隧道施工監測信息處理系統發展現狀

張丹丹

摘要：隧道監控量測技術逐漸向遙控化、實時化、高精度、后處理的自動化方向發展。能夠實現主動、實時、動態采集數據以及數據處理的有三維激光掃描技術、SMOSSUBWAY地鐵隧道自動化監測系統、BGKMICRO分布式網絡測量系統、TMIGS系統，另外，TMIGS系統還能夠根據預設標準的數據預警報及綜合分析后的分級警報控制，以及供滿足隧道安全管理的通用日、周、月報表。

關鍵詞：隧道監測；信息處理系統；自動化

1 緒論

近十年來，我國隧道建設事業有了較快的發展，不僅表現在隧道數量、隧道長度的增長上，在技術方面也得到了快速的發展。長期以來，隧道工程在很大程度上是憑在實踐基礎之上得來的經驗設計、施工的，雖然很多已經成為了國內外學術界以及巖土工程界所公認的設計、施工方法，但正確的方法應該是通過一定的力學計算，采用科學的經驗方法，使隧道施工中的監控量測技術更為精準。

然而取得準確的監測數據極其困難，因為人及設備處于復雜地質環境中，不確定、未知因素太多，這將直接影響現場監測人員的安全。因此，隧道工程監測信息化、系統化已成為必然趨勢。

2 隧道施工監測信息處理系統發展趨勢

現階段隧道監控量測發展的主要趨勢如下：

（1）遠程控制。通過發達的網絡技術遠程控制監測數據，同時對若干監測點進行控制，不但提高效率，而且降低了相應成本。

（2）迅速反饋。迅速反饋監測數據，并通過一定方法對數據進行分析與處理，在地下工程施工過程中，可以極可能做到對環境影響最小，保證工程質量。

（3）數據要求嚴格。保證數據在規定范圍內，不但對數據要求嚴格，而且對整個數據采集系統都做了很好的規定，使數據為工程所用。

（4）后處理自動化。后處理自動化是監控內容的一部分，當前后處理自動化能力偏弱。面對各類的監測數據，應用自動化處理，往往較人工處理更為準確，速度更快，可以迅速的反饋數據中存在的各種現象，為隧道工程施工量測技術提供了較為先進的技術。

3 隧道施工監測信息處理系統發展趨勢

3.1 國外自動化監測系統的發展狀況

隧道施工監測主要是對圍巖、支護結構的變形（位移）和應力進行監測。變形監測目前應用較多的主要是自動全站儀（測量機器人），如瑞士徠卡TCA1800和TCA2003等。

目前Tunnelscan隧道掃描技術（由瑞士Amberg公司開發）是一種高速精確的激光測距儀。該儀器對三位坐標進行全程記錄，同時對測量物進行勻速量測。發射儀器激光裝置，對隧道掌子面進行全方位量測，并迅速采集地下工程施工監測控制數據并形成相應距離及圖像材料，以備后期使用。

3.2 國內自動化監測系統的發展狀況

在監測系統自動化研究方面國內最近時期發展迅猛。

（1）對專項工程開發新系統，如對青藏鐵路建設，中鐵西南院研發了EMMTF80自動化監測系統是80路隧道溫度、應變自動量測系統。

（2）南方測繪有限公司的SMOSSUBWAY地鐵隧道自動化監測系統采用現代光電技術，網絡通訊技術，自動化控制技術，數據庫技術，全自動無人值守全天候自動化變形監測系統，并可以兼容接入多種傳感器進行實時監測。系統已經在國內十幾個地鐵區段普遍采用。

（3）通過差阻式、振弦式、應變片等儀器對應力（壓力）進行監控，其中BGKMICRO分布式網絡測量系統（基康儀器公司生產），具有用戶管理、測量管理、數據管理和通訊管理等多項功能。

（4）由北京市市政工程研究院、北京交通大學等單位聯合研制的地下工程安全保障系統（簡稱TMIGS系統）[3]，它將各種先進技術較好的應用到目前相關的隧道工程施工中，對安全施工提供了較為合理的保障。

TMIGS系統可自動生產隧道施工中涉及到的多種報表，并將相應數據與預警系統緊密結合起來，從而達到很好的工程管理效果。其中工程管理包括：a.對前期存在的相關資料進行有序的錄入；b.機械設備和人員的點對點管理，實時監控全作業空間的操作狀態；c.對各類量測材料的綜合檢測與分析；d.根據預先設計好的數據預報及相關后續處理后的重點控制。e.提供滿足施工工程安全管理的通用報表。主要包括：常規的數據處理（圓滑處理、回歸分析、趨勢分析等）；圖形顯示，方便監測數據的迅速反饋。通過圓滑處理、回歸分析、趨勢分析等較為迅速的對反饋數據進行處理，從而達到快速預警效果。

該系統對地下工程與隧道工程施工量測所做的貢獻，不僅僅是減少人工工作時間，同時對數據處理的準確性和安全性，都有較好的把握，力爭達到任何一位相關領導或主管、在任何時間、任意地點，只要能夠接入互聯網即可訪問本系統完成系統中涵蓋的所有管理工作。

4 結論

隧道監控量測技術逐漸向遙控化、實時化、高精度、后處理的自動化方向發展。其中三維激光掃描技術、TMIGS系統能夠實現主動、實時、動態采集數據以及數據處理，另外，TMIGS系統還能夠根據預設標準的數據預警報及綜合分析后的分級警報控制，以及供滿足隧道安全管理的通用日、周、月報表。

參考文獻：

[1]洪開榮.我國隧道及地下工程發展現狀與展望[J].隧道建設，2015，35（2）：95105.

[2]《中國公路學報》編輯部.中國隧道工程學術研究綜述·2015[J].中國公路學報，2015，28（5）：13.

[3]梅志榮，馬士偉.隧道工程監測技術與動態設計方法的新進展[C].中國科協2004年學術年會鐵道分會場論文集.北京：[s.n.]，2004：286291.

基金項目：重慶市教委2017年度科學技術研究項目（KJ1754490）