隧道設(shè)計(jì)與施工

緒論研究背景近些年，伴隨著我國經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)的增長，國家加強(qiáng)了對(duì)公路和高速鐵路的投入，鐵路線和公路的總里程不斷創(chuàng)新。中國隧道建設(shè)已進(jìn)入迅速發(fā)展階段?，F(xiàn)階段，中國已成為世界上隧道總數(shù)最多、建設(shè)發(fā)展速度最快的國家。與其他工程對(duì)比，隧道工程受外界環(huán)境的影響更高，對(duì)技術(shù)要求和管理水準(zhǔn)的要求更高。此外，我國隧道工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理研究時(shí)間較短，管理者對(duì)隧道風(fēng)險(xiǎn)管理必要性認(rèn)識(shí)不足，忽略隧道風(fēng)險(xiǎn)管理的主觀因素造成隧道工程建設(shè)安全事故高發(fā)，給國家和人民增添了極大損失。隧道安全事故調(diào)查結(jié)論表明，隧道工程施工安全預(yù)警信息系統(tǒng)不健全，施工過程中監(jiān)管意見反饋落后是安全事故的原因之一。降低隧道工程施工監(jiān)測(cè)偏差，立即有效匯報(bào)監(jiān)測(cè)結(jié)論，進(jìn)行隧道安全評(píng)定，創(chuàng)建隧道安全預(yù)警信息系統(tǒng)，是防止安全事故最有效方式。因此開發(fā)基于隧道安全智能化監(jiān)控預(yù)警技術(shù)的安全管理平臺(tái)對(duì)隧道工程施工安全具有關(guān)鍵意義。意義隧道事件的發(fā)生給人們?cè)鎏砹藨K痛的教訓(xùn)，同時(shí)隧道工程的施工安全性也引發(fā)了有關(guān)部門的重視。依據(jù)劉起濤老總在2014年中國交通集團(tuán)工作大會(huì)里的《中交股廳發(fā)[2014]53號(hào)》工作匯報(bào)，集團(tuán)公司已經(jīng)加速向鐵路線領(lǐng)域涉足[1]。現(xiàn)階段，CCCC在公路隧道領(lǐng)域取得了一定的技術(shù)累積。集團(tuán)公司公司創(chuàng)立路橋區(qū)城市軌道業(yè)務(wù)部是集團(tuán)公司全方位進(jìn)入軌道市場的重要途徑，都是CCCC在隧道建設(shè)領(lǐng)域占有主陣地的一大一宏大藍(lán)圖。因此，怎樣保證集團(tuán)公司基本建設(shè)工程施工安全是一個(gè)急需解決問題。需要處理以下問題。保證監(jiān)測(cè)精確、即時(shí)有效。現(xiàn)階段，基本隧道監(jiān)測(cè)方式主要存在以下問題。當(dāng)場監(jiān)測(cè)與工程施工互相影響：隧道工程施工監(jiān)測(cè)中，需要當(dāng)場機(jī)械設(shè)備相互配合，影響施工現(xiàn)場，造成監(jiān)測(cè)剩下的時(shí)間短，監(jiān)測(cè)有時(shí)終斷，有時(shí)不到位。無法保證精密度：隧道施工過程中，自然通風(fēng)欠佳、照明燈具不足、煙塵和機(jī)械有機(jī)廢氣通常不能立即排出，造成粉塵濃度標(biāo)準(zhǔn)高、光線暗、能見度低、精確測(cè)量環(huán)境差，檢測(cè)精度無法保證。測(cè)量點(diǎn)易破壞：用收斂性儀或鋼卷尺精確測(cè)量附近巖層收斂性時(shí)，需要在隧道初期支護(hù)中鋪設(shè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)(掛勾)。工程爆破、車輛行駛、混泥土噴涌等人為因素可能造成起重吊鉤的形變、移動(dòng)乃至毀壞，無法真實(shí)體現(xiàn)附近巖體的形變，給工程施工帶來一定的安全安全隱患。監(jiān)測(cè)點(diǎn)不一定具有代表性。收斂性精確測(cè)量距離的橫截面配備有限，施工過程中配備不方便，監(jiān)測(cè)得到的結(jié)果沒有有代表性。其次，浮頂縱向偏移布局點(diǎn)基本體現(xiàn)浮頂形變，但是由于測(cè)量點(diǎn)布局艱難，通常難以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求的天花板。三維激光掃描技術(shù)解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式速度比較慢、人力要求高缺陷，應(yīng)用于高層建筑、橋梁等多個(gè)方面，精密度可以達(dá)到0.6mm，但對(duì)于隧道工程而言，工程施工環(huán)境差、塵土過多、陽光照射不足是三維雷人因此，有必要進(jìn)行隧道工程三維激光掃描監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)后處理關(guān)鍵技術(shù)的研究，使最終檢測(cè)精度好于基本[2]。建立針對(duì)隧道封閉空間的施工安全預(yù)警體系監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是隧道工程安全評(píng)估的關(guān)鍵確保因此監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的即時(shí)傳送和及時(shí)地分析意見反饋是安全控制的重要內(nèi)容。據(jù)調(diào)查，隧道工程施工中的大部分安全事故都和巖巷穩(wěn)定性有關(guān)。此外，因?yàn)闊o法覆蓋隧道封閉式空間里的通信信號(hào)，無法即時(shí)向控制端傳送有關(guān)的監(jiān)管信息，控制端無法將監(jiān)管數(shù)據(jù)的分析過程和結(jié)果報(bào)警信息傳達(dá)到隧道手掌心正前方，對(duì)隧道的安全控制極其不好。因此，有必要開發(fā)隧道封閉式空間工程施工安全預(yù)警信息系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)隧道一體化標(biāo)準(zhǔn)化管理?，F(xiàn)階段鐵路線系統(tǒng)已完成隧道綜合管理平臺(tái)，并且在西成鐵路高速鐵路等隧道工程中執(zhí)行。通過隧道工程施工過程的信息集成化，實(shí)現(xiàn)了隧道的標(biāo)準(zhǔn)化管理，隧道的安全風(fēng)險(xiǎn)大幅度降低。CCC隧道建設(shè)工程多，隧道設(shè)計(jì)、工程施工、監(jiān)管信息分散化，加上隧道監(jiān)控系統(tǒng)和測(cè)量點(diǎn)配備標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，是CCCC邁向隧道建設(shè)先進(jìn)的一大阻礙。因此有必要?jiǎng)?chuàng)建隧道綜合管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)隧道建設(shè)工程的標(biāo)準(zhǔn)化和統(tǒng)一管理。人員定位和雙重預(yù)警信息人員安全是隧道工程施工安全控制的核心。對(duì)于自然及施工條件差工程，施工者和檢測(cè)者自身的安全存在問題。在隧道的封閉式空間中，人與外部實(shí)時(shí)通信非常困難，當(dāng)場人員面對(duì)危險(xiǎn)的時(shí)候很難及時(shí)聯(lián)系外界。此外，在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析中顯示隧道風(fēng)險(xiǎn)警報(bào)時(shí)，也難以及時(shí)聯(lián)系施工現(xiàn)場人員。因此，創(chuàng)建針對(duì)隧道封閉式空間的人員配置雙重預(yù)警信息系統(tǒng)，對(duì)降低隧道工程施工安全交通事故中的人員死傷具有關(guān)鍵意義?？偟膩碚f，為了能貫徹落實(shí)集團(tuán)公司高層領(lǐng)導(dǎo)對(duì)隧道安全建設(shè)的要求，國家科技部和路橋區(qū)城市軌道業(yè)務(wù)部從處理隧道施工過程中附近巖層變形安全監(jiān)測(cè)下手，針對(duì)隧道監(jiān)測(cè)的安全、迅速、有效、即時(shí)等方面難題。施工法明挖法明挖就是指開挖地面，由上而下將土石方工程開挖至設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)標(biāo)高，由下而上施工，進(jìn)行隧道施工主體結(jié)構(gòu)，最后回深基坑或恢復(fù)地面的施工方式。地底工程施工時(shí)，埋深偏淺時(shí)，普遍選用盾構(gòu)法，盾構(gòu)法中優(yōu)選護(hù)坡開挖。明挖蓋特點(diǎn)是施工方式簡易，技術(shù)完善，工程進(jìn)展快，可以根據(jù)需要分階段同時(shí)作業(yè)；淺談建設(shè)和運(yùn)作成本低，耗能低。弊端：3360。外界氣候條件對(duì)施工有比較大影響工程對(duì)大城市地面交通出行和居民正常生活有比較大影響，非常容易造成噪音、煙塵和淤泥的污染。在拆卸工程范圍內(nèi)建筑物和地下管道的飽和狀態(tài)軟基處理地質(zhì)構(gòu)造中，高支模開挖所引起的地面地基沉降無法控制，中國護(hù)坡的穩(wěn)定性通常成為威協(xié)工程安全的巨大問題。礦山法礦山法是社會(huì)深層次地底工程常用的地底開挖施工方式。具有不影響地面正常交通出行和生產(chǎn)、地表地基沉降小的優(yōu)勢(shì)，適用硬、軟巖地質(zhì)構(gòu)造中的很多地底工程，尤其是中硬巖層。礦山法的優(yōu)勢(shì)是對(duì)各種各樣地質(zhì)環(huán)境和幾何結(jié)構(gòu)的適應(yīng)能力，尤其是在十字路口、十字路口、交叉線與熔洞。多種管束能夠同時(shí)操作，設(shè)備和技術(shù)簡易，工人非常容易把握；成本變低。礦山開采工程缺陷：挖地洞壁凸凹不平，挖深不足量多；挖深提升混泥土投資，提升投資施工區(qū)域存在比較大安全隱患，既增強(qiáng)了工作環(huán)境極端的工作面安全隱患，也應(yīng)當(dāng)相應(yīng)提升基坑支護(hù)。施工速度比較慢；對(duì)四周的環(huán)境產(chǎn)生非常大的影響。頂管法頂管法是在分散的土壤層跟水豐富的綿軟地質(zhì)構(gòu)造中直接鋪裝中較小規(guī)模管路的施工方式。大中小型地底市政管線一般采用頂管法施工。頂管法的優(yōu)勢(shì)是能夠地下最深處鋪設(shè)管道；開挖部分僅是工作孔，安全，對(duì)交通出行影響小，不破壞地面建筑物頂管施工上只開挖管中土，開挖量少；假如地表水不是很豐富，管理深層淺，城鄉(xiāng)建設(shè)更經(jīng)濟(jì)。頂管法的缺陷：3360夾角小，多條曲線圖組成時(shí)施工難度高；軟土壤層和可液化風(fēng)化層很容易發(fā)生移位，無法調(diào)整該移位，因此管路很容易發(fā)生不均勻沉淀。在推動(dòng)中處理阻礙物很困難；在淺填土條件下不經(jīng)濟(jì)。盾構(gòu)法盾構(gòu)法是在地表以下的土質(zhì)或軟巖石中開挖隧道施工的施工方式。盾構(gòu)開掘主要借助盾構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)定的液壓千斤頂，因此不斷開掘、安裝、推動(dòng)。在盾構(gòu)這臺(tái)工程機(jī)械的幫助下，能夠更有效地進(jìn)行隧道施工施工的基本工作周期，直至隧道施工竣工。盾構(gòu)隧道施工施工的優(yōu)勢(shì)是在盾構(gòu)設(shè)備的保護(hù)下，能夠安全地開展地底開挖和二襯基坑支護(hù)；施工時(shí)震動(dòng)和噪音小，基本不影響周邊市民；工程不受不影響地面交通出行氣侯條件影響機(jī)械化程度高，施工管理便捷。在土壤差、水位線高、埋深大一點(diǎn)的隧道施工施工中具有相對(duì)較高的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)階段，這種施工技術(shù)的主要問題是填土淺時(shí)，對(duì)于開挖面無法穩(wěn)定、折射率小一點(diǎn)曲線段無法施工的飽和狀態(tài)裂隙水，防潮技術(shù)國內(nèi)外研究概況及可行性分析國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)現(xiàn)狀近些年，伴隨著高速路、高鐵動(dòng)車、城市軌道等基礎(chǔ)設(shè)施的高效發(fā)展，我國隧道建設(shè)進(jìn)到迅速發(fā)展期，隧道安全安全事故高發(fā)。國家、行業(yè)、集團(tuán)公司、局等各個(gè)都十分重視隧道工程施工安全。針對(duì)城市軌道隧道、鐵路線隧道、道路隧道等工程，立即有效地把握隧道施工過程中巖石的形變和穩(wěn)定性，并發(fā)送給施工現(xiàn)場人員，是降低隧道工程施工安全事故有效方式。（1）基于三維激光掃描的信息監(jiān)測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)隧道信息化工程是發(fā)展隧道項(xiàng)目管理的主要方向。隧道信息化就是指收集、傳送、歸類、歸納工程所有已經(jīng)知道信息，連接互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)隧道工程施工人員、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、工程施工、監(jiān)理的共享資源，從而開展分析、運(yùn)用、決策的隧道工程信息共體?，F(xiàn)階段，隧道監(jiān)管逐漸從人工監(jiān)管發(fā)展到信息化監(jiān)控。比如，鐵路線總公司能夠開發(fā)并進(jìn)行隧道信息監(jiān)管系統(tǒng)，同時(shí)為多個(gè)項(xiàng)目給予監(jiān)管服務(wù)。隧道信息監(jiān)測(cè)一般由精確測(cè)量、數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)分析和報(bào)警四個(gè)階段構(gòu)成。為了方便信息化的實(shí)行，現(xiàn)階段隧道精確測(cè)量基本上已經(jīng)選擇放棄傳統(tǒng)的比例尺精度精確測(cè)量，反而是選用全站儀測(cè)量。但對(duì)當(dāng)場評(píng)測(cè)數(shù)據(jù)的分析表明，RTK在20-30m范圍里的監(jiān)測(cè)精度只有做到3-4mm，精確測(cè)量精度不足。在信息意見反饋層面，立即抵達(dá)施工工地的步驟太多，信息意見反饋很慢。現(xiàn)階段，三維激光掃描技術(shù)慢慢完善，已應(yīng)用于高層建筑、橋梁等。精度0.6mm，且解決了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)收集方式速度比較慢、人力要求高缺陷，能夠掃描儀精確測(cè)量人員無法直接到達(dá)地方。與傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集方式對(duì)比，具有工作周期快、操作簡易、精確測(cè)量范圍廣等特點(diǎn)，是一種迅速獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的更有效的方式?，F(xiàn)階段，三維激光掃描技術(shù)在隧道里的綜合應(yīng)用還末見報(bào)導(dǎo)。從技術(shù)角度觀察，在立即有效意見反饋三維激光掃描儀監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，開發(fā)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)集成化分析平臺(tái)，密切關(guān)注隧道工程施工安全情況是一種有效的辦法。（2）北斗衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)由中國獨(dú)立研發(fā)和經(jīng)營的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。這這是繼美國GPS和俄羅斯GLONASS以后第三個(gè)完善的全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)。2012年進(jìn)行二期建設(shè)，系統(tǒng)將于2020年上下完工全世界北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，具有覆蓋亞太地區(qū)地區(qū)的定位、導(dǎo)航欄、校時(shí)和短信通訊服務(wù)能力。北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)為世界用戶給予高質(zhì)量的定位、導(dǎo)航欄和校時(shí)服務(wù)，包含開放和受權(quán)服務(wù)。2013年，我國修建的北斗系統(tǒng)路面提高系統(tǒng)包含安徽池州CORS(3站，九江市CORS)12站、北斗系統(tǒng)路面提高系統(tǒng)長江三角洲示范網(wǎng)(8站)、上海海事局長江入?？诒倍废到y(tǒng)連續(xù)操作參照站系統(tǒng)(4站)、重慶市北斗系統(tǒng)三星網(wǎng)CORS系統(tǒng)。這些CORS系統(tǒng)接受所有頻段北斗系統(tǒng)B1、B2、B3、GPSL1、L2、L5和GLONASSG1、G2信號(hào)。該系統(tǒng)項(xiàng)目建成后，全方位區(qū)域精密測(cè)量的精度和效率將于大城市空間設(shè)備、三維動(dòng)力學(xué)模型、氣候等諸多領(lǐng)域充分發(fā)揮關(guān)鍵作用。（3）隧道封閉空間實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸隧道封閉式空間里的即時(shí)數(shù)據(jù)傳送對(duì)工程施工安全控制具有關(guān)鍵意義。本項(xiàng)目需要三維激光掃描儀監(jiān)管數(shù)據(jù)的即時(shí)單向傳輸和人員定位數(shù)據(jù)的雙向傳輸。技術(shù)上，通過設(shè)定無線基站，ZigBee網(wǎng)絡(luò)、移動(dòng)通訊的CDMA網(wǎng)絡(luò)、GSM網(wǎng)絡(luò)等自組網(wǎng)絡(luò)還可以在封閉式空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳送。移動(dòng)CDMA網(wǎng)絡(luò)或GSM網(wǎng)絡(luò)普遍應(yīng)用于語音通信領(lǐng)域?，F(xiàn)階段，移動(dòng)通訊主要運(yùn)用3G/4G通訊技術(shù)開展數(shù)據(jù)通訊，在信號(hào)放大技術(shù)、無線中繼技術(shù)等領(lǐng)域也取得了非常大的發(fā)展[4]。（4）隧道人員即時(shí)定位和警報(bào)公布。2004年，ZigBee和RFID技術(shù)被列入世界上發(fā)展更快、市場市場前景最遼闊的十大全新技術(shù)之一，是物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用最為重要的技術(shù)之一。ZigBee技術(shù)是一種短距離、低復(fù)雜性、功耗低、低速檔、低成本的雙重?zé)o線通訊技術(shù)。與ZigBee技術(shù)類似，射頻識(shí)別技術(shù)(RFID)技術(shù)的短距離定位能力比ZigBee高。主要鑒別特定目標(biāo)，通過網(wǎng)絡(luò)信號(hào)讀寫能力有關(guān)數(shù)據(jù)。該技術(shù)普遍應(yīng)用于商場和門禁系統(tǒng)等領(lǐng)域。研究ZigBee與RFID的融合技術(shù)，搭建相應(yīng)的警報(bào)平臺(tái)，并把其應(yīng)用于隧道監(jiān)管，能夠?qū)崿F(xiàn)隧道內(nèi)人員即時(shí)定位和警報(bào)?？尚行苑治鲅芯克淼腊踩悄芑O(jiān)控預(yù)警的關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)建隧道綜合管理平臺(tái)，能夠進(jìn)一步提高CCCC隧道工程的施工安全管理水準(zhǔn)。以下技術(shù)的可行性分析主要在項(xiàng)目開發(fā)過程內(nèi)進(jìn)行；d、實(shí)現(xiàn)：基于北斗系統(tǒng)系統(tǒng)的三維激光掃描數(shù)據(jù)處理、定位與數(shù)據(jù)傳送、隧道封閉式空間數(shù)據(jù)傳送、封閉式空間內(nèi)人員定位與雙向通信。（1）三維激光掃描在隧道工程監(jiān)測(cè)里的適用范圍在隧道調(diào)查，首先要了解隧道的現(xiàn)況，最直接有效的辦法是獲得其現(xiàn)況圖。但是由于隧道施工現(xiàn)場環(huán)境錯(cuò)亂，傳統(tǒng)的測(cè)量法不能滿足迅速作業(yè)的要求且不影響施工現(xiàn)場。三維激光掃描技術(shù)具有掃描速度更快、非接觸式等特點(diǎn)。合適獲取隧道數(shù)據(jù)。具有信息量多、精確測(cè)量精確、站點(diǎn)運(yùn)作時(shí)間較短等特點(diǎn)。2015年1月，上海大華勘察設(shè)計(jì)有限公司；廈門城市軌道一號(hào)線一期工程三維激光掃描現(xiàn)場測(cè)試受CCCC路橋區(qū)軌道站授權(quán)委托，廈門測(cè)繪工程有限公司開展。測(cè)試項(xiàng)目主要包含基于匯聚儀的三維激光掃描儀匯聚精確測(cè)量精度分析、水平儀組成與基于三維激光掃描儀的浮頂?shù)鼗两稻确治?、地鐵站隧道中心線精度分析等。檢測(cè)結(jié)果表明，三維激光掃描模型由所有測(cè)出的云數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)構(gòu)成，模型中各點(diǎn)不但包括與實(shí)際一致的三維坐標(biāo)信息，也包含RGB等顏色信息。由云數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)構(gòu)成的三維模型可提取數(shù)據(jù)信息和現(xiàn)實(shí)高精度相符合，可直接用以生產(chǎn)和工程APP應(yīng)用，其數(shù)據(jù)精度徹底滿足高精度隧道監(jiān)測(cè)的精度要求。圖1-1豎井聯(lián)絡(luò)通道及左右線掃描點(diǎn)云圖1-2某斷面空間變形在數(shù)據(jù)后處理過程中發(fā)現(xiàn)，照明燈具公司開發(fā)的隧道監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析軟件功能減退，兼容模式差，部分模型還需要進(jìn)一步優(yōu)化集成化。需要開發(fā)隧道專業(yè)控制模塊開展三維激光掃描數(shù)據(jù)分析，后處理效率高。本工作實(shí)現(xiàn)了前期研究，通過本課題的研究開發(fā)可達(dá)到想要的效果。（2）北斗系統(tǒng)系統(tǒng)在隧道工程里的適用范圍這是北斗系統(tǒng)初次融合多個(gè)路軌設(shè)計(jì)，提供更加多由此可見通訊衛(wèi)星，支持比較長的持續(xù)觀察時(shí)間與更高的精密度。發(fā)送的16顆北斗導(dǎo)航衛(wèi)星都集中在亞太地區(qū)地區(qū)，其中5顆都集中在赤道面。遍布在一個(gè)地區(qū)的通訊衛(wèi)星越多，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)、導(dǎo)航欄精密度、穩(wěn)定性也就越高?！氨倍芬惶?hào)衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)系統(tǒng)”具有定位導(dǎo)航欄和雙向通信二種作用。因?yàn)锽DS/GPS認(rèn)知系統(tǒng)接受多個(gè)定位信號(hào)，適合于創(chuàng)建隧道工程控制標(biāo)準(zhǔn)，創(chuàng)建隧道里外聯(lián)系精確測(cè)量。（3）隧道封閉式空間無線網(wǎng)絡(luò)即時(shí)數(shù)據(jù)傳送技術(shù)。無線網(wǎng)絡(luò)即時(shí)數(shù)據(jù)傳送技術(shù)融合北斗系統(tǒng)系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制數(shù)據(jù)傳送和ZigBee等adhoc網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳送能力，通過在隧道封閉式空間內(nèi)選用無線網(wǎng)絡(luò)WIFI、數(shù)據(jù)信號(hào)泄露電纜、移動(dòng)直通站等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于北斗系統(tǒng)隧道監(jiān)管的真實(shí)其核心內(nèi)容是通過無線網(wǎng)絡(luò)傳送監(jiān)管數(shù)據(jù)，把要有信息集中化無線中繼到隧道入口多源數(shù)據(jù)鏈接，通過通訊衛(wèi)星網(wǎng)或公交車移動(dòng)數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)即時(shí)傳送，實(shí)現(xiàn)隧道封閉式空間內(nèi)數(shù)據(jù)的無線數(shù)據(jù)傳輸?，F(xiàn)階段，該技術(shù)已應(yīng)用于環(huán)境質(zhì)量檢驗(yàn)領(lǐng)域。試驗(yàn)證實(shí)，該系統(tǒng)具有傳送穩(wěn)定、應(yīng)用領(lǐng)域廣、覆蓋范圍大等特點(diǎn)。合乎將來隧道工程智能預(yù)警領(lǐng)域的發(fā)展發(fā)展趨勢(shì)，具有比較大的好用價(jià)值和推廣價(jià)值。（4）隧道封閉式空間即時(shí)人員定位與預(yù)警發(fā)布技術(shù)?，F(xiàn)階段，無線網(wǎng)絡(luò)定位技術(shù)有ZigBee、RFID、UWB等各種各樣技術(shù)。與ZigBee對(duì)比，RFID的定位精密度更高，但是沒有有數(shù)據(jù)傳送能力，鑒別范圍為10米多，而ZigBee的傳送和鑒別范圍可以達(dá)到500米。因此，基于ZigBee和RFID技術(shù)的綜合人員定位系統(tǒng)能解決長隧道封閉式空間內(nèi)人員精確即時(shí)定位問題。北斗系統(tǒng)系統(tǒng)在沒覆蓋空間定位能力強(qiáng)，但其數(shù)據(jù)信號(hào)無法覆蓋隧道密閉式空間。通過安裝于隧道里的ZigBee、RFID或UWB通信基站，將人員信息通過協(xié)調(diào)連接點(diǎn)輸送到北斗系統(tǒng)系統(tǒng)，能夠填補(bǔ)北斗系統(tǒng)定位系統(tǒng)的不足。此外，北斗系統(tǒng)系統(tǒng)和以上無線網(wǎng)絡(luò)定位通訊技術(shù)能夠具有雙向通信基本功能，控制和施工現(xiàn)場人員能夠?qū)崟r(shí)通信?？刂迫藛T發(fā)現(xiàn)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常時(shí)，可及時(shí)與施工現(xiàn)場人員傳出警告通知和撤離線路。施工現(xiàn)場人員發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，可以馬上傳出報(bào)警信息和援救信息。系統(tǒng)初步設(shè)計(jì)“十一五”至今，我國增加設(shè)備建設(shè)幅度，逐漸增加鐵路線和道路建設(shè)經(jīng)營規(guī)模，逐漸將路線從平原區(qū)和丘陵地形推動(dòng)到山區(qū)地帶和高原地區(qū)。隧道、橋梁等建筑物在路線中占的比例特別大，成長隧道愈來愈多。隧道施工與路基工程、排水工程工程施工不同，無法預(yù)知的因素太多，對(duì)其工程施工也存在最大的一個(gè)安全安全隱患。近些年，隧道施工中出現(xiàn)了坍塌、涌水、涌泥、煤礦爆炸等安全安全事故。國家安監(jiān)總局、國家鐵路局、交通運(yùn)輸部等部門一同或獨(dú)立規(guī)定了隧道施工安全管理方法，并提出了實(shí)際指導(dǎo)意見[5]要求各項(xiàng)目業(yè)主和工程施工單位更多地利用技術(shù)手段和信息工具，提升工程施工安全管理和人員安全觀念。隧道安全管理系統(tǒng)：隧道施工人員定位子系統(tǒng)、隧道施工視頻監(jiān)控系統(tǒng)子系統(tǒng)、隧道脫險(xiǎn)聲光報(bào)警器子系統(tǒng)。利用系統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、信息技術(shù)視頻技術(shù)，將隧道施工安全與工程管理緊密聯(lián)系，將聲頻、圖像、數(shù)據(jù)和三種信息集成化在一個(gè)隧道施工與安全智能化管理平臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控、數(shù)據(jù)分析、調(diào)度指揮通過視頻語音、圖像和數(shù)據(jù)分析，在隧道施工內(nèi)進(jìn)行全方位監(jiān)控、全天警報(bào)、齊抓共管、管控一體化，實(shí)現(xiàn)施工和安全管理的科學(xué)化、智能化系統(tǒng)和信息化目標(biāo)。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)構(gòu)思為了方便隧道施工中信息的立即傳送和交流，利用互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)如網(wǎng)站、騰訊官方QQ或飛信構(gòu)建工程施工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警信息系統(tǒng)，隨時(shí)隨地向小區(qū)業(yè)主、監(jiān)理單位、設(shè)計(jì)單位、工程施工單位給予地質(zhì)環(huán)境資詢。本文設(shè)計(jì)的隧道工程風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警信息系統(tǒng)包含信息收集、工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和信息意見反饋預(yù)警信息三個(gè)子部分 (如圖2-1所示)。圖2-1隧道施工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)1)信息收集包含地質(zhì)信息收集、施工信息收集和監(jiān)測(cè)信息采集。地質(zhì)編錄是收集隧道施工工程地質(zhì)信息的主要方法之一。通過了解隧道施工巖巷附近巖石的工程地質(zhì)和水文水利地質(zhì)條件，能夠估計(jì)隧道施工掌子面前方地質(zhì)狀況，為下一步施工給予合理的施工方案。通過收集施工信息和監(jiān)測(cè)信息，獲取科學(xué)數(shù)據(jù)，進(jìn)行梳理和分析，把握隧道施工施工、附近巖石動(dòng)態(tài)性、基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)工作情況及周邊環(huán)境，改動(dòng)設(shè)計(jì)基坑支護(hù)主要參數(shù)和基坑開挖方案。隧道施工施工人員定位子系統(tǒng)由讀寫器、處理芯片和軟件系統(tǒng)構(gòu)成?？變?nèi)組裝有讀寫器，讀寫器坐落于避開孔和隧道施工手掌心的恰當(dāng)位子。系統(tǒng)的中心動(dòng)態(tài)性顯示作用：隨時(shí)隨地查看顯示某地區(qū)內(nèi)人員身份、總數(shù)、分布特征。查看一個(gè)或多個(gè)用戶的現(xiàn)階段實(shí)際位置和活動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡。2)用模糊綜合評(píng)定法點(diǎn)評(píng)施工風(fēng)險(xiǎn)。為了保證數(shù)值的準(zhǔn)確性時(shí)長，用Java語言制訂了操作簡單專用型測(cè)算程序。依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果，參考預(yù)警信息水平判斷表，及時(shí)信息意見反饋和風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警信息。3)信息意見反饋預(yù)警信息包含信息意見反饋、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警信息和風(fēng)險(xiǎn)清除三部分。運(yùn)用網(wǎng)站和騰訊QQ、Feichat等即時(shí)通信平臺(tái)，將網(wǎng)站“靜態(tài)數(shù)據(jù)”與騰訊官方即時(shí)通信平臺(tái)和Feichat平臺(tái)的“動(dòng)態(tài)性”緊密結(jié)合信息收集控制模塊地質(zhì)信息收集隧道施工工程安全風(fēng)險(xiǎn)對(duì)地質(zhì)條件十分敏感，地質(zhì)材料的完好性和穩(wěn)定性決定著隧道施工工程安全風(fēng)險(xiǎn)鑒定的成與敗。因此，地質(zhì)材料的收集成為全部材料收集的核心。該系統(tǒng)在隧道施工施工中需要監(jiān)管的地方，如隧道施工外城市廣場、隧道施工里襯、巖巷周邊等設(shè)定相應(yīng)的拍攝設(shè)備。參考，將現(xiàn)場圖像輸送到控制服務(wù)器，開展監(jiān)控和指引等。網(wǎng)橋和電纜線(光纖線)。通過聯(lián)接互聯(lián)網(wǎng)，能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程查看施工當(dāng)場即時(shí)情況的目標(biāo)。地質(zhì)收集記錄卡具體內(nèi)容主要有地層巖性(巖石名字、顏色、結(jié)構(gòu)面正斷層、巖石結(jié)構(gòu)、巖化與粉細(xì)砂、巖石硬軟情況)、風(fēng)化層水平、裂縫特點(diǎn)(正斷層生長發(fā)育水平、裂縫正斷層)、附近巖石完好性、水文水利地質(zhì)特點(diǎn)、附近巖石歸類、欠佳地質(zhì)狀況、工程地質(zhì)點(diǎn)評(píng)、方式圖、托托托施工地質(zhì)編錄選用觀查、素描畫、評(píng)測(cè)、拍攝、錄影等方式。收集和記錄鉆探工程可能存在的各種各樣地質(zhì)狀況。施工信息收集視頻監(jiān)控系統(tǒng)子系統(tǒng)融合了前沿的壓縮視頻技術(shù)、無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)和數(shù)字信息軟件管理技術(shù)。視頻監(jiān)控系統(tǒng)子系統(tǒng)由前面、傳送和監(jiān)管三部分構(gòu)成。前面接受圖像和報(bào)警系統(tǒng)，并在媒體服務(wù)器上編號(hào)后轉(zhuǎn)換為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)信號(hào)。傳送的一部分選用無線橋接器或光纖線，通過無線網(wǎng)絡(luò)向監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)推送、接受、收集模擬信號(hào)。選用多級(jí)監(jiān)管構(gòu)架技術(shù)，開展分布式系統(tǒng)監(jiān)管、集中化管理、即時(shí)圖像顯示、各圖像即時(shí)記錄。1)基本信息，包含合同價(jià)、施工單位、設(shè)計(jì)單位、勘測(cè)單位、監(jiān)理單位、監(jiān)管單位、小區(qū)業(yè)主代表等。2)施工信息，包含工程進(jìn)展、開挖面部位、人員配置、機(jī)械配備、基坑開挖方式等。首先是網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)(如隧道施工施工信息即時(shí)管理系統(tǒng)等。的，施工單位人員立即在網(wǎng)絡(luò)上填好施工信息。監(jiān)測(cè)信息采集隧道施工監(jiān)測(cè)具體內(nèi)容分成洞體監(jiān)測(cè)及周邊環(huán)境監(jiān)測(cè)兩部分。隧道施工主體監(jiān)測(cè)包含浮頂下移、錨索內(nèi)功和抗拔力、附近巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)偏移、附近巖石壓力、二層施工間壓力、地表水等。附近環(huán)境監(jiān)測(cè)包含附近地質(zhì)構(gòu)造、地下管道、附近建筑物、附近道路等。隧道施工監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)該和隧道施工工程設(shè)計(jì)和施工方案一致。對(duì)監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵部分進(jìn)行關(guān)鍵觀察，進(jìn)行項(xiàng)目，產(chǎn)生有效完備的監(jiān)測(cè)體系。施工監(jiān)測(cè)通過各種檢測(cè)儀器和工具，精確測(cè)量隧道施工過程中附近巖石的變化和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)的工作情況，立即給予附近巖石穩(wěn)定性與基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的安全信息，預(yù)料安全事故和風(fēng)險(xiǎn)，作為基坑支護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化與改動(dòng)的依據(jù)。在復(fù)合型二襯中，依據(jù)測(cè)量值明確二次襯砌的施工時(shí)長。施工風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)隧道施工工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法的選擇隧道施工施工中的大部分潛在性風(fēng)險(xiǎn)因素難以用數(shù)據(jù)定量描述，但都能用經(jīng)驗(yàn)或權(quán)威專家知識(shí)敘述其特性和可能產(chǎn)生的影響結(jié)論。該特性最應(yīng)該用模糊模型處理問題[7]。對(duì)非數(shù)據(jù)自變量和模糊變量的模糊處理是獨(dú)特的，給予了解決自變量問題規(guī)則，相應(yīng)得到的結(jié)果能用一定的辦法用語言敘述。該特點(diǎn)合適處理隧道施工施工中常用的潛在性風(fēng)險(xiǎn)。模糊綜合評(píng)定方式詳細(xì)介紹地質(zhì)環(huán)境條件評(píng)價(jià)參與人數(shù)達(dá)s，評(píng)價(jià)因素包含地層巖性、附近巖石歸類、設(shè)計(jì)因素、施工因素和其他災(zāi)難因素(如水災(zāi)、地震災(zāi)害)。每一個(gè)評(píng)價(jià)因素有五個(gè)判定評(píng)價(jià)級(jí)別。優(yōu)秀、優(yōu)良、中等水平、差、差。各評(píng)價(jià)人員明確隧道施工工程評(píng)價(jià)因素的5個(gè)評(píng)價(jià)級(jí)別里的1個(gè)，被命名為Rij，得到評(píng)價(jià)表[7](如表1所顯示)。式中，rij=Rij/S。因?yàn)樵u(píng)價(jià)因素在評(píng)價(jià)里的權(quán)重不同，為了能授予權(quán)重，在模糊矩陣a=(a1，a2，a3，a4，a5)(其中表示)。該系統(tǒng)中權(quán)重系數(shù)的模糊矩陣為A=(0.1、0.3、0.1、0.3、0.2)選用層級(jí)分析法或權(quán)威專家綜合評(píng)價(jià)法。設(shè)隧道施工工程地質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)矩陣為b，則B=AR。a和r是兩個(gè)模糊矩陣，它們乘積是矩陣的扎德乘積?！俺朔e”是把a(bǔ)矩陣的各行和r矩陣各列組合起來開展乘積元素。組成標(biāo)準(zhǔn)在a矩陣中取比r矩陣第1列的r11小的a1，取比r矩陣第1列的r12小的a2。與amR矩陣第1列的r1m對(duì)比，略微小一點(diǎn)，設(shè)置權(quán)限y1，y2，…，ym的序號(hào)組，并且最大的一個(gè)是a矩陣第1行和r矩陣的第1列相結(jié)合的結(jié)論因素。要量化考核，需要等級(jí)劃分評(píng)分，90分為優(yōu)秀，70分為優(yōu)良，50分為中等水平，30分為差，10分為差等。假定代入后得到的矩陣為v，則綜合評(píng)價(jià)的最終評(píng)價(jià)為L=BV。表3-1評(píng)價(jià)表信息反饋設(shè)計(jì)將施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)送給設(shè)計(jì)和施工都是信息化設(shè)計(jì)和施工的主要構(gòu)成部分?，F(xiàn)階段，意見反饋設(shè)計(jì)法主要是依據(jù)一些經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)或經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)[8]運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)鑒定的信息來調(diào)整設(shè)計(jì)、指導(dǎo)施工。針對(duì)某項(xiàng)目，設(shè)立了信息意見反饋網(wǎng)站，將收集到的地質(zhì)、施工、監(jiān)管信息開展儲(chǔ)存，不但用戶能夠隨時(shí)查詢，而且還能在施工過程里出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)前進(jìn)行預(yù)警信息。如景山礦山開采隧道施工施工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警信息系統(tǒng)。地理學(xué)家選用模糊綜合評(píng)價(jià)法展開了點(diǎn)評(píng)。警報(bào)判斷表(如表2所顯示，警報(bào)隧道施工施工處于什么狀態(tài)，依據(jù)工程地質(zhì)環(huán)境條件對(duì)隧道施工施工提出一些工程建議，并把最終結(jié)論提交網(wǎng)站或QQ群。假如有哪些問題，有關(guān)機(jī)構(gòu)工作人員還可以在QQ群里簡易探討，不顧及實(shí)際位置。施工狀態(tài)處在高風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，通過QQ或飛信向有關(guān)人員手機(jī)上推送警示信息，給予網(wǎng)站連接。圖4-1礦山法隧