高速铁路隧道施工信息化管理措施

汪 静

（中铁十一局集团第五工程有限公司， 重庆 400030）

1 工程概况

黄石隧道建设于重庆市云阳县栖霞镇、夜合乡与黄石镇境内，进出口里程为DK773+764～DK782+013，总长8255.62m，属双线大断面隧道，区域内最大埋深509m。本项目引入信息化管理方式，包含超前地质预报、各施工环节的现场量测等多方面工作，以期营造安全的施工环境。

2 隧道施工信息化现存问题

（1）隧道施工除了技术方法的支持外，监控量测也占据重要地位，其并非狭义层面的监控量测，需要覆盖至与施工有关的各项要素中，但碍于资金不充足等方面的问题，信息化管理所涉及到的要素缺乏全面性，在不可预见的施工环境下易加大风险[1]。

（2）系统体系运行机制缺乏适应性。信息化系统的全流程工作包含三个环节，首先是面向各类信息的采集和管理，随后是基于所得信息创建模型，最后则是作针对性的分析。但从现阶段发展状况来看，信息采集和管理的机制不够成熟，所选用的方法较为滞后，依然未引入先进的技术手段。信息化管理的关键要点在于针对各项信息展开全方位的分析，从中提取有价值意义的信息，将其作为施工的基本依据，此举对于施工作业的高效、高品质推进具有积极意义。现阶段，施工信息化依然停留在某些特定的工序中，普遍存在单向信息化的局面，常见有掌子面监控系统、自动监测等，其覆盖范围依然有待扩宽。

3 工程案例

本项目中，为创建安全的施工环境而引入信息化管理手段，重点关注监控测量与地质预报两方面工作，将其作为工序管理的核心环节。实行超前地质预报模式，其特点在于综合性较强，其信息覆盖面相对较广，集TSP、超前钻孔等多种技术于一体，全程实行“先探后挖”的方式；监控测量方式得以改进，选用的是无尺测量方式，以便高效且准确地获取数据。结合多途径所取得的测量结果，以此为依据评定掌子面、支护结构在施工中所表现出的具体状况，发现异常则及时优化施工方案，确保其可行性[2]。

3.1 监控量测

伴随各工序的推进，对应的监控量测工作也需同步进行，选择合适的区域埋设测点，采取支护措施并从中读取初始数据。测点布设的位置合理与否在很大程度上决定了检测结果准确性，不可在钢架、脱空回填区域布设测点，要求所有测点都被打入围岩内。净空变化测点的布设工作中需综合考虑拱顶下沉测点的布设情况，要求两者共处相同断面上，具体见表1。

表1 监控量测断面间距、测点数量

选用全站仪设备，在其作用下完成拱顶下沉量测工作。选取隧道拱顶周边区域预埋测点，各断面分别布设一点。以规格为φ8mm 的钢筋为原材，经特定工艺加工后使其呈三角形，将其作为预埋测点使用。

要求测点埋入围岩，在此部分的深度至少达20cm；部分情况下围岩处于较破碎的状态，此时需在原测点埋入深度的基础上适当加大。若存在不良地质，为确保测量结果的可靠性应加大监控量测频率。

图1 拱顶下沉量测示意图（非接触测量）

以位移管理等级为基本依据，在此基础上选择相应的安全性评价方式：若级别达到Ⅲ级需将实际情况上报监理工程师，再会同技术主管等相关负责人就实际结果作针对性分析；若为Ⅱ级需将情况上报总工程师，再依据实际情况进一步上报给设计单位、监理单位及业主，就具体问题商讨管理措施；若为Ⅰ级则必须随即暂停施工作业，业主单位全方位分析实际情况和探寻解决对策。

围岩和支护两部分的稳定性对于施工作业具有重要影响，应以时态曲线形态为主要依据作出正确的判断。二次衬砌施工中隧道的主要质量控制标准有：水平收敛＜0.2mm/d，拱顶下沉＜0.15mm/d；以总相对位移为基准，要求现阶段已发生的位移相对值占其90%或更多。

3.2 超前地质预报

本项目选择综合超前地质预报的方式，同步采取了TSP、地质雷达行业内较为典型的技术手段，首先完成探测作业，无误后再正式开挖。

超前地质预报工作中选用的是TSP203，对接专业软件实现对采集数据的处理与分析。做好数据处理前的准备工作，首先根据隧道轮廓描述工作的需求设定相应参数，导入软件进一步处理，由此生成掌子面前方的地质信息，如剖面图、地震参数等，在此基础上通过人工解译的方式掌握反射界面的综合情况，如岩性参数、产状，从中深挖隐含信息，实现对前方地质情况的综合预测。正常情况下，TSP 系统的预测能力可达120～150m，该区域内的岩层性质、断层等方面的信息都能得到较为全面的呈现；若遇到围岩完整性欠佳的情况预测范围相对缩小，普遍为100～120m。

考虑到部分区域地质条件较差的问题，除了TSP 系统外辅以加深炮孔的方式，在开挖工作面上选择合适的区域钻小径浅孔，以便更加全面地掌握地质信息。以隧道断面情况为准在每个循环上分别设适量的加深探孔，通常以3～8 个为宜，所处位置以断面轮廓线处为宜，各坍孔外插角为1～3°，深度均按6m 控制。

加强对已揭露岩层的分析，经过地质素描后再定名，全面掌握其实际情况，如岩层产状、厚度。以地层剖面图和柱状图为基本依据，将实际岩层情况与之对比分析，明确岩层所处的具体位置，再综合考虑TSP 探测结果，经多次对比分析后预判掌子面前方地质情况，帮助施工人员较准确地掌握岩层的规模以及具体分布位置。

每完成一次爆破作业后及时安排地质工程师根据实际情况完成地质素描，含掌子面稳定状况、节理裂隙、岩层产状、水质情况等方面。此外，定期做好地表水文监测工作，采取科学防控措施维持各项地质要素的稳定性，创造安全施工环境。

4 结束语

隧道工程施工复杂度较高，信息化施工是创造安全工程环境、提高施工品质的关键，可帮助工程人员更为全面地掌握前方地质情况，以合理的技术手段完成施工作业，创造高品质工程项目。