22螺紋鋼，一端用切割機(jī)削成斜面，貼上反光膜，另一端埋入圍巖深度40～45cm。(3)初始觀測(cè)時(shí)間:測(cè)點(diǎn)埋設(shè)完成后立即進(jìn)行初始觀測(cè)，然后按量測(cè)規(guī)范要求頻次進(jìn)行觀測(cè)。

3．2．2斷面信息建立(1)成貴鐵路隧道施工監(jiān)測(cè)信息管理平臺(tái)是中鐵西南科學(xué)研究院在前期開(kāi)發(fā)的隧道施工監(jiān)測(cè)信息管理軟件基礎(chǔ)上升級(jí)的V3．0版。主要功能有數(shù)據(jù)分析、預(yù)警信息查詢、預(yù)警信息處理、預(yù)警短信等。(2)登錄成貴鐵路隧道施工監(jiān)測(cè)信息管理平臺(tái)，在已經(jīng)建成全線隧道名稱中找到老房子隧道，建立觀測(cè)斷面信息，并按圍巖級(jí)別設(shè)置量測(cè)變形極限值，完善斷面其余信息(監(jiān)測(cè)人，建立斷面時(shí)間信息等)。(3)手機(jī)通過(guò)掃描二維碼安裝成貴鐵路隧道施工監(jiān)測(cè)信息管理平臺(tái)APP。

3．2．3量測(cè)數(shù)據(jù)上傳及分析(1)將全站儀藍(lán)牙和手機(jī)藍(lán)牙匹配后，通過(guò)全站儀免棱鏡觀測(cè)的方式取得數(shù)據(jù)，在手機(jī)APP上查看無(wú)誤后，上傳觀測(cè)記錄到云端服務(wù)器，服務(wù)器自行分析對(duì)比數(shù)據(jù)，反饋量測(cè)結(jié)果到軟件終端。(2)斷面統(tǒng)計(jì)信息由軟件自動(dòng)生成，最近觀測(cè)時(shí)間、本次差值、累計(jì)差值一目了然，方便斷面管理工作［10］。(3)斷面量測(cè)信息分析見(jiàn)圖2和圖3。通過(guò)斷面分析曲線圖，我們可以看出:①斷面初始量測(cè)，沉降量直線下降;②下臺(tái)階施工后有小幅抬升，雖又開(kāi)始下沉，但已經(jīng)趨于緩和，在沉降趨勢(shì)線附近浮動(dòng);③仰拱施工時(shí)又有一個(gè)幅度較大的沉降，施工完成后小幅抬升，總體結(jié)果是呈穩(wěn)定趨勢(shì)［11］。這個(gè)斷面在觀測(cè)期間由于觀測(cè)時(shí)間較長(zhǎng)，累計(jì)沉降量超過(guò)了累計(jì)限差的1/3，出現(xiàn)了一次黃色預(yù)警，我們收到預(yù)警信息后，立即加強(qiáng)了觀測(cè)頻率，在明確數(shù)據(jù)的沉降速率是穩(wěn)定可靠的情況后，及時(shí)上傳新測(cè)的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)根據(jù)后期數(shù)據(jù)判斷穩(wěn)定后自動(dòng)取消了預(yù)警［12］。

3．2．4數(shù)據(jù)查詢、分析及處理(1)手機(jī)客戶端信息查詢。只要手機(jī)有網(wǎng)絡(luò)，相關(guān)責(zé)任人就可以通過(guò)手機(jī)客戶端實(shí)時(shí)了解老房子隧道監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)的變化。(2)客戶端預(yù)警并短信報(bào)警。如果出現(xiàn)預(yù)警信息，云端服務(wù)器會(huì)立即推送預(yù)警信息，給相關(guān)單位負(fù)責(zé)人和專業(yè)人員發(fā)送預(yù)警短信，不需人為介入，減少中間不必要的繁瑣，更加快捷、科學(xué)。(3)預(yù)警信息處理。根據(jù)預(yù)警安全等級(jí)采取相應(yīng)的處理措施，并按各級(jí)別處理權(quán)限在規(guī)定時(shí)效內(nèi)完成。

3．2．5發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及處理措施實(shí)際操作過(guò)程中，總會(huì)伴隨著一些小問(wèn)題產(chǎn)生，我們?cè)诂F(xiàn)場(chǎng)量測(cè)過(guò)程中及時(shí)采取措施進(jìn)行處理。(1)點(diǎn)位污染問(wèn)題的解決。按照監(jiān)控量測(cè)實(shí)施細(xì)則要求埋入圍巖的量測(cè)樁外端應(yīng)為鋼筋的斜切面，但在實(shí)際操作過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，點(diǎn)位總是被噴錨料或放炮炸飛泥漿污染，不利于點(diǎn)位保護(hù)。因此對(duì)量測(cè)樁做了改進(jìn)，在鋼筋的外端焊接一小塊角鋼，一端貼反光膜，一端朝外防止點(diǎn)位被污染。(2)假預(yù)警的處理方法。截止目前，產(chǎn)生假預(yù)警的情況均為錯(cuò)誤數(shù)據(jù)導(dǎo)致，分兩種情況:①初始測(cè)量數(shù)據(jù)上傳了錯(cuò)誤數(shù)據(jù)，或者是手機(jī)客戶端數(shù)據(jù)歸零時(shí)出錯(cuò)，需要填寫“預(yù)警處理申請(qǐng)表”，按照表格要求填寫好相關(guān)資料后發(fā)給建設(shè)單位主管負(fù)責(zé)人，他們審批后，量測(cè)處理平臺(tái)的專業(yè)工程師按批示意見(jiàn)進(jìn)行處理，取消預(yù)警。②由于本次上傳數(shù)據(jù)錯(cuò)誤所導(dǎo)致的假預(yù)警，現(xiàn)場(chǎng)再測(cè)一次正確的數(shù)據(jù)傳上去，這個(gè)假預(yù)警就會(huì)自動(dòng)取消，不用處理。(3)觀測(cè)斷面建立時(shí)間問(wèn)題。項(xiàng)目部網(wǎng)絡(luò)較差，剛開(kāi)始提前建立很多斷面，實(shí)際量測(cè)進(jìn)度滯后，在終端查詢時(shí)顯示很多斷面沒(méi)有數(shù)據(jù)，誤認(rèn)為測(cè)點(diǎn)埋設(shè)后沒(méi)有及時(shí)測(cè)量。處理措施:少量設(shè)置觀測(cè)斷面，但要注意在設(shè)置后，一定填上預(yù)測(cè)時(shí)間，批量建立斷面不要超過(guò)5個(gè)，因?yàn)槭謾C(jī)下載后斷面太多容易誤選斷面。

3．2．6注意事項(xiàng)(1)觀測(cè)時(shí)間選擇在拼裝鋼架或出碴后1h進(jìn)行，觀測(cè)期間停止干擾觀測(cè)的施工工序。(2)儀器進(jìn)入洞內(nèi)后開(kāi)箱適應(yīng)洞內(nèi)溫度20min，修正溫度和氣象參數(shù)。檢查全站儀與手機(jī)的藍(lán)牙連接是否正常。(3)用激光指向監(jiān)控標(biāo)志，觀測(cè)時(shí)用防爆型強(qiáng)光電筒對(duì)監(jiān)控標(biāo)志進(jìn)行照明，以利于儀器精確照準(zhǔn)反射膜片的十字中心。(4)數(shù)據(jù)采集上傳前必須進(jìn)行數(shù)據(jù)復(fù)核，準(zhǔn)確無(wú)誤后上傳，避免出現(xiàn)假性預(yù)警。現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)至上傳網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器時(shí)間不得超過(guò)3h。(5)當(dāng)量測(cè)點(diǎn)位被施工干擾破壞后，應(yīng)盡早歸零斷面數(shù)據(jù)，確認(rèn)正常后重新開(kāi)始量測(cè)。(6)建立數(shù)據(jù)換手復(fù)核審查制度，保證量測(cè)小組測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。

4結(jié)束語(yǔ)

隧道施工監(jiān)控量測(cè)信息化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了集“現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、自動(dòng)分析處理、及時(shí)預(yù)警、遠(yuǎn)程監(jiān)控”等功能于一體，滿足監(jiān)管人員和監(jiān)測(cè)人員不同工作需求。監(jiān)控量測(cè)信息化將隧道施工變形監(jiān)測(cè)轉(zhuǎn)化為一個(gè)相對(duì)智能化、標(biāo)準(zhǔn)化、實(shí)時(shí)化的流程系統(tǒng)，為將來(lái)隧道信息化施工必不可少的重要內(nèi)容。

參考文獻(xiàn)

［1］鄧川，劉成龍，盧杰，等．基于自由測(cè)站的隧道圍巖收斂非接觸監(jiān)測(cè)的新方法研究［J］．鐵道建筑技術(shù)，2010(12):30－33．

［2］李安杰．淺埋偏壓鐵路隧道信息化監(jiān)測(cè)施工技術(shù)［J］．鐵道建筑技術(shù)，2014(S1):208－211，230．

［3］武勝林，鄧洪亮，陳凱江，等．隧道三維信息化監(jiān)測(cè)技術(shù)與工程應(yīng)用［J］．測(cè)繪通報(bào)，2013(8):25－27．

［4］王建宇．隧道工程監(jiān)測(cè)和信息化設(shè)計(jì)原理［M］．北京:中國(guó)鐵道出版社，1990:1－4．

［5］武勝林，鄧洪亮，陳凱江，等．隧道監(jiān)控量測(cè)自動(dòng)預(yù)警管理系統(tǒng)及其應(yīng)用［J］．測(cè)繪通報(bào)，2013(6):68－70．

［6］中華人民共和國(guó)鐵道部．鐵路瓦斯隧道技術(shù)規(guī)范［S］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2002:13－14．

［7］中華人民共和國(guó)鐵道部．鐵路工程施工組織設(shè)計(jì)指南［S］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2010:34－45．

［8］雷升祥．瓦斯隧道施工技術(shù)與管理［M］．長(zhǎng)春:吉林人民出版社，2010:36－38．

［9］中華人民共和國(guó)鐵道部．TB10121－2007鐵路隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)規(guī)程［S］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2007:8－9．

［10］李長(zhǎng)青．隧道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)信息化技術(shù)及應(yīng)用研究［J］．測(cè)繪通報(bào)，2015(6):75－78．

［11］中華人民共和國(guó)鐵道部．高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)［S］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2010:67－68．

［12］中華人民共和國(guó)鐵道部．TZ204－2008鐵路隧道工程施工技術(shù)指南［S］．北京:中國(guó)鐵道出版社，2008:40－42．.

作者：張俊興 單位：中鐵十六局集團(tuán)有限公司