高速公路隧道施工安全信息化监控技术分析

党炜

中国水利水电第四工程局西南分局 新疆 昌吉 831100

道路建设的发展对于促进当地经济发展具有极其重要的作用，道路建设作为交通建设的重要组成，必须以提升施工质量为根本目标并保障施工安全，建设出高质量的公路隧道。在实际的建设过程中，隧道环境的特殊性为施工带来了重重困难，大幅度增加了施工的危险性，因此高速公路隧道施工一直被认定为高风险施工工程。安全信息化监控技术的应用有助于保障施工过程安全，合理的应用安全信息化监控技术十分必要。

1 高速公路隧道施工特点

（1）不可预见因素多：在高速公路隧道施工过程中会遇见大量不可预见因素，其中以地质条件不可预见最为常见。由于在隧道施工前，不能对施工现场地质情况做全面了解，如不可预见地下水、围岩变化、瓦斯等，这些因素均将影响隧道施工的进行。（2）隧道施工高风险性：因在隧道施工中对于地质情况无法预见，所以隧道塌方事故十分常见，安全隐患较大。（3）隐蔽工程较多：隧道结构与其他施工建设不同，因工程在地下进行，所以十分重视工程的时效性，一般在一道工序完成后则及时的开展第二道工序，而在此期间会存在许多的隐蔽工序，若隐蔽工序的质量不达标，则将对后续的工程质量造成影响。而在实际的检查过程中，极容易忽略这些问题并未能及时的进行补救，从而使得整个隧道工程质量降低。（4）较强的时效性：由于围岩变化发展速度极快，且水文地质条件也不容易掌握，因此只要在开挖后，就需要做好及时处理准备，时效性十分的强。此外，施工条件差等此类问题也较为常见，这些问题均影响着工程的实施[1]。

2 信息化监控技术应用价值

施工安全管理一直备受重视，尤其在公路工程建设不断加大的现代，安全管理更是被视为重中之重。由于特殊的隧道施工环境，如光线弱、空气质量差、噪音大等增加了隧道施工的危险系数，此外隧道施工程序十分的复杂，在施工过程中也增加了安全管理事故发生可能性。安全信息化监管技术的应用有助于发现与解决施工过程中的相关问题，因此在隧道施工中需要合理的运用安全信息化监管技术，可以及时的发现施工过程中所存在的问题，从而及时的对问题进行解决，保障工程质量，提升安全性。

以往，我国与其他国家相比，道路隧道安全监控体系的应用存在一定的滞后性，也存在发展起步晚、发展不完善等问题。而值得庆幸的是，在科技水平不断提升的今日，随着网络信息的普及与应用，现代传感技术、信号分析处理技术等应用也推动着隧道施工安全信息管理的发展，使得我国的隧道施工安全信息化技术的水平达到了新的层次，使得施工安全管理有效性得到了显著的提升。

3 隧道施工安全管理技术

3.1 施工安全信息化分析策略

目前，我国高速公路隧道中以新奥法施工技术最为常见，该技术的应用体现了测量信息的重要性。该项施工技术为新型的技术，以锚杆与喷射混凝土为主要支护方式。该项技术的应用可以保障洞室具有长期稳定性，并改变传统的施工理念，不需要使用后壁混凝土结构去支护松动的围岩，而将隧道岩体认定为连续介质，并在粘性理论、弹性理论、塑性理论的运用下，在开挖岩体后，在变位产生至岩体破坏这一时间内，在围岩上去建立出具有柔性、适用并紧贴围岩、薄层的支护结构，与传统的后壁结构相比，该种薄层不会影响围岩原有承载力，此外，围岩本身也成为支护结构，支撑更为牢固。在量测信息分析中可及时的了解到围岩与支护结构的安全性及稳定性，对于需要变更的地方能及时的作出调整，大大增加了施工的安全[2]。

隧道施工安全信息化分析主要有以下几个步骤：（1）依照原本的施工方案对隧道断面进行挖掘，随着撑子面的推进则开始对隧道施工的现场信息进行测量，并依据测量内容选择使用的测量仪表，常用的测量仪表包括收敛仪、应力盒等，这些仪器将对围岩区域内的唯一、支护结构、围岩应用等作出测量。（2）在上述步骤完成后，则开始对所得到的信息进行分析，进而对隧道围岩与支护变形情况作出预测，依据相关的标准与现有的条件，确定隧道围岩与支护结构变形的安全值。（3）将预测结果值于安全值进行对比，分析其接近度，进而判断出隧道围岩与支护结构的稳定性，在其稳定性达到相关标准后则可以继续开展后续的施工内容；若预测值与安全值存在较大的偏差，则需引起高度重视作停工处理，由相关专业部门再次进行专业性的综合评估，去重新确定隧道施工安全性，若得不到肯定结果可进行隧道开挖施工工序的调整，或对隧道的设计方案进行调整，需以隧道施工安全性作为第一要义，后续工作必须在安全的基础上进行。

3.2 安全性评估指标

在高速公路隧道施工过程中，围岩变形安全值是最为重要的评估指标之一，这一环节的评估可影响施工过程的整体安全性。目前而言，对于高速公路隧道施工中的隧道施工安全性评价指标以围岩收敛变形量与围岩收敛变形速率为主。而后与相关规范指标中的数值进行对比，从而能够推断围岩变形的稳定性，加之专业人员的经验而整体推断施工现场的安全性。除此以外，施工现场测量数据所绘制的曲线也可用于判断隧道施工的安全性，由相关人员对有关数据进行测量、采集、分析，并将其绘制成曲线，由专业人员根据曲线的变化情况对围岩变形的发展作出预判，进而推断隧道施工的安全性。在隧道施工的现场监控量测中，则通过拱顶下沉与隧道周边收敛情况为主要判断依据，加之绘制曲线的变化程度，能够更为准确的判断出隧道施工的安全性[3]。

4 信息化监控技术在隧道施工中的应用

4.1 监测测量应用

想要隧道工程能够顺利的完工，离不开对施工环境进行分析与观测。而信息化监控技术中的监控量测技术发挥了重要的作用，通过监控量测技术，可以对施工现场环境进行实施的监测，并可以随时了解施工进度，这样既能够缓解安全管理的压力，又能在一定程度上提高安全性，降低安全事故发生几率。

新奥法技术是我国目前施工监控量测中的主要运用技术，该项技术经过不断的运用经验积累，其中的“利用量测信息准确保障施工安全”的技术措施也得到了充分的运用，该项技术可以用于对隧道工程中的水文地质条件进行动态监测，还可以对围岩与支护的变形、压力情况进行监测，运用较为广泛。在对所需要的数据进行收集反馈后，对所得数据进行分析便可对支护参数修正的动态反馈设计进行重新结合，进而调整信息化施工方式，使得整体的施工达到更为完美的状态，尤其在安全性上得到了大幅度的提升。其具体运用流程如下：（1）对隧道施工现场的地质进行勘测，并结合相关的材料制定出科学的监控测量方案。在后续的过程中，以之前勘测数据为基础，与实际的施工情况、监控情况作出有效结合，在此过程中还需进行地表观测与地质预测，需要时还可进行开挖从而验证预测结果的准确性，加之测量围岩支护结构受力变形情况与观测相应的状态结构，对隧道施工的安全性进行判断，根据实际的情况不断的调整相应的支护参数与应急参数，使得隧道施工开展更为安全与有序，使得整个施工进程能够持续的前进。（2）对于枯地表下沉时测量的基本点，需要进行2个埋设，主要目的是为了易于后期的测量比较，此外针对原始高程标准点的埋设应与附近水准点联测。首先是确定测量点并在此处挖掘出长、宽、高分别为20cm左右的正方体坑，在测量地表后以混凝土填充测量的周围并压实。在进行测量时主要运用水准仪或全站仪。在对监控数据进行分析后获取相应的指标，指标如周边相对位移值、周边位移率和拱顶沉降等。（3） 以测量结果为依据，绘制出显示位移测量与位移速度变化的曲线，在相应的信息反馈后，有助于相关人员对隧道内围岩情况与其位移变化进行了解，在隧道围岩的变形中也能够体现出围岩在应力调整状态下重新形成平衡的过程中。经过时间推移，将影响围岩的稳定性与变形量，在对断面数据作出测量后也可用此来判断测量结果的准确性，在回归分析后获取位移量与时间的变化曲线，在变化规律下也可用来推断围岩的稳定性。

隧道的施工过程中，需要对隧道周边与拱顶下沉数据进行测量。还需实时的观测围岩，看其是否发生方向改变与位移速度的改变，若最终下位移速度趋于稳定则施工效果较好。有关人员需要对隧道洞内与东外的观测数据进行检测，与现实的情况进行结合，对错误信息做好调整工作，以达到满意的施工效果。此外，在数据的监测与收集过程中，还需保障所收集到的数据准确完善，这样才能保障数据采集分析的准确性，也才能保障隧道施工的安全性。

4.2 人员定位应用

通过互联网的无线网络传输、定位软件、感应芯片与读卡器等，能够实现对隧道内施工人员进行定位，且定位准确度极高。而施工人员进行定位既能及时的了解到人员分布情况，又能推断出当前的施工进度，此外，通过对人员进行定位也可以对施工人员进行相应的调整，方便对其进行管理，这样有助于提升施工效率，也能够快速的发现施工过程中所存在的相关问题，管理人员能够对所存在的问题进行方案制定，进而快速的解决问题，保障施工进度。除此以外，人员定位除了上述应用功能外，还可以对施工人员进行考勤处理，方便对每日到岗人数进行记录，利于人员的管理。最为关键的是，一旦出现安全事故，定位系统可以快速的对人员进行定位，使得救援人员能够在最短的时间内获取待救援人员的位置，节约搜寻时间，保障施工人员的安全。由此可见，隧道施工人员管理中的人员定位应用在推动施工进程、加强人员管理，保障人员安全等方面均具有较高的应用价值。

4.3 空气监测应用

隧道施工的环境问题也颇为明显，相同工作情况下，路面的施工因环境宽阔等原因所产生的粉尘可以及时的被风吹散，施工人员不易将粉尘吸入至身体内。而在隧道环境中，其工作的环境较常规路面则较为封闭，施工进行中会产生较大的污染，施工人员也会在工作中吸入大量的粉尘，环境相对恶劣，也影响了施工人员的身体健康。此外，由于对隧道进行施工时，可以干扰到其周围的地质条件，往往会对周围的地质条件，并有可能释放出一定的有害气体，而隧道施工时这些气体不易排出，则在隧道内进行聚集，一旦达到一定的浓度，甚至可能威胁施工人员的生命。除了地质条件受到影响所产生的有害气体外，机械设备在施工过程中的应用也会产生相应的有害气体，同样威胁施工人员的身体健康，尤其对于无色无味的有毒气体，在扩散时不易被发掘，在一定程度后则可导致施工人员中毒，造成呼吸困难甚至窒息等危险事件。因此需要对施工环境进行空气检测，而信息化监控设备中的空气监测器则产生相应的作用，其可以对施工环境的空气进行样本采集，并对其组成成分进行分析反馈，若施工环境中的有害气体超标则可以及时的发出警报，引起施工人员的重视，进而对施工人员进行紧急的疏散，待空气质量合格后再进行施工，大大的保障了施工人员的安全[4]。

4.4 语音交互应用

语音交互即为语音对讲，该技术运用十分的广泛，主要目的为加强施工人员与施工人员之间、施工人员与管理人员之间的交流，以便及时的解决问题。在进行隧道施工时，技术人员可通过语音对讲对施工要点进行讲解，科学合理的保障施工进度，提升施工规范。此外，通过语音对讲也可以及时的发出警报信息，一较广，也能够同时接受相应的情报，十分便捷。

5 信息化监控技术应用建议

5.1 提高信息化监控技术水平

在建设行业中，信息化技术运用相对的广泛。在对于工程企业，其运用整体水平则较低，未能引起足够的重视。而设备配套也未能与时俱进，相对老旧，运用不合理。对于隧道施工工程而言，合理的运用信息化监控技术水平对于提升工程质量，加快工程进度具有极高的价值，因此需加强对信息化监控技术的重视，推广应用，加强经费投入，与时俱进，使得信息化监控设施设备能够合理的运用至施工过程中，充分发挥价值。

5.2 培养应用人员专业素养

“以人为本”的思想也应当贯彻至隧道施工工程中，专业的安全管理人员对于保障整体施工安全具有重要意义，既是必须，也是保障。但从我国的隧道施工情况看来，安全管理人员相对匮乏，部分安全管理人员也未能对信息化监控技术有熟练的掌握，满足现状，不能得到提升。因此必须强化安全管理人员的自身素质与自身专业水平，积极学习新型的管理技能，强化对信息化监控技术的掌控，并能够学以致用，充分发挥自身的价值，合理的运用信息化监控技术，为隧道施工安全贡献出自己的一份力量。

5.3 认知的转变

在隧道施工中，信息化监控技术虽然得到应用也取得相应的成效，但仍存在一定的问题，如部分部门领导未能充分的了解该项技术。但值得注意的是，可以将信息化监控技术视为隧道施工过程中必不可少的一部分，若不能加强对该项技术的重视，或不能及时的引进更为先进技术，那么会影响整个隧道施工的安全性，增加隧道施工的安全隐患，甚至引发相应的安全事故。因此，需要相关部门改变以往的认知，不仅需要对该项技术有所了解，更需要去学习更为先进的技术，并为此制定一定的规范，保障该项技术在隧道施工过程中得以充分的应用[5]。

6 结束语

在经济快速发展的今日，不论在何种领域，都应当将安全生产作为第一要义。对于高速公路隧道施工而言，因其投入大、耗时长、技术性高等原因，更是需要重视施工安全，保障施工质量，否则一旦出现安全事故，不但会前功尽弃，同时也会对人员安全构成威胁。高速公路隧道施工安全信息化监控技术的运用可以较好的解决这一问题，其中所运用到的监控量测技术、人员的定位监控技术、空气质量检测技术等能够较好的保障施工人员的安全，进而推动工程的进程，安全、高效的完成施工。但值得注意的是，在隧道施工过程中，其仍具备许多的不定因素，其施工过程的复杂性也不容小觑，因此相关人员需要不断的强化自身素质，学习更好的安全管理技术，使得工程能够安全、高效的完成。