隧道施工监测信息处理系统发展现状

张丹丹

摘要：隧道监控量测技术逐渐向遥控化、实时化、高精度、后处理的自动化方向发展。能够实现主动、实时、动态采集数据以及数据处理的有三维激光扫描技术、SMOSSUBWAY地铁隧道自动化监测系统、BGKMICRO分布式网络测量系统、TMIGS系统，另外，TMIGS系统还能够根据预设标准的数据预警报及综合分析后的分级警报控制，以及供满足隧道安全管理的通用日、周、月报表。

关键词：隧道监测；信息处理系统；自动化

1 绪论

近十年来，我国隧道建设事业有了較快的发展，不仅表现在隧道数量、隧道长度的增长上，在技术方面也得到了快速的发展。长期以来，隧道工程在很大程度上是凭在实践基础之上得来的经验设计、施工的，虽然很多已经成为了国内外学术界以及岩土工程界所公认的设计、施工方法，但正确的方法应该是通过一定的力学计算，采用科学的经验方法，使隧道施工中的监控量测技术更为精准。

然而取得准确的监测数据极其困难，因为人及设备处于复杂地质环境中，不确定、未知因素太多，这将直接影响现场监测人员的安全。因此，隧道工程监测信息化、系统化已成为必然趋势。

2 隧道施工监测信息处理系统发展趋势

现阶段隧道监控量测发展的主要趋势如下：

（1）远程控制。通过发达的网络技术远程控制监测数据，同时对若干监测点进行控制，不但提高效率，而且降低了相应成本。

（2）迅速反馈。迅速反馈监测数据，并通过一定方法对数据进行分析与处理，在地下工程施工过程中，可以极可能做到对环境影响最小，保证工程质量。

（3）数据要求严格。保证数据在规定范围内，不但对数据要求严格，而且对整个数据采集系统都做了很好的规定，使数据为工程所用。

（4）后处理自动化。后处理自动化是监控内容的一部分，当前后处理自动化能力偏弱。面对各类的监测数据，应用自动化处理，往往较人工处理更为准确，速度更快，可以迅速的反馈数据中存在的各种现象，为隧道工程施工量测技术提供了较为先进的技术。

3 隧道施工监测信息处理系统发展趋势

3.1 国外自动化监测系统的发展状况

隧道施工监测主要是对围岩、支护结构的变形（位移）和应力进行监测。变形监测目前应用较多的主要是自动全站仪（测量机器人），如瑞士徕卡TCA1800和TCA2003等。

目前Tunnelscan隧道扫描技术（由瑞士Amberg公司开发）是一种高速精确的激光测距仪。该仪器对三位坐标进行全程记录，同时对测量物进行匀速量测。发射仪器激光装置，对隧道掌子面进行全方位量测，并迅速采集地下工程施工监测控制数据并形成相应距离及图像材料，以备后期使用。

3.2 国内自动化监测系统的发展状况

在监测系统自动化研究方面国内最近时期发展迅猛。

（1）对专项工程开发新系统，如对青藏铁路建设，中铁西南院研发了EMMTF80自动化监测系统是80路隧道温度、应变自动量测系统。

（2）南方测绘有限公司的SMOSSUBWAY地铁隧道自动化监测系统采用现代光电技术，网络通讯技术，自动化控制技术，数据库技术，全自动无人值守全天候自动化变形监测系统，并可以兼容接入多种传感器进行实时监测。系统已经在国内十几个地铁区段普遍采用。

（3）通过差阻式、振弦式、应变片等仪器对应力（压力）进行监控，其中BGKMICRO分布式网络测量系统（基康仪器公司生产），具有用户管理、测量管理、数据管理和通讯管理等多项功能。

（4）由北京市市政工程研究院、北京交通大学等单位联合研制的地下工程安全保障系统（简称TMIGS系统）[3]，它将各种先进技术较好的应用到目前相关的隧道工程施工中，对安全施工提供了较为合理的保障。

TMIGS系统可自动生产隧道施工中涉及到的多种报表，并将相应数据与预警系统紧密结合起来，从而达到很好的工程管理效果。其中工程管理包括：a.对前期存在的相关资料进行有序的录入；b.机械设备和人员的点对点管理，实时监控全作业空间的操作状态；c.对各类量测材料的综合检测与分析；d.根据预先设计好的数据预报及相关后续处理后的重点控制。e.提供满足施工工程安全管理的通用报表。主要包括：常规的数据处理（圆滑处理、回归分析、趋势分析等）；图形显示，方便监测数据的迅速反馈。通过圆滑处理、回归分析、趋势分析等较为迅速的对反馈数据进行处理，从而达到快速预警效果。

该系统对地下工程与隧道工程施工量测所做的贡献，不仅仅是减少人工工作时间，同时对数据处理的准确性和安全性，都有较好的把握，力争达到任何一位相关领导或主管、在任何时间、任意地点，只要能够接入互联网即可访问本系统完成系统中涵盖的所有管理工作。

4 结论

隧道监控量测技术逐渐向遥控化、实时化、高精度、后处理的自动化方向发展。其中三维激光扫描技术、TMIGS系统能够实现主动、实时、动态采集数据以及数据处理，另外，TMIGS系统还能够根据预设标准的数据预警报及综合分析后的分级警报控制，以及供满足隧道安全管理的通用日、周、月报表。

参考文献：

[1]洪开荣.我国隧道及地下工程发展现状与展望[J].隧道建设，2015，35（2）：95105.

[2]《中国公路学报》编辑部.中国隧道工程学术研究综述·2015[J].中国公路学报，2015，28（5）：13.

[3]梅志荣，马士伟.隧道工程监测技术与动态设计方法的新进展[C].中国科协2004年学术年会铁道分会场论文集.北京：[s.n.]，2004：286291.

基金项目：重庆市教委2017年度科学技术研究项目（KJ1754490）