TBM隧洞施工安全信息化管理探讨

文 雯

（新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 乌鲁木齐市830000）

近年来，TBM以其安全、高效、对环境影响小等优点在隧洞施工建设中发挥着越来越重要的作用。TBM作为隧洞建设的关键设备，且其施工环境多变、设备复杂、极易出现故障，而TBM的技术维护人员相对较少，出现故障不能及时解决[1]，因此进行隧洞安全施工信息化管理至关重要。

目前，研究人员对盾构安全施工进行了大量的研究分析。其中，闫文鑫等人对隧道施工人员定位与安全管理系统进行了研究[2~4]；徐浩对隧道施工中安全事故的产生原因及安全管理措施进行了探讨[5]，但研究人员对TBM隧洞安全施工信息化管理方面的研究几乎为零。

随着互联网技术和移动终端的普及，隧洞施工安全信息化管理已成为一种新的管理模式。通过TBM施工信息化管理平台，可以对TBM机施工中的各项参数进行实时监控，并对施工人员及隧洞质量进行综合管控，以最大限度地保证施工人员生命安全，高效提高隧洞建设质量，并为以后的隧洞建设大数据时代打好基础。

1 施工人员安全生产信息管理

1.1 洞口门禁系统及信息管理

隧洞洞口的安全管理目的在于消除安全隐患和减少隧洞施工事故，这是确保隧洞能够正常施工的前提。

隧洞洞口门禁系统由翼闸、感应器、人员识别卡、LED控制器、网络交换机、电脑主机及显示器、LED显示屏等组成。翼闸和感应器安装在洞外距支洞口约25 m处，LED控制器、网络交换机、主控电脑安装在洞口调度室，LED显示屏安装在洞外距洞口约40 m位置处。

管理人员可以通过查看洞外显示屏确定进洞人员数量、姓名、部门/厂队、进出洞时间；通过查看车辆进洞信息，可以确定车辆型号、数量和进出洞时间。由于采用洞口门禁系统，不仅可以准确掌握进洞人员名称和车辆型号、进洞时间、洞内人员和车辆数量，而且能有效保障施工人员生命财产安全，降低事故率。

1.2 视频监控系统及信息管理

在TBM主梁上下、左右撑靴、所有皮带机下料口处、主支洞交叉段、生活办公区、洞外生产区、大门口、变电站等施工场所均需设置摄像头，并将所有摄像动画实时传输至洞口调度室显示屏，管理人员可通过查看显示屏，掌握所有施工动态情况，及时协调处理施工问题。同时应做好影像资料的留存工作，如果施工中出现重大安全事故或隐患，可以通过留存下来的视频寻找问题、解决问题。目前，现代远程视频监控和管理系统的应用实现了实时掌握TBM施工设备推进过程中的各项数据，有效解决了工程项目众多，管理人员不足的问题。

1.3 通讯系统及信息管理

隧洞施工时洞内通讯方式有3种，分别为对讲机、固定座机电话、电信手机。

1）对讲机通讯。在洞外调度室安装对讲中转台进行数据接收与发送，通过光纤传输至洞内，洞内每隔1 600 m~2 000 m左右安装1台对讲基站和2个八木天线（双向发射），TBM机尾和连接桥处分别安装1台对讲基站和全向天线。

2）固定座机电话通讯。在施工项目部机房安装电话程控机，在各办公室、洞内外各厂队值班室、TBM操作室及TBM避险室等安装座机电话。此外，项目部座机电话通过网线与电话程控机连接，洞内外各厂队座机电话通过光纤与电话程控机连接。

3）电信手机通讯。施工项目部委托当地电信公司分别在洞外、主支洞交叉段、TBM设备上安装信号接收基站。

2 施工安全生产信息管理

2.1 支洞及主洞交通安全管理系统

1）红绿灯控制系统。在洞外调度室安装主控PLC和HMI触摸屏，并分别在支洞口、错车避险洞、主支洞交叉口安装红绿灯（由RS485继电器控制）和RFID读卡器，进洞车辆应配带有感应芯片，车辆通过RFID读卡器时，主控PLC将车辆状态下发至红绿灯，并显示至HMI触摸屏。

2）支洞段设置避险错车洞。在施工时遇到支洞长，纵向坡度大，且TBM施工运输通道空间较小的路段，为了降低运输安全风险，支洞布设有避险错车洞。

3）支洞段设置碰撞缓冲墙。在支洞段进洞右侧每隔100 m设置1处碰撞缓冲墙。缓冲墙为砂袋码制，每处长约6 m，高约2 m，以降低车辆在紧急情况下的车速，以及车辆失速后的碰撞伤害和事故损失。

4）加强洞内照明、反光镜设置。为改善驾驶员的视力疲劳、辨认车距、改善交通条件，提高道路通行能力和保证交通安全，在洞内安装LED灯，方便施工人员洞内行车。

5）设置反光条及霓虹灯。在施工洞内的所有运输、装载车辆外边缘四周醒目位置必须张贴反光条，以减少安全事故的发生。

6）进洞人员必须统一穿戴有反光条的工作服或反光背心，同时穿戴好其它劳动防护用品。

7）支洞段进行道路、皮带、管路、电路等维修作业时，必须在作业区的上下100 m处的左侧或右侧各放置警示牌。

8）支洞段每隔100 m（防撞墙和电器设备附近），应放置2个3 kg的手提式灭火器（定期检查灭火器是否有效），用于洞内紧急灭火。

9）支洞进洞口应设置进洞告知牌、进洞安全注意事项、支洞交通运输安全禁令、车辆管理规定、避险错车洞位置示意图等。

10）支洞段应安排有专门巡视皮带、管路检查的人员，严格限制无关的人员逗留。

2.2 施工排水安全管理系统

在TBM主洞掘进期间，泵站按四级布设：TBM主梁底部→TBM后配套污水箱→主支洞交叉段上游中转蓄水池→洞外四级沉淀池。

1）自动启动和控制方式。每级泵站采用液位传感器实时向PLC传输液位状态，PLC根据液位情况控制水泵的起停，控制如图1示：

图1 泵站自动控制示意图

2）每台水泵均采用了变频控制系统。变频控制系统具有很强的保护功能，能使水泵因过载、过流、失速、欠电压、过电压等导致水泵损坏时进行及时保护，不引起水泵烧坏。

3）水泵出口安装多功能阀，支洞段应急排水管路末端有安全阀，防止水锤对泵产生损坏。

2.3 用电安全管理系统

在TBM主梁上方、喷混桥前后端上方、偶数号台车靠人行道侧配备主机安全急停按钮，如遇突涌水、易燃易爆气体、大型塌方事故等应急情况时，施工人员可将附近的安全急停按钮拍下，使TBM所有变压断电，应急照明等自动投入使用，方便人员逃生。TBM刀盘机头架等潮湿区域采用36 V安全电压照明。台车等区域采用低压安全供电，开关采用漏电保护开关，能在发生故障或漏电的情况下迅速切断电源。TBM变压器配置漏电流保护器，能在整机任意处发生漏电流事故时，使变压器低压侧开关自动跳闸。

2.4 皮带出渣安全管理系统

在TBM主洞掘进期间，皮带系统由TBM区域固定皮带机、支洞固定皮带机、主洞连续皮带组成。皮带系统应布置在支洞口，而且在主洞控制柜，TBM控制柜均需配有子站，这样可以实现皮带系统的启停及故障检测显示。

在驱动站、控制柜、主支洞沿线均布置有紧急停车拉线，每隔约250 m布设一个急停动作开关，紧急情况下可通过拉拽急停拉线停止皮带机运行。同时在支洞口，主洞控制柜，TBM控制柜处显示动作开关位置，便于快速查找异常点。当TBM检测到皮带处于停止状态时，TBM推进系统终止。

3 结语

随着计算机技术和隧施工技术的发展，信息化以其高知识性、技术性和智能性等特征为TBM隧洞安全实现管理规范化、流程标准化、生产高效化和决策科学化创造了有利条件。推动TBM隧洞安全信息化、智能化、标准化已成为实现TBM施工高质量发展的重要选择和迫切需要。因此，基于大规模安全管理数据的分析与计算机信息化相结合是TBM隧洞施工的必然趋势。