本站小編為你精心準備了隧道信息化遠程實時監控技術參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

摘要

首先介紹了監控量測信息化遠程實時監控系統組成及其工作流程;然后以成貴鐵路高風險隧道中的老房子隧道監控量測為依托，系統闡述了信息化遠程實時監控系統工作方法以及現場操作步驟，實現了隧道監控量測信息化基于互聯網平臺遠程實時監控功能，對使用過程中發現一些問題，提出措施及時解決;最后總結了該技術在實施過程中應注意的事項。

關鍵詞

高風險鐵路隧道；監控量測；APP平臺；工作流程；現場實施

1概述

新建成貴鐵路CGZQSG-8標段老房子隧道位于四川省宜賓市興文縣麒麟鄉境內，全長6423m，起止里程D4K248+323～D4K254+746，按客運專線雙線隧道設計，線間距為4．6m，設計時速為250km。中鐵十六局承擔老房子隧道進口工區正洞及平導施工，進口工區正洞位于半徑R=7000m的右偏曲線上，線路坡度為20‰上坡，起止里程D4K248+323～D4K252+465，全長4142m。隧道于D4K248+317～D4K252+025段線路前進方向右側35m設置平導1座，長3696m，平導內共設9個橫通道與主洞相連。隧道主要穿越地層巖性為砂巖、泥巖、泥質砂巖夾炭質頁巖和煤層及灰巖、白云巖和頁巖，為高瓦斯隧道，隧道初始風險等級評定為“高度”。該隧道是成貴鐵路高風險隧道之一，不良地質主要有巖溶、圍巖變形、有毒有害氣體、巖堆和順層、斷層破碎帶及危巖落石。成貴鐵路大部分隧道設計為雙線寬體隧道，橫向跨度較大，若采用傳統的接觸量測方法對隧道進行凈空收斂和拱頂下沉的監測，不僅效率低而且精度差，有時甚至無法實現。因此，成貴鐵路客專公司要求全線隧道監控量測必須使用信息化遠程監控新技術，這是基于全站儀自由測站［1］及互聯網平臺的非接觸量測方法即實現信息化遠程實時監控技術［2］。

2遠程實時監控系統簡介

2．1系統組成(1)基礎數據采集系統:測量人員、全站儀、斷面觀測點、測量數據存儲。(2)數據信息傳輸系統:手持傳輸設備或智能手機、施工檢測信息管理平臺APP。(3)數據信息統計及分析系統:網絡、施工檢測信息管理平臺APP、電腦或智能手機。(4)客戶端數據查詢及報警系統:數據庫服務器、施工檢測信息管理平臺APP、電腦或智能手機。

2．2手機APP應用程序主要功能簡介(1)下載信息模塊:從服務器將電腦客戶端所建立斷面基本信息，更新到手機APP里。(2)監控量測模塊:同步顯示全站儀現場測量全過程，確認數據無誤后，保存數據。(3)上傳數據模塊:將保存的觀測數據上傳至服務器，服務器開始處理數據。(4)今日預警模塊:查詢本標段所有隧道今天觀測點預警統計。(5)條件查詢功能:分為量測斷面數據查詢和預警查詢。(6)特別關注模塊:設置重點關注的隧道量測斷面，是對條件查詢功能的一個細化，不必每次都要按條件查詢每一個斷面，更快捷方便。

2．3系統優點(1)確保測量數據的真實性。(2)快速測量、快速反饋量測結果，快速報警。(3)自動化程度較高，信息直觀化。(4)專業技術人員、項目部管理人員、業主單位和監理單位都能隨時隨地掌握隧道圍巖變形情況，隧道施工的整體安全系數得到顯著提高。

2．4實施方案在隧道凈空收斂和拱頂下沉量測中，測點采用膜片式回復反射器作為測點靶標，靶標粘附在預埋件上，將預埋件埋入隧道圍巖，并使貼有反射膜片的一面朝向隧道出口，使其面向隧道中線;將全站儀置于隧道中線附近適當位置，采用極坐標測量法，直接對不同斷面上的各監測點標志進行觀測，精確照準反射膜片和接收到反射信號，獲取各監測點在任意站心坐標系下的空間三維坐標［3］;通過設備傳輸系統上傳到互聯網平臺，即隧道施工監測信息管理平臺系統自動進行數據分析［4］，即利用各監測點的空間三維坐標，間接計算得到同一斷面上各監測點間的相對位置關系，并通過比較不同監測周期相同監測點間的相對位置關系的差異，來真實反映隧道施工期間的圍巖凈空收斂及拱頂下沉變化量，并預警信息，該系統通過用戶終端進行查詢，并有短信報警功能［5］。

2．5工作流程及內容

2．5．1工作流程

2．5．2工作流程說明(1)在電腦客戶端增加斷面工程樹，并上傳到云端服務器。(2)通過藍牙將手機與全站儀連接，并觀測斷面，確認數據無誤后上傳至服務器。(3)在電腦或手機上登錄隧道施工檢測信息管理平臺可以進行數據查詢，平臺自動比對進行分析，提供短信預警信息。(4)將服務器中的斷面信息下載至手機當中，以便使用。(5)無預警則正常施工，并繼續觀測。(6)出現紅黃色預警時，按級別采取處理措施。安全等級及處理措施見表1。

3信息化監控技術現場應用

3．1資源配備

3．1．1人員配備項目部成立監控量測小組，項目總工任組長，測量隊隊長和工程部部長任副組長，專職測量員3人。3．1．2儀器配備老房子隧道為高瓦斯隧道。儀器的配備嚴格按照《鐵路瓦斯隧道技術規范》［6］和監理工程師審批后的施工組織設計［7］中監控量測方案進行配備［8］。儀器配置見表2。

3．2老房子隧道監控量測

3．2．1監控量測斷面選擇老房子隧道D4K249+440～D4K249+900為Ⅳ級圍巖，深埋，巖性以砂巖地層含煤層為主，巖層平緩，其浸水易軟化，巖性軟，施工開挖洞頂易發生坍塌，采用三臺階法施工，選擇D4K249+610為代表性監控量測斷面［9］。(1)埋設時間選擇:開挖完成后，初期支護施工前在同一斷面埋設拱頂和拱腰量測點。(2)測點埋設:采用22螺紋鋼，一端用切割機削成斜面，貼上反光膜，另一端埋入圍巖深度40～45cm。(3)初始觀測時間:測點埋設完成后立即進行初始觀測，然后按量測規范要求頻次進行觀測。

3．2．2斷面信息建立(1)成貴鐵路隧道施工監測信息管理平臺是中鐵西南科學研究院在前期開發的隧道施工監測信息管理軟件基礎上升級的V3．0版。主要功能有數據分析、預警信息查詢、預警信息處理、預警短信等。(2)登錄成貴鐵路隧道施工監測信息管理平臺，在已經建成全線隧道名稱中找到老房子隧道，建立觀測斷面信息，并按圍巖級別設置量測變形極限值，完善斷面其余信息(監測人，建立斷面時間信息等)。(3)手機通過掃描二維碼安裝成貴鐵路隧道施工監測信息管理平臺APP。

3．2．3量測數據上傳及分析(1)將全站儀藍牙和手機藍牙匹配后，通過全站儀免棱鏡觀測的方式取得數據，在手機APP上查看無誤后，上傳觀測記錄到云端服務器，服務器自行分析對比數據，反饋量測結果到軟件終端。(2)斷面統計信息由軟件自動生成，最近觀測時間、本次差值、累計差值一目了然，方便斷面管理工作［10］。(3)斷面量測信息分析見圖2和圖3。通過斷面分析曲線圖，我們可以看出:①斷面初始量測，沉降量直線下降;②下臺階施工后有小幅抬升，雖又開始下沉，但已經趨于緩和，在沉降趨勢線附近浮動;③仰拱施工時又有一個幅度較大的沉降，施工完成后小幅抬升，總體結果是呈穩定趨勢［11］。這個斷面在觀測期間由于觀測時間較長，累計沉降量超過了累計限差的1/3，出現了一次黃色預警，我們收到預警信息后，立即加強了觀測頻率，在明確數據的沉降速率是穩定可靠的情況后，及時上傳新測的數據，系統根據后期數據判斷穩定后自動取消了預警［12］。

3．2．4數據查詢、分析及處理(1)手機客戶端信息查詢。只要手機有網絡，相關責任人就可以通過手機客戶端實時了解老房子隧道監控量測數據的變化。(2)客戶端預警并短信報警。如果出現預警信息，云端服務器會立即推送預警信息，給相關單位負責人和專業人員發送預警短信，不需人為介入，減少中間不必要的繁瑣，更加快捷、科學。(3)預警信息處理。根據預警安全等級采取相應的處理措施，并按各級別處理權限在規定時效內完成。

3．2．5發現問題及處理措施實際操作過程中，總會伴隨著一些小問題產生，我們在現場量測過程中及時采取措施進行處理。(1)點位污染問題的解決。按照監控量測實施細則要求埋入圍巖的量測樁外端應為鋼筋的斜切面，但在實際操作過程中發現，點位總是被噴錨料或放炮炸飛泥漿污染，不利于點位保護。因此對量測樁做了改進，在鋼筋的外端焊接一小塊角鋼，一端貼反光膜，一端朝外防止點位被污染。(2)假預警的處理方法。截止目前，產生假預警的情況均為錯誤數據導致，分兩種情況:①初始測量數據上傳了錯誤數據，或者是手機客戶端數據歸零時出錯，需要填寫“預警處理申請表”，按照表格要求填寫好相關資料后發給建設單位主管負責人，他們審批后，量測處理平臺的專業工程師按批示意見進行處理，取消預警。②由于本次上傳數據錯誤所導致的假預警，現場再測一次正確的數據傳上去，這個假預警就會自動取消，不用處理。(3)觀測斷面建立時間問題。項目部網絡較差，剛開始提前建立很多斷面，實際量測進度滯后，在終端查詢時顯示很多斷面沒有數據，誤認為測點埋設后沒有及時測量。處理措施:少量設置觀測斷面，但要注意在設置后，一定填上預測時間，批量建立斷面不要超過5個，因為手機下載后斷面太多容易誤選斷面。

3．2．6注意事項(1)觀測時間選擇在拼裝鋼架或出碴后1h進行，觀測期間停止干擾觀測的施工工序。(2)儀器進入洞內后開箱適應洞內溫度20min，修正溫度和氣象參數。檢查全站儀與手機的藍牙連接是否正常。(3)用激光指向監控標志，觀測時用防爆型強光電筒對監控標志進行照明，以利于儀器精確照準反射膜片的十字中心。(4)數據采集上傳前必須進行數據復核，準確無誤后上傳，避免出現假性預警。現場量測至上傳網絡服務器時間不得超過3h。(5)當量測點位被施工干擾破壞后，應盡早歸零斷面數據，確認正常后重新開始量測。(6)建立數據換手復核審查制度，保證量測小組測量數據的準確性和真實性。

4結束語

隧道施工監控量測信息化系統實現了集“現場數據采集、自動分析處理、及時預警、遠程監控”等功能于一體，滿足監管人員和監測人員不同工作需求。監控量測信息化將隧道施工變形監測轉化為一個相對智能化、標準化、實時化的流程系統，為將來隧道信息化施工必不可少的重要內容。

參考文獻

［1］鄧川，劉成龍，盧杰，等．基于自由測站的隧道圍巖收斂非接觸監測的新方法研究［J］．鐵道建筑技術，2010(12):30－33．

［2］李安杰．淺埋偏壓鐵路隧道信息化監測施工技術［J］．鐵道建筑技術，2014(S1):208－211，230．

［3］武勝林，鄧洪亮，陳凱江，等．隧道三維信息化監測技術與工程應用［J］．測繪通報，2013(8):25－27．

［4］王建宇．隧道工程監測和信息化設計原理［M］．北京:中國鐵道出版社，1990:1－4．

［5］武勝林，鄧洪亮，陳凱江，等．隧道監控量測自動預警管理系統及其應用［J］．測繪通報，2013(6):68－70．

［6］中華人民共和國鐵道部．鐵路瓦斯隧道技術規范［S］．北京:中國鐵道出版社，2002:13－14．

［7］中華人民共和國鐵道部．鐵路工程施工組織設計指南［S］．北京:中國鐵道出版社，2010:34－45．

［8］雷升祥．瓦斯隧道施工技術與管理［M］．長春:吉林人民出版社，2010:36－38．

［9］中華人民共和國鐵道部．TB10121－2007鐵路隧道監控量測技術規程［S］．北京:中國鐵道出版社，2007:8－9．

［10］李長青．隧道監測數據信息化技術及應用研究［J］．測繪通報，2015(6):75－78．

［11］中華人民共和國鐵道部．高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準［S］．北京:中國鐵道出版社，2010:67－68．

［12］中華人民共和國鐵道部．TZ204－2008鐵路隧道工程施工技術指南［S］．北京:中國鐵道出版社，2008:40－42．.

作者：張俊興 單位：中鐵十六局集團有限公司