白沙快速出口路隧道監控量測信息化技術應用總結

李 偉

（中咨華科交通建設技術有限公司，北京 100089）

1 工程概況

白沙快速出口路位于海南省儋州、白沙境內，是省重大基礎設施建設項目、白沙縣高速連接線、白沙縣城至儋州市區快速通道，也是海南中西部區域的快捷旅游通道。該項目有多個隧道，隧道洞身開挖，小凈距隧道Ⅴ級圍巖淺埋加強段開挖采用CD法，分離式隧道Ⅴ級圍巖淺埋加強段、分離式隧道及小凈距隧道Ⅴ級圍巖淺埋段、分離式隧道及小凈距隧道Ⅴ級圍巖深埋段采用環形開挖預留核心土法，Ⅳ級圍巖深埋段開挖采用上下臺階開挖法，Ⅲ級圍巖段開挖采用全斷面法，Ⅲ級圍巖緊急停車帶段開挖采用上下臺階法。隧道基礎信息如表1所示。

表1 白沙快速出口路隧道工程概況

2 監控量測信息化技術

2.1 應用信息化技術的必要性

常規的監控量測工作普遍存在著信息化程度不高、遠程監管手段缺乏的情況，這是導致不能及時發現并有效處理現場風險或隱患、規避安全事故的重要原因，主要表現在以下幾個方面：（1）常規監控量測工作從測量、數據分析、超限識別到處置主要由人工填報，不僅效率較低，且人為因素影響較大，數據的真實性及準確性以及相關管理要求，如監測頻次、超限閉環措施等難以保證；（2）現場測量后，需回到辦公室對數據進行計算后才能得出監測結論、發現超限情況，工程管理人員更要在經過層層上報后才能了解到該情況并安排處置工作，這存在較長時間的延遲，使得現場風險不能得到及時妥善處置；（3）常規監控量測資料主要以大量紙質檔的形式存在，零散且易丟失，往往出現難以追溯的情況，數據的有效挖掘與利用也非常有限。

針對以上情況，白沙快速出口路從隧道監控量測及施工管理工作的實際需要出發，針對現場測量人員、工程管理人員、監理及建設單位等工程參與方的不同關切，建立了一套完整、高效、智能的信息化解決方案，在提高現場監測效率的同時，達到監測過程規范管理、安全風險預警管控、數據信息智能共享的目標。

2.2 信息化技術架構

監控量測信息化技術由外業智能采集終端APP軟件、共享平臺、移動管理端3部分構成。（1）在隧道量測現場，通過外業智能采集終端APP軟件建立與全站儀的藍牙連接，智能從儀器采集原始數據，并實時進行分析計算，現場給出超限提示。測量完成后，成果數據將通過手機網絡實時上傳到數據服務器。整個過程人工無法對數據做任何編輯。（2）在數據共享平臺，通過圖表等形式提供本項目的工程信息、量測數據、預測曲線、報警處置、頻次監管等內容。一線測量人員可在回到辦公室后，在平臺上一鍵生成各種報表，直接打印，極大提高內業效率。（3）針對工程管理方，通過移動管理端軟件可在智能手機上實時查看數據、瀏覽圖表、處置報警等，實現移動管理。白沙快速出口路項目監控量測信息化技術架構圖如圖1所示。

圖1 白沙快速出口路項目監控量測信息化技術架構

3 項目現場應用

3.1 現場應用價值

白沙快速出口路項目所有隧道均采用了監控量測信息化技術，實現了量測數據的智能采集、實時分析、智能預警、預測曲線自動生成、報警閉環處理、工程移動管理等目標。信息化技術的應用卓有成效，為隧道安全管理、數據挖掘利用、成果分析共享提供了技術保障，相關應用成果如表2所示。

3.2 發現問題及處理

白沙快速出口路項目隧道監控量測信息化技術在應用過程中也因工程管理要求、現場獨特工況等出現了多種問題，項目秉持技術應服務于工程現場需要的原則，持續提升技術水平、優化應用流程，從而推動了信息化技術落到實處，切實起到安全管理的成效。

表2 監控量測信息化技術應用效果

（1）全站儀品牌及型號的支持。隧道監控量測工作中可能用到的全站儀品牌眾多，每個品牌又有多種型號。為確保項目現場所有全站儀儀器均可正常使用，通過聯調聯試等多種辦法，該項目信息化技術對市面主流全站儀進行了全面梳理和接口開發支持，包括進口品牌如徠卡、索佳、拓普康、天寶、尼康等，及國產品牌如南方、中緯、科力達、賓得、三鼎等全站儀的各系列產品均可支持接入，覆蓋了幾乎全部主流全站儀品牌及型號。

（2）測量方法及習慣的自定義配置。不同開挖方法對應不同的測點、測線要求，如該項目CD法與臺階法開挖對應的測點數量、測線類別、斜測線要求完全不同，甚至同一開挖方法在不同圍巖等級下也有不同要求。同時，同一斷面由不同監測人員作業又存在測量習慣的不同，如建站絕對測量與相對測量反算的區別[3]。針對該問題，該項目信息化技術開發了斷面自定義功能，量測人員可根據需要自定義開挖斷面的測點數量、測線連接方式等，同時，支持按照絕對測量、相對測量等不同作業習慣進行監測。

（3）報警等級及閾值的自定義模板。現場監測人員、工程現場管理人員、監理、建設單位等對超限報警的管理重心不同、關注點不同，因此在報警的等級及閾值的定義上不能“一刀切”，若采用一套統一的規則無法滿足不同單位、不同等級人員對數據共享的要求。針對該特點，該項目采用“模板”的概念對報警等級、閾值實現自定義。信息化管理人員可通過數據共享平臺設置多個報警等級，每個報警等級對應的觸發閾值均可自定義，每個自定義項被定義為模板，可分配給某個斷面，而每個斷面可分配多個不同的模板，確保了各參建方的不同管理需要可快速實現。

（4）報警短信的優化推送。項目前期出現報警短信推送過于頻繁的情況，管理人員有時一天要接到十幾條短信，究其原因，一方面是短信未進行分級，每次超限對應所有人員全部發送短信，另一方面是現場的一些如破壞重埋的工況觸發了誤報警。針對該種情況，該項目在智能剔除誤報警的基礎上，對報警短信與報警等級進行了聯動優化，不同等級的報警，短信發給不同等級的管理人員，從而實現更有針對性的報警管控。

（5）內業報表的定制。內業報表是監控量測的成果體現。為最大程度降低內業工作量，該項目根據監測單位、監理等對監測報表格式的不同需要，分別制定了Excel及Word格式的模板，實現了監測報表一鍵導出，可支持打印歸檔。

4 結束語

信息化技術在隧道監控量測中的應用，實現了監測數據的實時采集與分析，監測成果的移動共享可為各專業工程人員提供數據支持。監控量測信息化手段的應用，使得監測過程具備了智能化系統流程的特點，是未來隧道監測技術發展的主流方向。通過白沙快速出口路項目的實踐，應用流程得以優化，這為隧道監測技術的智能化的發展提供了有益的參考。