隧道設(shè)計與施工

緒論研究背景近些年，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢的增長，國家加強(qiáng)了對公路和高速鐵路的投入，鐵路線和公路的總里程不斷創(chuàng)新。中國隧道建設(shè)已進(jìn)入迅速發(fā)展階段?，F(xiàn)階段，中國已成為世界上隧道總數(shù)最多、建設(shè)發(fā)展速度最快的國家。與其他工程對比，隧道工程受外界環(huán)境的影響更高，對技術(shù)要求和管理水準(zhǔn)的要求更高。此外，我國隧道工程建設(shè)風(fēng)險管理研究時間較短，管理者對隧道風(fēng)險管理必要性認(rèn)識不足，忽略隧道風(fēng)險管理的主觀因素造成隧道工程建設(shè)安全事故高發(fā)，給國家和人民增添了極大損失。隧道安全事故調(diào)查結(jié)論表明，隧道工程施工安全預(yù)警信息系統(tǒng)不健全，施工過程中監(jiān)管意見反饋落后是安全事故的原因之一。降低隧道工程施工監(jiān)測偏差，立即有效匯報監(jiān)測結(jié)論，進(jìn)行隧道安全評定，創(chuàng)建隧道安全預(yù)警信息系統(tǒng)，是防止安全事故最有效方式。因此開發(fā)基于隧道安全智能化監(jiān)控預(yù)警技術(shù)的安全管理平臺對隧道工程施工安全具有關(guān)鍵意義。意義隧道事件的發(fā)生給人們增添了慘痛的教訓(xùn)，同時隧道工程的施工安全性也引發(fā)了有關(guān)部門的重視。依據(jù)劉起濤老總在2014年中國交通集團(tuán)工作大會里的《中交股廳發(fā)[2014]53號》工作匯報，集團(tuán)公司已經(jīng)加速向鐵路線領(lǐng)域涉足[1]。現(xiàn)階段，CCCC在公路隧道領(lǐng)域取得了一定的技術(shù)累積。集團(tuán)公司公司創(chuàng)立路橋區(qū)城市軌道業(yè)務(wù)部是集團(tuán)公司全方位進(jìn)入軌道市場的重要途徑，都是CCCC在隧道建設(shè)領(lǐng)域占有主陣地的一大一宏大藍(lán)圖。因此，怎樣保證集團(tuán)公司基本建設(shè)工程施工安全是一個急需解決問題。需要處理以下問題。保證監(jiān)測精確、即時有效?，F(xiàn)階段，基本隧道監(jiān)測方式主要存在以下問題。當(dāng)場監(jiān)測與工程施工互相影響：隧道工程施工監(jiān)測中，需要當(dāng)場機(jī)械設(shè)備相互配合，影響施工現(xiàn)場，造成監(jiān)測剩下的時間短，監(jiān)測有時終斷，有時不到位。無法保證精密度：隧道施工過程中，自然通風(fēng)欠佳、照明燈具不足、煙塵和機(jī)械有機(jī)廢氣通常不能立即排出，造成粉塵濃度標(biāo)準(zhǔn)高、光線暗、能見度低、精確測量環(huán)境差，檢測精度無法保證。測量點(diǎn)易破壞：用收斂性儀或鋼卷尺精確測量附近巖層收斂性時，需要在隧道初期支護(hù)中鋪設(shè)監(jiān)測點(diǎn)(掛勾)。工程爆破、車輛行駛、混泥土噴涌等人為因素可能造成起重吊鉤的形變、移動乃至毀壞，無法真實(shí)體現(xiàn)附近巖體的形變，給工程施工帶來一定的安全安全隱患。監(jiān)測點(diǎn)不一定具有代表性。收斂性精確測量距離的橫截面配備有限，施工過程中配備不方便，監(jiān)測得到的結(jié)果沒有有代表性。其次，浮頂縱向偏移布局點(diǎn)基本體現(xiàn)浮頂形變，但是由于測量點(diǎn)布局艱難，通常難以實(shí)現(xiàn)設(shè)計要求的天花板。三維激光掃描技術(shù)解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式速度比較慢、人力要求高缺陷，應(yīng)用于高層建筑、橋梁等多個方面，精密度可以達(dá)到0.6mm，但對于隧道工程而言，工程施工環(huán)境差、塵土過多、陽光照射不足是三維雷人因此，有必要進(jìn)行隧道工程三維激光掃描監(jiān)測與數(shù)據(jù)后處理關(guān)鍵技術(shù)的研究，使最終檢測精度好于基本[2]。建立針對隧道封閉空間的施工安全預(yù)警體系監(jiān)測數(shù)據(jù)是隧道工程安全評估的關(guān)鍵確保因此監(jiān)測數(shù)據(jù)的即時傳送和及時地分析意見反饋是安全控制的重要內(nèi)容。據(jù)調(diào)查，隧道工程施工中的大部分安全事故都和巖巷穩(wěn)定性有關(guān)。此外，因?yàn)闊o法覆蓋隧道封閉式空間里的通信信號，無法即時向控制端傳送有關(guān)的監(jiān)管信息，控制端無法將監(jiān)管數(shù)據(jù)的分析過程和結(jié)果報警信息傳達(dá)到隧道手掌心正前方，對隧道的安全控制極其不好。因此，有必要開發(fā)隧道封閉式空間工程施工安全預(yù)警信息系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)隧道一體化標(biāo)準(zhǔn)化管理?，F(xiàn)階段鐵路線系統(tǒng)已完成隧道綜合管理平臺，并且在西成鐵路高速鐵路等隧道工程中執(zhí)行。通過隧道工程施工過程的信息集成化，實(shí)現(xiàn)了隧道的標(biāo)準(zhǔn)化管理，隧道的安全風(fēng)險大幅度降低。CCC隧道建設(shè)工程多，隧道設(shè)計、工程施工、監(jiān)管信息分散化，加上隧道監(jiān)控系統(tǒng)和測量點(diǎn)配備標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，是CCCC邁向隧道建設(shè)先進(jìn)的一大阻礙。因此有必要創(chuàng)建隧道綜合管理平臺，實(shí)現(xiàn)隧道建設(shè)工程的標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一管理。人員定位和雙重預(yù)警信息人員安全是隧道工程施工安全控制的核心。對于自然及施工條件差工程，施工者和檢測者自身的安全存在問題。在隧道的封閉式空間中，人與外部實(shí)時通信非常困難，當(dāng)場人員面對危險的時候很難及時聯(lián)系外界。此外，在監(jiān)測數(shù)據(jù)分析中顯示隧道風(fēng)險警報時，也難以及時聯(lián)系施工現(xiàn)場人員。因此，創(chuàng)建針對隧道封閉式空間的人員配置雙重預(yù)警信息系統(tǒng)，對降低隧道工程施工安全交通事故中的人員死傷具有關(guān)鍵意義?？偟膩碚f，為了能貫徹落實(shí)集團(tuán)公司高層領(lǐng)導(dǎo)對隧道安全建設(shè)的要求，國家科技部和路橋區(qū)城市軌道業(yè)務(wù)部從處理隧道施工過程中附近巖層變形安全監(jiān)測下手，針對隧道監(jiān)測的安全、迅速、有效、即時等方面難題。施工法明挖法明挖就是指開挖地面，由上而下將土石方工程開挖至設(shè)計設(shè)計標(biāo)高，由下而上施工，進(jìn)行隧道施工主體結(jié)構(gòu)，最后回深基坑或恢復(fù)地面的施工方式。地底工程施工時，埋深偏淺時，普遍選用盾構(gòu)法，盾構(gòu)法中優(yōu)選護(hù)坡開挖。明挖蓋特點(diǎn)是施工方式簡易，技術(shù)完善，工程進(jìn)展快，可以根據(jù)需要分階段同時作業(yè)；淺談建設(shè)和運(yùn)作成本低，耗能低。弊端：3360。外界氣候條件對施工有比較大影響工程對大城市地面交通出行和居民正常生活有比較大影響，非常容易造成噪音、煙塵和淤泥的污染。在拆卸工程范圍內(nèi)建筑物和地下管道的飽和狀態(tài)軟基處理地質(zhì)構(gòu)造中，高支模開挖所引起的地面地基沉降無法控制，中國護(hù)坡的穩(wěn)定性通常成為威協(xié)工程安全的巨大問題。礦山法礦山法是社會深層次地底工程常用的地底開挖施工方式。具有不影響地面正常交通出行和生產(chǎn)、地表地基沉降小的優(yōu)勢，適用硬、軟巖地質(zhì)構(gòu)造中的很多地底工程，尤其是中硬巖層。礦山法的優(yōu)勢是對各種各樣地質(zhì)環(huán)境和幾何結(jié)構(gòu)的適應(yīng)能力，尤其是在十字路口、十字路口、交叉線與熔洞。多種管束能夠同時操作，設(shè)備和技術(shù)簡易，工人非常容易把握；成本變低。礦山開采工程缺陷：挖地洞壁凸凹不平，挖深不足量多；挖深提升混泥土投資，提升投資施工區(qū)域存在比較大安全隱患，既增強(qiáng)了工作環(huán)境極端的工作面安全隱患，也應(yīng)當(dāng)相應(yīng)提升基坑支護(hù)。施工速度比較慢；對四周的環(huán)境產(chǎn)生非常大的影響。頂管法頂管法是在分散的土壤層跟水豐富的綿軟地質(zhì)構(gòu)造中直接鋪裝中較小規(guī)模管路的施工方式。大中小型地底市政管線一般采用頂管法施工。頂管法的優(yōu)勢是能夠地下最深處鋪設(shè)管道；開挖部分僅是工作孔，安全，對交通出行影響小，不破壞地面建筑物頂管施工上只開挖管中土，開挖量少；假如地表水不是很豐富，管理深層淺，城鄉(xiāng)建設(shè)更經(jīng)濟(jì)。頂管法的缺陷：3360夾角小，多條曲線圖組成時施工難度高；軟土壤層和可液化風(fēng)化層很容易發(fā)生移位，無法調(diào)整該移位，因此管路很容易發(fā)生不均勻沉淀。在推動中處理阻礙物很困難；在淺填土條件下不經(jīng)濟(jì)。盾構(gòu)法盾構(gòu)法是在地表以下的土質(zhì)或軟巖石中開挖隧道施工的施工方式。盾構(gòu)開掘主要借助盾構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)定的液壓千斤頂，因此不斷開掘、安裝、推動。在盾構(gòu)這臺工程機(jī)械的幫助下，能夠更有效地進(jìn)行隧道施工施工的基本工作周期，直至隧道施工竣工。盾構(gòu)隧道施工施工的優(yōu)勢是在盾構(gòu)設(shè)備的保護(hù)下，能夠安全地開展地底開挖和二襯基坑支護(hù)；施工時震動和噪音小，基本不影響周邊市民；工程不受不影響地面交通出行氣侯條件影響機(jī)械化程度高，施工管理便捷。在土壤差、水位線高、埋深大一點(diǎn)的隧道施工施工中具有相對較高的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)階段，這種施工技術(shù)的主要問題是填土淺時，對于開挖面無法穩(wěn)定、折射率小一點(diǎn)曲線段無法施工的飽和狀態(tài)裂隙水，防潮技術(shù)國內(nèi)外研究概況及可行性分析國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀近些年，伴隨著高速路、高鐵動車、城市軌道等基礎(chǔ)設(shè)施的高效發(fā)展，我國隧道建設(shè)進(jìn)到迅速發(fā)展期，隧道安全安全事故高發(fā)。國家、行業(yè)、集團(tuán)公司、局等各個都十分重視隧道工程施工安全。針對城市軌道隧道、鐵路線隧道、道路隧道等工程，立即有效地把握隧道施工過程中巖石的形變和穩(wěn)定性，并發(fā)送給施工現(xiàn)場人員，是降低隧道工程施工安全事故有效方式。（1）基于三維激光掃描的信息監(jiān)測技術(shù)實(shí)現(xiàn)隧道信息化工程是發(fā)展隧道項(xiàng)目管理的主要方向。隧道信息化就是指收集、傳送、歸類、歸納工程所有已經(jīng)知道信息，連接互聯(lián)網(wǎng)平臺，實(shí)現(xiàn)隧道工程施工人員、設(shè)計、監(jiān)理、工程施工、監(jiān)理的共享資源，從而開展分析、運(yùn)用、決策的隧道工程信息共體?，F(xiàn)階段，隧道監(jiān)管逐漸從人工監(jiān)管發(fā)展到信息化監(jiān)控。比如，鐵路線總公司能夠開發(fā)并進(jìn)行隧道信息監(jiān)管系統(tǒng)，同時為多個項(xiàng)目給予監(jiān)管服務(wù)。隧道信息監(jiān)測一般由精確測量、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)分析和報警四個階段構(gòu)成。為了方便信息化的實(shí)行，現(xiàn)階段隧道精確測量基本上已經(jīng)選擇放棄傳統(tǒng)的比例尺精度精確測量，反而是選用全站儀測量。但對當(dāng)場評測數(shù)據(jù)的分析表明，RTK在20-30m范圍里的監(jiān)測精度只有做到3-4mm，精確測量精度不足。在信息意見反饋層面，立即抵達(dá)施工工地的步驟太多，信息意見反饋很慢?，F(xiàn)階段，三維激光掃描技術(shù)慢慢完善，已應(yīng)用于高層建筑、橋梁等。精度0.6mm，且解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式速度比較慢、人力要求高缺陷，能夠掃描儀精確測量人員無法直接到達(dá)地方。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集方式對比，具有工作周期快、操作簡易、精確測量范圍廣等特點(diǎn)，是一種迅速獲取監(jiān)測數(shù)據(jù)的更有效的方式?，F(xiàn)階段，三維激光掃描技術(shù)在隧道里的綜合應(yīng)用還末見報導(dǎo)。從技術(shù)角度觀察，在立即有效意見反饋三維激光掃描儀監(jiān)測數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)監(jiān)測數(shù)據(jù)集成化分析平臺，密切關(guān)注隧道工程施工安全情況是一種有效的辦法。（2）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由中國獨(dú)立研發(fā)和經(jīng)營的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。這這是繼美國GPS和俄羅斯GLONASS以后第三個完善的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2012年進(jìn)行二期建設(shè)，系統(tǒng)將于2020年上下完工全世界北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具有覆蓋亞太地區(qū)地區(qū)的定位、導(dǎo)航欄、校時和短信通訊服務(wù)能力。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為世界用戶給予高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航欄和校時服務(wù)，包含開放和受權(quán)服務(wù)。2013年，我國修建的北斗系統(tǒng)路面提高系統(tǒng)包含安徽池州CORS(3站，九江市CORS)12站、北斗系統(tǒng)路面提高系統(tǒng)長江三角洲示范網(wǎng)(8站)、上海海事局長江入?？诒倍废到y(tǒng)連續(xù)操作參照站系統(tǒng)(4站)、重慶市北斗系統(tǒng)三星網(wǎng)CORS系統(tǒng)。這些CORS系統(tǒng)接受所有頻段北斗系統(tǒng)B1、B2、B3、GPSL1、L2、L5和GLONASSG1、G2信號。該系統(tǒng)項(xiàng)目建成后，全方位區(qū)域精密測量的精度和效率將于大城市空間設(shè)備、三維動力學(xué)模型、氣候等諸多領(lǐng)域充分發(fā)揮關(guān)鍵作用。（3）隧道封閉空間實(shí)時數(shù)據(jù)傳輸隧道封閉式空間里的即時數(shù)據(jù)傳送對工程施工安全控制具有關(guān)鍵意義。本項(xiàng)目需要三維激光掃描儀監(jiān)管數(shù)據(jù)的即時單向傳輸和人員定位數(shù)據(jù)的雙向傳輸。技術(shù)上，通過設(shè)定無線基站，ZigBee網(wǎng)絡(luò)、移動通訊的CDMA網(wǎng)絡(luò)、GSM網(wǎng)絡(luò)等自組網(wǎng)絡(luò)還可以在封閉式空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。移動CDMA網(wǎng)絡(luò)或GSM網(wǎng)絡(luò)普遍應(yīng)用于語音通信領(lǐng)域。現(xiàn)階段，移動通訊主要運(yùn)用3G/4G通訊技術(shù)開展數(shù)據(jù)通訊，在信號放大技術(shù)、無線中繼技術(shù)等領(lǐng)域也取得了非常大的發(fā)展[4]。（4）隧道人員即時定位和警報公布。2004年，ZigBee和RFID技術(shù)被列入世界上發(fā)展更快、市場市場前景最遼闊的十大全新技術(shù)之一，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用最為重要的技術(shù)之一。ZigBee技術(shù)是一種短距離、低復(fù)雜性、功耗低、低速檔、低成本的雙重?zé)o線通訊技術(shù)。與ZigBee技術(shù)類似，射頻識別技術(shù)(RFID)技術(shù)的短距離定位能力比ZigBee高。主要鑒別特定目標(biāo)，通過網(wǎng)絡(luò)信號讀寫能力有關(guān)數(shù)據(jù)。該技術(shù)普遍應(yīng)用于商場和門禁系統(tǒng)等領(lǐng)域。研究ZigBee與RFID的融合技術(shù)，搭建相應(yīng)的警報平臺，并把其應(yīng)用于隧道監(jiān)管，能夠?qū)崿F(xiàn)隧道內(nèi)人員即時定位和警報?？尚行苑治鲅芯克淼腊踩悄芑O(jiān)控預(yù)警的關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)建隧道綜合管理平臺，能夠進(jìn)一步提高CCCC隧道工程的施工安全管理水準(zhǔn)。以下技術(shù)的可行性分析主要在項(xiàng)目開發(fā)過程內(nèi)進(jìn)行；d、實(shí)現(xiàn)：基于北斗系統(tǒng)系統(tǒng)的三維激光掃描數(shù)據(jù)處理、定位與數(shù)據(jù)傳送、隧道封閉式空間數(shù)據(jù)傳送、封閉式空間內(nèi)人員定位與雙向通信。（1）三維激光掃描在隧道工程監(jiān)測里的適用范圍在隧道調(diào)查，首先要了解隧道的現(xiàn)況，最直接有效的辦法是獲得其現(xiàn)況圖。但是由于隧道施工現(xiàn)場環(huán)境錯亂，傳統(tǒng)的測量法不能滿足迅速作業(yè)的要求且不影響施工現(xiàn)場。三維激光掃描技術(shù)具有掃描速度更快、非接觸式等特點(diǎn)。合適獲取隧道數(shù)據(jù)。具有信息量多、精確測量精確、站點(diǎn)運(yùn)作時間較短等特點(diǎn)。2015年1月，上海大華勘察設(shè)計有限公司；廈門城市軌道一號線一期工程三維激光掃描現(xiàn)場測試受CCCC路橋區(qū)軌道站授權(quán)委托，廈門測繪工程有限公司開展。測試項(xiàng)目主要包含基于匯聚儀的三維激光掃描儀匯聚精確測量精度分析、水平儀組成與基于三維激光掃描儀的浮頂?shù)鼗两稻确治?、地鐵站隧道中心線精度分析等。檢測結(jié)果表明，三維激光掃描模型由所有測出的云數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)構(gòu)成，模型中各點(diǎn)不但包括與實(shí)際一致的三維坐標(biāo)信息，也包含RGB等顏色信息。由云數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)構(gòu)成的三維模型可提取數(shù)據(jù)信息和現(xiàn)實(shí)高精度相符合，可直接用以生產(chǎn)和工程APP應(yīng)用，其數(shù)據(jù)精度徹底滿足高精度隧道監(jiān)測的精度要求。圖1-1豎井聯(lián)絡(luò)通道及左右線掃描點(diǎn)云圖1-2某斷面空間變形在數(shù)據(jù)后處理過程中發(fā)現(xiàn)，照明燈具公司開發(fā)的隧道監(jiān)測數(shù)據(jù)分析軟件功能減退，兼容模式差，部分模型還需要進(jìn)一步優(yōu)化集成化。需要開發(fā)隧道專業(yè)控制模塊開展三維激光掃描數(shù)據(jù)分析，后處理效率高。本工作實(shí)現(xiàn)了前期研究，通過本課題的研究開發(fā)可達(dá)到想要的效果。（2）北斗系統(tǒng)系統(tǒng)在隧道工程里的適用范圍這是北斗系統(tǒng)初次融合多個路軌設(shè)計，提供更加多由此可見通訊衛(wèi)星，支持比較長的持續(xù)觀察時間與更高的精密度。發(fā)送的16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星都集中在亞太地區(qū)地區(qū)，其中5顆都集中在赤道面。遍布在一個地區(qū)的通訊衛(wèi)星越多，網(wǎng)絡(luò)信號、導(dǎo)航欄精密度、穩(wěn)定性也就越高?！氨倍芬惶栃l(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)系統(tǒng)”具有定位導(dǎo)航欄和雙向通信二種作用。因?yàn)锽DS/GPS認(rèn)知系統(tǒng)接受多個定位信號，適合于創(chuàng)建隧道工程控制標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)建隧道里外聯(lián)系精確測量。（3）隧道封閉式空間無線網(wǎng)絡(luò)即時數(shù)據(jù)傳送技術(shù)。無線網(wǎng)絡(luò)即時數(shù)據(jù)傳送技術(shù)融合北斗系統(tǒng)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)傳送和ZigBee等adhoc網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳送能力，通過在隧道封閉式空間內(nèi)選用無線網(wǎng)絡(luò)WIFI、數(shù)據(jù)信號泄露電纜、移動直通站等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于北斗系統(tǒng)隧道監(jiān)管的真實(shí)其核心內(nèi)容是通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送監(jiān)管數(shù)據(jù)，把要有信息集中化無線中繼到隧道入口多源數(shù)據(jù)鏈接，通過通訊衛(wèi)星網(wǎng)或公交車移動數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)即時傳送，實(shí)現(xiàn)隧道封閉式空間內(nèi)數(shù)據(jù)的無線數(shù)據(jù)傳輸?，F(xiàn)階段，該技術(shù)已應(yīng)用于環(huán)境質(zhì)量檢驗(yàn)領(lǐng)域。試驗(yàn)證實(shí)，該系統(tǒng)具有傳送穩(wěn)定、應(yīng)用領(lǐng)域廣、覆蓋范圍大等特點(diǎn)。合乎將來隧道工程智能預(yù)警領(lǐng)域的發(fā)展發(fā)展趨勢，具有比較大的好用價值和推廣價值。（4）隧道封閉式空間即時人員定位與預(yù)警發(fā)布技術(shù)?，F(xiàn)階段，無線網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)有ZigBee、RFID、UWB等各種各樣技術(shù)。與ZigBee對比，RFID的定位精密度更高，但是沒有有數(shù)據(jù)傳送能力，鑒別范圍為10米多，而ZigBee的傳送和鑒別范圍可以達(dá)到500米。因此，基于ZigBee和RFID技術(shù)的綜合人員定位系統(tǒng)能解決長隧道封閉式空間內(nèi)人員精確即時定位問題。北斗系統(tǒng)系統(tǒng)在沒覆蓋空間定位能力強(qiáng)，但其數(shù)據(jù)信號無法覆蓋隧道密閉式空間。通過安裝于隧道里的ZigBee、RFID或UWB通信基站，將人員信息通過協(xié)調(diào)連接點(diǎn)輸送到北斗系統(tǒng)系統(tǒng)，能夠填補(bǔ)北斗系統(tǒng)定位系統(tǒng)的不足。此外，北斗系統(tǒng)系統(tǒng)和以上無線網(wǎng)絡(luò)定位通訊技術(shù)能夠具有雙向通信基本功能，控制和施工現(xiàn)場人員能夠?qū)崟r通信。控制人員發(fā)現(xiàn)監(jiān)測數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時，可及時與施工現(xiàn)場人員傳出警告通知和撤離線路。施工現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)風(fēng)險時，可以馬上傳出報警信息和援救信息。系統(tǒng)初步設(shè)計“十一五”至今，我國增加設(shè)備建設(shè)幅度，逐漸增加鐵路線和道路建設(shè)經(jīng)營規(guī)模，逐漸將路線從平原區(qū)和丘陵地形推動到山區(qū)地帶和高原地區(qū)。隧道、橋梁等建筑物在路線中占的比例特別大，成長隧道愈來愈多。隧道施工與路基工程、排水工程工程施工不同，無法預(yù)知的因素太多，對其工程施工也存在最大的一個安全安全隱患。近些年，隧道施工中出現(xiàn)了坍塌、涌水、涌泥、煤礦爆炸等安全安全事故。國家安監(jiān)總局、國家鐵路局、交通運(yùn)輸部等部門一同或獨(dú)立規(guī)定了隧道施工安全管理方法，并提出了實(shí)際指導(dǎo)意見[5]要求各項(xiàng)目業(yè)主和工程施工單位更多地利用技術(shù)手段和信息工具，提升工程施工安全管理和人員安全觀念。隧道安全管理系統(tǒng)：隧道施工人員定位子系統(tǒng)、隧道施工視頻監(jiān)控系統(tǒng)子系統(tǒng)、隧道脫險聲光報警器子系統(tǒng)。利用系統(tǒng)計算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)視頻技術(shù)，將隧道施工安全與工程管理緊密聯(lián)系，將聲頻、圖像、數(shù)據(jù)和三種信息集成化在一個隧道施工與安全智能化管理平臺中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、調(diào)度指揮通過視頻語音、圖像和數(shù)據(jù)分析，在隧道施工內(nèi)進(jìn)行全方位監(jiān)控、全天警報、齊抓共管、管控一體化，實(shí)現(xiàn)施工和安全管理的科學(xué)化、智能化系統(tǒng)和信息化目標(biāo)。系統(tǒng)的設(shè)計構(gòu)思為了方便隧道施工中信息的立即傳送和交流，利用互聯(lián)網(wǎng)平臺如網(wǎng)站、騰訊官方QQ或飛信構(gòu)建工程施工風(fēng)險預(yù)警信息系統(tǒng)，隨時隨地向小區(qū)業(yè)主、監(jiān)理單位、設(shè)計單位、工程施工單位給予地質(zhì)環(huán)境資詢。本文設(shè)計的隧道工程風(fēng)險預(yù)警信息系統(tǒng)包含信息收集、工程風(fēng)險評價和信息意見反饋預(yù)警信息三個子部分 (如圖2-1所示)。圖2-1隧道施工風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)1)信息收集包含地質(zhì)信息收集、施工信息收集和監(jiān)測信息采集。地質(zhì)編錄是收集隧道施工工程地質(zhì)信息的主要方法之一。通過了解隧道施工巖巷附近巖石的工程地質(zhì)和水文水利地質(zhì)條件，能夠估計隧道施工掌子面前方地質(zhì)狀況，為下一步施工給予合理的施工方案。通過收集施工信息和監(jiān)測信息，獲取科學(xué)數(shù)據(jù)，進(jìn)行梳理和分析，把握隧道施工施工、附近巖石動態(tài)性、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工作情況及周邊環(huán)境，改動設(shè)計基坑支護(hù)主要參數(shù)和基坑開挖方案。隧道施工施工人員定位子系統(tǒng)由讀寫器、處理芯片和軟件系統(tǒng)構(gòu)成?？變?nèi)組裝有讀寫器，讀寫器坐落于避開孔和隧道施工手掌心的恰當(dāng)位子。系統(tǒng)的中心動態(tài)性顯示作用：隨時隨地查看顯示某地區(qū)內(nèi)人員身份、總數(shù)、分布特征。查看一個或多個用戶的現(xiàn)階段實(shí)際位置和活動運(yùn)動軌跡。2)用模糊綜合評定法點(diǎn)評施工風(fēng)險。為了保證數(shù)值的準(zhǔn)確性時長，用Java語言制訂了操作簡單專用型測算程序。依據(jù)風(fēng)險評價結(jié)果，參考預(yù)警信息水平判斷表，及時信息意見反饋和風(fēng)險預(yù)警信息。3)信息意見反饋預(yù)警信息包含信息意見反饋、風(fēng)險預(yù)警信息和風(fēng)險清除三部分。運(yùn)用網(wǎng)站和騰訊QQ、Feichat等即時通信平臺，將網(wǎng)站“靜態(tài)數(shù)據(jù)”與騰訊官方即時通信平臺和Feichat平臺的“動態(tài)性”緊密結(jié)合信息收集控制模塊地質(zhì)信息收集隧道施工工程安全風(fēng)險對地質(zhì)條件十分敏感，地質(zhì)材料的完好性和穩(wěn)定性決定著隧道施工工程安全風(fēng)險鑒定的成與敗。因此，地質(zhì)材料的收集成為全部材料收集的核心。該系統(tǒng)在隧道施工施工中需要監(jiān)管的地方，如隧道施工外城市廣場、隧道施工里襯、巖巷周邊等設(shè)定相應(yīng)的拍攝設(shè)備。參考，將現(xiàn)場圖像輸送到控制服務(wù)器，開展監(jiān)控和指引等。網(wǎng)橋和電纜線(光纖線)。通過聯(lián)接互聯(lián)網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程查看施工當(dāng)場即時情況的目標(biāo)。地質(zhì)收集記錄卡具體內(nèi)容主要有地層巖性(巖石名字、顏色、結(jié)構(gòu)面正斷層、巖石結(jié)構(gòu)、巖化與粉細(xì)砂、巖石硬軟情況)、風(fēng)化層水平、裂縫特點(diǎn)(正斷層生長發(fā)育水平、裂縫正斷層)、附近巖石完好性、水文水利地質(zhì)特點(diǎn)、附近巖石歸類、欠佳地質(zhì)狀況、工程地質(zhì)點(diǎn)評、方式圖、托托托施工地質(zhì)編錄選用觀查、素描畫、評測、拍攝、錄影等方式。收集和記錄鉆探工程可能存在的各種各樣地質(zhì)狀況。施工信息收集視頻監(jiān)控系統(tǒng)子系統(tǒng)融合了前沿的壓縮視頻技術(shù)、無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和數(shù)字信息軟件管理技術(shù)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)子系統(tǒng)由前面、傳送和監(jiān)管三部分構(gòu)成。前面接受圖像和報警系統(tǒng)，并在媒體服務(wù)器上編號后轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號。傳送的一部分選用無線橋接器或光纖線，通過無線網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)推送、接受、收集模擬信號。選用多級監(jiān)管構(gòu)架技術(shù)，開展分布式系統(tǒng)監(jiān)管、集中化管理、即時圖像顯示、各圖像即時記錄。1)基本信息，包含合同價、施工單位、設(shè)計單位、勘測單位、監(jiān)理單位、監(jiān)管單位、小區(qū)業(yè)主代表等。2)施工信息，包含工程進(jìn)展、開挖面部位、人員配置、機(jī)械配備、基坑開挖方式等。首先是網(wǎng)絡(luò)平臺(如隧道施工施工信息即時管理系統(tǒng)等。的，施工單位人員立即在網(wǎng)絡(luò)上填好施工信息。監(jiān)測信息采集隧道施工監(jiān)測具體內(nèi)容分成洞體監(jiān)測及周邊環(huán)境監(jiān)測兩部分。隧道施工主體監(jiān)測包含浮頂下移、錨索內(nèi)功和抗拔力、附近巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)偏移、附近巖石壓力、二層施工間壓力、地表水等。附近環(huán)境監(jiān)測包含附近地質(zhì)構(gòu)造、地下管道、附近建筑物、附近道路等。隧道施工監(jiān)測項(xiàng)目應(yīng)該和隧道施工工程設(shè)計和施工方案一致。對監(jiān)測的關(guān)鍵部分進(jìn)行關(guān)鍵觀察，進(jìn)行項(xiàng)目，產(chǎn)生有效完備的監(jiān)測體系。施工監(jiān)測通過各種檢測儀器和工具，精確測量隧道施工過程中附近巖石的變化和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作情況，立即給予附近巖石穩(wěn)定性與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的安全信息，預(yù)料安全事故和風(fēng)險，作為基坑支護(hù)設(shè)計優(yōu)化與改動的依據(jù)。在復(fù)合型二襯中，依據(jù)測量值明確二次襯砌的施工時長。施工風(fēng)險綜合評價隧道施工工程風(fēng)險評價方法的選擇隧道施工施工中的大部分潛在性風(fēng)險因素難以用數(shù)據(jù)定量描述，但都能用經(jīng)驗(yàn)或權(quán)威專家知識敘述其特性和可能產(chǎn)生的影響結(jié)論。該特性最應(yīng)該用模糊模型處理問題[7]。對非數(shù)據(jù)自變量和模糊變量的模糊處理是獨(dú)特的，給予了解決自變量問題規(guī)則，相應(yīng)得到的結(jié)果能用一定的辦法用語言敘述。該特點(diǎn)合適處理隧道施工施工中常用的潛在性風(fēng)險。模糊綜合評定方式詳細(xì)介紹地質(zhì)環(huán)境條件評價參與人數(shù)達(dá)s，評價因素包含地層巖性、附近巖石歸類、設(shè)計因素、施工因素和其他災(zāi)難因素(如水災(zāi)、地震災(zāi)害)。每一個評價因素有五個判定評價級別。優(yōu)秀、優(yōu)良、中等水平、差、差。各評價人員明確隧道施工工程評價因素的5個評價級別里的1個，被命名為Rij，得到評價表[7](如表1所顯示)。式中，rij=Rij/S。因?yàn)樵u價因素在評價里的權(quán)重不同，為了能授予權(quán)重，在模糊矩陣a=(a1，a2，a3，a4，a5)(其中表示)。該系統(tǒng)中權(quán)重系數(shù)的模糊矩陣為A=(0.1、0.3、0.1、0.3、0.2)選用層級分析法或權(quán)威專家綜合評價法。設(shè)隧道施工工程地質(zhì)環(huán)境評價矩陣為b，則B=AR。a和r是兩個模糊矩陣，它們乘積是矩陣的扎德乘積。“乘積”是把a(bǔ)矩陣的各行和r矩陣各列組合起來開展乘積元素。組成標(biāo)準(zhǔn)在a矩陣中取比r矩陣第1列的r11小的a1，取比r矩陣第1列的r12小的a2。與amR矩陣第1列的r1m對比，略微小一點(diǎn)，設(shè)置權(quán)限y1，y2，…，ym的序號組，并且最大的一個是a矩陣第1行和r矩陣的第1列相結(jié)合的結(jié)論因素。要量化考核，需要等級劃分評分，90分為優(yōu)秀，70分為優(yōu)良，50分為中等水平，30分為差，10分為差等。假定代入后得到的矩陣為v，則綜合評價的最終評價為L=BV。表3-1評價表信息反饋設(shè)計將施工風(fēng)險評價結(jié)果發(fā)送給設(shè)計和施工都是信息化設(shè)計和施工的主要構(gòu)成部分?，F(xiàn)階段，意見反饋設(shè)計法主要是依據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)或經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[8]運(yùn)用風(fēng)險鑒定的信息來調(diào)整設(shè)計、指導(dǎo)施工。針對某項(xiàng)目，設(shè)立了信息意見反饋網(wǎng)站，將收集到的地質(zhì)、施工、監(jiān)管信息開展儲存，不但用戶能夠隨時查詢，而且還能在施工過程里出現(xiàn)風(fēng)險前進(jìn)行預(yù)警信息。如景山礦山開采隧道施工施工風(fēng)險預(yù)警信息系統(tǒng)。地理學(xué)家選用模糊綜合評價法展開了點(diǎn)評。警報判斷表(如表2所顯示，警報隧道施工施工處于什么狀態(tài)，依據(jù)工程地質(zhì)環(huán)境條件對隧道施工施工提出一些工程建議，并把最終結(jié)論提交網(wǎng)站或QQ群。假如有哪些問題，有關(guān)機(jī)構(gòu)工作人員還可以在QQ群里簡易探討，不顧及實(shí)際位置。施工狀態(tài)處在高風(fēng)險狀態(tài)時，通過QQ或飛信向有關(guān)人員手機(jī)上推送警示信息，給予網(wǎng)站連接。圖4-1礦山法隧