高速公路超特長隧道施工過程監測監控要點研究

劉一飛

（中鐵十二局集團第三工程有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

高速公路施工建設中遇到超特長隧道施工任務時，技術人員應該對操作及管理工作都予以高度重視，確保施工技術應用以及施工管理策略都更為適宜合理，可以形成較為理想的合力，以提高施工的有序性，降低事故的發生概率。

具體而言，技術人員除了要重點規范施工技術操作，優化質量層面的施工效果，往往還需要重點做好整個施工過程的監測監控工作，以便及時發現所有異常問題，營造較為理想的現場施工作業環境，確保超特長隧道施工更為安全有序，因此，相關研究極為必要。

1 項目概況

渝湘高速公路復線項目是《重慶市高速公路網規劃（2019—2035年）》十一射線重慶巴南至湖南張家界高速公路的一段，也是G65 渝湘高速公路的擴能項目，對緩解G65 渝湘高速公路日益增長的交通壓力，保障東南方向大通道的暢通至關重要，是重慶市市級重大建設項目，也是市政府督辦推進的重點項目。該項目線路總里程約285.03km，涉及的高速公路分別為巴南至彭水、彭水至酉陽和武隆至道真三段。總投資約645.77 億元，建設期(彭水隧道)6年。

渝湘復線彭水隧道為雙線超特長高速公路隧道，全線控制性工程，隧道形式為小凈距+分離式，隧道出口段(左線431m，右線438m)為小凈距和極小凈距。設計速度80km/h，路基寬度25.5m，左線起訖里程為ZK147+647—ZK158+782，全長11.135km，右線起訖里程為YK147+696—YK158+790，全長11.094km。Ⅴ級圍巖占比15%，Ⅳ級圍巖占比36%，Ⅲ級圍巖占比49%，最大埋深約850m。洞門形式進口為端墻式，出口為削竹式。隧道內通風采用機械通風，后期采用巷道式通風。主洞設置14 道車行橫通道(14 處緊急停車帶)，間距750m。30 道人行橫通道，間距250m。5 道變電所橫通道，2 道洞內聯絡和交通轉換帶，2 處景觀帶(每處長150m)。設通風斜井一座，采用無軌運輸形式輔助施工，起訖里程為XJK0+000—XJK1+925(全長1925m)。內輪廓尺寸(高×寬)為6.65m×8.5m，縱坡-10.8%/3%，斜井交叉口(YK151+680) 距進口3984m。設通風豎井2 座，A 豎井井徑8.2m，井深202.2m，B 豎井井徑7m，井深194.4m。豎井交叉口(Y154+881)距出口3909m。

2 高速公路超特長隧道施工過程監測監控原則

2.1 全面性原則

高速公路超特長隧道施工過程監測監控應該遵循全面性原則，要求針對超特長隧道施工過程中涉及的所有區域進行全面監測，避免出現任何監測漏洞。基于此，在監測監控系統布置中，技術人員應該重點關注所有監測監控目標區域，尤其是在相關監測監控設施應用中，更是需要高度關注所有設施的監測監控范圍，盡量確保多個監測監控設施應用后，可以實現對于超特長隧道內部各個區域的全面兼顧。伴隨著超特長隧道的施工進程，監測監控全面性也需要調整，以確保更好地發揮出理想的監測監控價值[1]。

2.2 實時性原則

高速公路超特長隧道施工過程監測監控還應該遵循實時性原則，以便動態獲取施工現場的所有信息資料，避免監測監控信息資料出現較為嚴重的滯后性問題。基于此，應該對監測監控系統予以實時動態化布置和應用，以確保相應系統可以緊隨施工過程實時動態獲取施工所需要的所有信息資料，尤其是在監測監控設施布置上，更是需要實時動態調整，避免出現與施工進程脫節的問題。所有監測監控信息資料的傳遞同樣也需要考慮實時動態性特點，以確保相應信息資料得到及時運用，尤其是對于一些直接和超特長隧道施工安全掛鉤的因素，更是需要注重實時應用。比如瓦斯監測，必須確保其能實時動態反饋各個區域的瓦斯氣體含量，避免因為該項數據信息的滯后，威脅超特長隧道施工的安全性[2]。

2.3 準確性原則

高速公路超特長隧道施工過程監測監控還應該重點遵循準確性原則，避免監測監控系統出現較為嚴重的偏差問題，影響監測監控價值。超特長隧道施工過程監測監控工作往往面臨著較高的要求，很多監測監控結果對于施工項目都會產生較大影響，也是施工管理人員進行決策和項目管控的重要依據，因此需要確保其準確可靠。

比如，在超特長隧道施工過程中，需要準確監測二襯防水板臺車到掌子面的距離，以便及時了解該距離是否在安全范圍內，一旦該距離處于明顯不安全范圍則及時預警，以避免準確性不足帶來的安全事故和隱患，確保施工安全[3]。

2.4 輔助性原則

高速公路超特長隧道施工過程監測監控還應該體現輔助性原則，確保監測監控信息資料得以充分應用，而不是僅僅局限于監測監控，這也是確保相應監測監控系統得以發揮理想應用價值的關鍵所在。超特長隧道監測監控是為了輔助施工建設以及管理，如此則需要確保其在后續管控以及防控方面發揮參考作用，最大程度地維系超特長隧道施工的有序開展。比如在超特長隧道施工過程中，對各類危險氣體的監測，一旦發現異常問題，就需要及時預警并輔助管理人員啟動相關通風系統，有效處理危險氣體，營造安全的施工環境[4]。

3 高速公路超特長隧道施工過程監測監控要點

3.1 視頻監控

高速公路超特長隧道施工過程監測監控中，視頻監控是比較重要的手段，也是當前應用較為成熟的方式，技術人員應該借助于視頻監控方式，實時獲取超特長隧道施工過程中的各方面信息，由此更好地優化監測監控效果。在現階段高速公路超特長隧道施工過程中應用視頻監控方式時，移動式無線遠程視頻監控系統的應用較為常見，其可以較好地實現施工現場視頻素材的實時獲取和傳遞，從而優化監測監控效果。移動式無線遠程視頻監控系統由視頻監控攝像頭采集數據，經網絡視頻服務器對采集到的數據進行H.265 編碼壓縮，然后將壓縮后的數據包以IP 報文格式通過無線網絡進行傳輸。登錄視頻平臺后，可實現對接入設備的遠程控制、前端網絡視頻服務器配置，并進行用戶終端授權與安全認證管理。當然，為了更好地優化視頻監控效果，技術人員應該重點基于超特長隧道施工狀況，在現場合理布置視頻監控設備，且應該伴隨著施工過程進行視頻監控設備的實時調整，以便更好地優化獲取的相關視頻素材，順利完成施工過程的監測監控任務。在視頻監控系統應用中，技術人員除了要注重硬件方面的優化配置應用，往往還需要高度關注大量視頻素材的分析，如引入先進的自動化分析技術，準確分析監控到的異常信息，進而予以自動化預警和處理，以此更好地優化超特長隧道施工管控效果[5]。

3.2 瓦斯監測

高速公路超特長隧道施工過程監測監控還需要重點關注可能存在的風險因素，尤其是對于可能影響施工安全的因素，更是需要進行實時監測，以便及時采取合理的防控策略，降低安全事故發生概率。在超特長隧道內進行瓦斯監測時，技術人員應該合理布置隧道瓦斯監測系統，由此獲取全部施工區域的瓦斯分布狀況，及時反饋監測到的異常問題，以保證現場施工人員的安全。其工作流程為：隧道瓦斯監測系統前端通過各類傳感器將監測點采集的數據傳送給無線綜合參數信號處理器—信號處理器將信號發送給二襯臺車處的數據采集系統—數據采集系統將接收到的數據處理后發送給系統的網絡視頻服務器—網絡視頻服務器通過遠程無線傳輸模塊將數據傳輸到隧道口數據基站—隧道口數據基站把信號傳輸給施工現場工控機—工控機經過軟件智能處理后實時顯示于LED 大屏幕—管理人員通過LED 大屏幕了解到瓦斯的異常信息后及時啟動通風設施。

3.3 精確人員定位

在高速公路超特長隧道施工過程中，監測監控還應該重點關注所有人員的精確定位，避免出現較為嚴重的混亂無序問題。在當前高速公路超特長隧道施工過程監測監控中，技術人員應該優化構建隧道人員精確定位系統，采用UWB 技術，定位精度優于30cm識別速度300 張/s。UWB 又叫超寬帶（Ultra-Wideband）技術，不需要產生連續的高頻載波，僅僅需要產生一個時間間隔極短（小于1ns）的脈沖，便可通過天線進行發送，因此也稱作脈沖無線電（Impulse Radio，IR）。可以通過改變脈沖的幅度、時間、相位進行加載，進而實現信息傳輸。在隧道定位中用到的UWB遵循802.15.4a 標準，在測距的時候，采用ToF(Time of Flight)的方式，計算A、B 兩點電磁波飛行的時間，通過時間計算出兩點之間的距離。在實際應用中，該系統表現出精度高、容量大、實時性好的特點，無漏卡現象，可以為管理人員提供實時定位、歷史軌跡回放、視頻聯動跟蹤、LED 大屏幕實時統計、與門禁復合開門、跟蹤定位指定人員、人車定位考勤、電子圍欄、行為分析、多卡判斷、災后急救、日常管理、智能巡檢等功能，可以幫助管理方查找和改進薄弱環節，防范施工安全事故的發生[6]。

3.4 應急語音通信

在高速公路超特長隧道施工過程中，監測監控系統還應該高度關注語音通信，以便實現相互之間的有效溝通交流。因為超特長隧道內部沒有信號，無法通過傳統常規通信方式進行溝通交流，如此則需要構建專門的語音通信系統。比如，基于“迅時云”服務下的遠程IP 網絡通信系統就可以發揮出較大的應用價值，該系統由IP 電話主機、IP 語音終端（IP 話機、防爆電話等）、“迅時云”平臺三部分組成，三部分可分別獨立接入互聯網系統中，實現跨區域語音通話功能。為了更好地優化應急語音通信應用效果，技術人員應該注重確保通信的穩定可靠，避免在運行過程中出現較為嚴重的信息傳輸不暢、不準確等問題。對于應急語音通信系統的應用，技術人員往往還需要注重發揮其輔助作用，使之能夠為其他系統以及相關人員提供技術支持[7]。

3.5 步距監測

高速公路超特長隧道施工過程監測監控還應該積極關注步距檢測，以便及時發現該方面可能出現的異常問題，便于及時針對相應問題進行處理，避免釀成嚴重安全事故。在相應步距監測系統應用中，往往可以形成理想的實時監測效果，對于安全步距真實數據予以實時顯示，進而則可以形成較為理想的現場安全管控效果。當然，這需要在項目中合理設置預警值，對于危險情況予以準確判斷，避免在預警方面出現較為嚴重的偏差問題。在該系統應用中，技術人員還應該切實做好數據統計分析工作，除了要進行實時數據的準確分析，以判斷可能出現的安全隱患，往往還需要注重所有歷史記錄的匯總分析，以此更好地發揮施工管理的優化輔助作用，最大程度地降低異常問題的出現概率。

4 結語

綜上所述，高速公路超特長隧道施工過程中切實做好監測監控工作極為必要，監測監控工作的開展有助于施工管理人員以及技術人員準確掌握施工現場實際狀況，進而規避各類事故的發生。在超特長隧道施工過程中進行監測監控時，技術人員應該遵循全面性、實時性、準確性以及輔助性原則，圍繞著視頻監控、瓦斯監測、精確人員定位、應急語音通信以及步距監測等進行優化配置，以提升監測監控效果，保障超特長隧道施工安全推進。