高速公路超特长隧道施工过程监测监控要点研究

刘一飞

（中铁十二局集团第三工程有限公司，山西 太原 030000）

0 引言

高速公路施工建设中遇到超特长隧道施工任务时，技术人员应该对操作及管理工作都予以高度重视，确保施工技术应用以及施工管理策略都更为适宜合理，可以形成较为理想的合力，以提高施工的有序性，降低事故的发生概率。

具体而言，技术人员除了要重点规范施工技术操作，优化质量层面的施工效果，往往还需要重点做好整个施工过程的监测监控工作，以便及时发现所有异常问题，营造较为理想的现场施工作业环境，确保超特长隧道施工更为安全有序，因此，相关研究极为必要。

1 项目概况

渝湘高速公路复线项目是《重庆市高速公路网规划（2019—2035年）》十一射线重庆巴南至湖南张家界高速公路的一段，也是G65 渝湘高速公路的扩能项目，对缓解G65 渝湘高速公路日益增长的交通压力，保障东南方向大通道的畅通至关重要，是重庆市市级重大建设项目，也是市政府督办推进的重点项目。该项目线路总里程约285.03km，涉及的高速公路分别为巴南至彭水、彭水至酉阳和武隆至道真三段。总投资约645.77 亿元，建设期(彭水隧道)6年。

渝湘复线彭水隧道为双线超特长高速公路隧道，全线控制性工程，隧道形式为小净距+分离式，隧道出口段(左线431m，右线438m)为小净距和极小净距。设计速度80km/h，路基宽度25.5m，左线起讫里程为ZK147+647—ZK158+782，全长11.135km，右线起讫里程为YK147+696—YK158+790，全长11.094km。Ⅴ级围岩占比15%，Ⅳ级围岩占比36%，Ⅲ级围岩占比49%，最大埋深约850m。洞门形式进口为端墙式，出口为削竹式。隧道内通风采用机械通风，后期采用巷道式通风。主洞设置14 道车行横通道(14 处紧急停车带)，间距750m。30 道人行横通道，间距250m。5 道变电所横通道，2 道洞内联络和交通转换带，2 处景观带(每处长150m)。设通风斜井一座，采用无轨运输形式辅助施工，起讫里程为XJK0+000—XJK1+925(全长1925m)。内轮廓尺寸(高×宽)为6.65m×8.5m，纵坡-10.8%/3%，斜井交叉口(YK151+680) 距进口3984m。设通风竖井2 座，A 竖井井径8.2m，井深202.2m，B 竖井井径7m，井深194.4m。竖井交叉口(Y154+881)距出口3909m。

2 高速公路超特长隧道施工过程监测监控原则

2.1 全面性原则

高速公路超特长隧道施工过程监测监控应该遵循全面性原则，要求针对超特长隧道施工过程中涉及的所有区域进行全面监测，避免出现任何监测漏洞。基于此，在监测监控系统布置中，技术人员应该重点关注所有监测监控目标区域，尤其是在相关监测监控设施应用中，更是需要高度关注所有设施的监测监控范围，尽量确保多个监测监控设施应用后，可以实现对于超特长隧道内部各个区域的全面兼顾。伴随着超特长隧道的施工进程，监测监控全面性也需要调整，以确保更好地发挥出理想的监测监控价值[1]。

2.2 实时性原则

高速公路超特长隧道施工过程监测监控还应该遵循实时性原则，以便动态获取施工现场的所有信息资料，避免监测监控信息资料出现较为严重的滞后性问题。基于此，应该对监测监控系统予以实时动态化布置和应用，以确保相应系统可以紧随施工过程实时动态获取施工所需要的所有信息资料，尤其是在监测监控设施布置上，更是需要实时动态调整，避免出现与施工进程脱节的问题。所有监测监控信息资料的传递同样也需要考虑实时动态性特点，以确保相应信息资料得到及时运用，尤其是对于一些直接和超特长隧道施工安全挂钩的因素，更是需要注重实时应用。比如瓦斯监测，必须确保其能实时动态反馈各个区域的瓦斯气体含量，避免因为该项数据信息的滞后，威胁超特长隧道施工的安全性[2]。

2.3 准确性原则

高速公路超特长隧道施工过程监测监控还应该重点遵循准确性原则，避免监测监控系统出现较为严重的偏差问题，影响监测监控价值。超特长隧道施工过程监测监控工作往往面临着较高的要求，很多监测监控结果对于施工项目都会产生较大影响，也是施工管理人员进行决策和项目管控的重要依据，因此需要确保其准确可靠。

比如，在超特长隧道施工过程中，需要准确监测二衬防水板台车到掌子面的距离，以便及时了解该距离是否在安全范围内，一旦该距离处于明显不安全范围则及时预警，以避免准确性不足带来的安全事故和隐患，确保施工安全[3]。

2.4 辅助性原则

高速公路超特长隧道施工过程监测监控还应该体现辅助性原则，确保监测监控信息资料得以充分应用，而不是仅仅局限于监测监控，这也是确保相应监测监控系统得以发挥理想应用价值的关键所在。超特长隧道监测监控是为了辅助施工建设以及管理，如此则需要确保其在后续管控以及防控方面发挥参考作用，最大程度地维系超特长隧道施工的有序开展。比如在超特长隧道施工过程中，对各类危险气体的监测，一旦发现异常问题，就需要及时预警并辅助管理人员启动相关通风系统，有效处理危险气体，营造安全的施工环境[4]。

3 高速公路超特长隧道施工过程监测监控要点

3.1 视频监控

高速公路超特长隧道施工过程监测监控中，视频监控是比较重要的手段，也是当前应用较为成熟的方式，技术人员应该借助于视频监控方式，实时获取超特长隧道施工过程中的各方面信息，由此更好地优化监测监控效果。在现阶段高速公路超特长隧道施工过程中应用视频监控方式时，移动式无线远程视频监控系统的应用较为常见，其可以较好地实现施工现场视频素材的实时获取和传递，从而优化监测监控效果。移动式无线远程视频监控系统由视频监控摄像头采集数据，经网络视频服务器对采集到的数据进行H.265 编码压缩，然后将压缩后的数据包以IP 报文格式通过无线网络进行传输。登录视频平台后，可实现对接入设备的远程控制、前端网络视频服务器配置，并进行用户终端授权与安全认证管理。当然，为了更好地优化视频监控效果，技术人员应该重点基于超特长隧道施工状况，在现场合理布置视频监控设备，且应该伴随着施工过程进行视频监控设备的实时调整，以便更好地优化获取的相关视频素材，顺利完成施工过程的监测监控任务。在视频监控系统应用中，技术人员除了要注重硬件方面的优化配置应用，往往还需要高度关注大量视频素材的分析，如引入先进的自动化分析技术，准确分析监控到的异常信息，进而予以自动化预警和处理，以此更好地优化超特长隧道施工管控效果[5]。

3.2 瓦斯监测

高速公路超特长隧道施工过程监测监控还需要重点关注可能存在的风险因素，尤其是对于可能影响施工安全的因素，更是需要进行实时监测，以便及时采取合理的防控策略，降低安全事故发生概率。在超特长隧道内进行瓦斯监测时，技术人员应该合理布置隧道瓦斯监测系统，由此获取全部施工区域的瓦斯分布状况，及时反馈监测到的异常问题，以保证现场施工人员的安全。其工作流程为：隧道瓦斯监测系统前端通过各类传感器将监测点采集的数据传送给无线综合参数信号处理器—信号处理器将信号发送给二衬台车处的数据采集系统—数据采集系统将接收到的数据处理后发送给系统的网络视频服务器—网络视频服务器通过远程无线传输模块将数据传输到隧道口数据基站—隧道口数据基站把信号传输给施工现场工控机—工控机经过软件智能处理后实时显示于LED 大屏幕—管理人员通过LED 大屏幕了解到瓦斯的异常信息后及时启动通风设施。

3.3 精确人员定位

在高速公路超特长隧道施工过程中，监测监控还应该重点关注所有人员的精确定位，避免出现较为严重的混乱无序问题。在当前高速公路超特长隧道施工过程监测监控中，技术人员应该优化构建隧道人员精确定位系统，采用UWB 技术，定位精度优于30cm识别速度300 张/s。UWB 又叫超宽带（Ultra-Wideband）技术，不需要产生连续的高频载波，仅仅需要产生一个时间间隔极短（小于1ns）的脉冲，便可通过天线进行发送，因此也称作脉冲无线电（Impulse Radio，IR）。可以通过改变脉冲的幅度、时间、相位进行加载，进而实现信息传输。在隧道定位中用到的UWB遵循802.15.4a 标准，在测距的时候，采用ToF(Time of Flight)的方式，计算A、B 两点电磁波飞行的时间，通过时间计算出两点之间的距离。在实际应用中，该系统表现出精度高、容量大、实时性好的特点，无漏卡现象，可以为管理人员提供实时定位、历史轨迹回放、视频联动跟踪、LED 大屏幕实时统计、与门禁复合开门、跟踪定位指定人员、人车定位考勤、电子围栏、行为分析、多卡判断、灾后急救、日常管理、智能巡检等功能，可以帮助管理方查找和改进薄弱环节，防范施工安全事故的发生[6]。

3.4 应急语音通信

在高速公路超特长隧道施工过程中，监测监控系统还应该高度关注语音通信，以便实现相互之间的有效沟通交流。因为超特长隧道内部没有信号，无法通过传统常规通信方式进行沟通交流，如此则需要构建专门的语音通信系统。比如，基于“迅时云”服务下的远程IP 网络通信系统就可以发挥出较大的应用价值，该系统由IP 电话主机、IP 语音终端（IP 话机、防爆电话等）、“迅时云”平台三部分组成，三部分可分别独立接入互联网系统中，实现跨区域语音通话功能。为了更好地优化应急语音通信应用效果，技术人员应该注重确保通信的稳定可靠，避免在运行过程中出现较为严重的信息传输不畅、不准确等问题。对于应急语音通信系统的应用，技术人员往往还需要注重发挥其辅助作用，使之能够为其他系统以及相关人员提供技术支持[7]。

3.5 步距监测

高速公路超特长隧道施工过程监测监控还应该积极关注步距检测，以便及时发现该方面可能出现的异常问题，便于及时针对相应问题进行处理，避免酿成严重安全事故。在相应步距监测系统应用中，往往可以形成理想的实时监测效果，对于安全步距真实数据予以实时显示，进而则可以形成较为理想的现场安全管控效果。当然，这需要在项目中合理设置预警值，对于危险情况予以准确判断，避免在预警方面出现较为严重的偏差问题。在该系统应用中，技术人员还应该切实做好数据统计分析工作，除了要进行实时数据的准确分析，以判断可能出现的安全隐患，往往还需要注重所有历史记录的汇总分析，以此更好地发挥施工管理的优化辅助作用，最大程度地降低异常问题的出现概率。

4 结语

综上所述，高速公路超特长隧道施工过程中切实做好监测监控工作极为必要，监测监控工作的开展有助于施工管理人员以及技术人员准确掌握施工现场实际状况，进而规避各类事故的发生。在超特长隧道施工过程中进行监测监控时，技术人员应该遵循全面性、实时性、准确性以及辅助性原则，围绕着视频监控、瓦斯监测、精确人员定位、应急语音通信以及步距监测等进行优化配置，以提升监测监控效果，保障超特长隧道施工安全推进。