信息技術(shù)在隧道工程監(jiān)測(cè)中的運(yùn)用

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摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，我國(guó)在道路建設(shè)上的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目也是越來(lái)越多。其中，隧道工程做為道路工程中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，它的施工安全問(wèn)題也受到了越來(lái)越多人的關(guān)注。為了能夠確保隧道施工順利進(jìn)行，采用現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)已成為隧道施工中重要的技術(shù)支持。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)代信息技術(shù);隧道工程;施工監(jiān)測(cè)

隧道工程中的施工安全問(wèn)題一直是社會(huì)和施工領(lǐng)域共同關(guān)注的問(wèn)題，為了保證隧道施工工程的經(jīng)濟(jì)、安全、順利進(jìn)行，首先應(yīng)考慮好施工工藝問(wèn)題。同時(shí)，還要對(duì)施工中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和計(jì)算。另一方面，還需要不斷引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)設(shè)備和技術(shù)，在施工方法上與世界接軌。將最現(xiàn)代的信息技術(shù)融合在隧道施工工程之中，對(duì)施工工程中各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不僅保障了隧道施工安全，而且還能夠讓施工過(guò)程更直觀、精確。

一、隧道施工工程中監(jiān)測(cè)的目的

為了保證隧道在施工工程中的質(zhì)量安全及后期使用安全，需要對(duì)隧道施工工程的過(guò)程，進(jìn)行嚴(yán)密的信息監(jiān)控和測(cè)量?？茖W(xué)合理的施工測(cè)量，不僅能夠?qū)λ淼绹鷰r條件、地基拱頂沉降、構(gòu)造物變形進(jìn)行全面防控，還能夠保證隧道施工工程的施工穩(wěn)定性和安全性。隧道工程因?yàn)槠渥陨硖厥獾膸r土地質(zhì)環(huán)境，所以不同于其他的地面上的工程。在施工過(guò)程中大都存在著一定概率的不安全和不穩(wěn)定因素。而且由于隧道巖土地質(zhì)復(fù)雜，巖土的結(jié)構(gòu)和支護(hù)系統(tǒng)就相對(duì)不夠穩(wěn)定。隨著現(xiàn)代信息技術(shù)不斷進(jìn)步，在隧道工程施工工程監(jiān)測(cè)上也在不斷進(jìn)步發(fā)展。自1984年來(lái)，新奧法提出周?chē)鷰r體及支護(hù)系統(tǒng)結(jié)合成一個(gè)支護(hù)體系進(jìn)行施工，并動(dòng)用施工監(jiān)測(cè)技術(shù)來(lái)判斷圍巖及襯徹的變化和穩(wěn)定性。及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)過(guò)合理科學(xué)的現(xiàn)代信息化技術(shù)來(lái)對(duì)隧道施工工程質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，不僅能夠掌握圍巖開(kāi)挖過(guò)程中的各種變化，還能把控支護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定并做及時(shí)調(diào)整。對(duì)施工過(guò)程中的各種風(fēng)險(xiǎn)與危害、災(zāi)害也能夠進(jìn)行有效預(yù)防和控制。保證了隧道施工工程中的安全和穩(wěn)定，及施工方案的順利進(jìn)行和施工設(shè)計(jì)的順利推進(jìn)。近幾年來(lái)，隨著現(xiàn)代信息技術(shù)的突飛猛進(jìn)，在隧道工程施工監(jiān)測(cè)技術(shù)方法上，也有了很多種，如FBG、GIS、Zigbee等先進(jìn)的監(jiān)測(cè)技術(shù)和信息處理依法。這些現(xiàn)代化的信息技術(shù)，為隧道施工工程建設(shè)提供了強(qiáng)大的技術(shù)保障和支持，是隧道施工工程發(fā)展中的一種必然趨勢(shì)。

二、隧道施工工程中監(jiān)測(cè)的目的

1.提供支護(hù)系統(tǒng)參考數(shù)據(jù)。隧道施工環(huán)境十分特殊，巖石和泥土的質(zhì)量不容易掌握。而隧道自身的支護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定性也有所不足。所以，在隧道工程施工之前對(duì)隧道圍巖及其周?chē)M(jìn)行監(jiān)測(cè)，不僅能夠掌握隧道周?chē)鷰r石和泥土質(zhì)量，還能夠查清楚隧道支護(hù)能力大小。2.確定合理開(kāi)挖方式。經(jīng)過(guò)隧道施工監(jiān)測(cè)就可以合理利用隧道中周?chē)鷰r石特點(diǎn)，確定支撐點(diǎn)，并找出最合理的隧道開(kāi)挖點(diǎn)，在隧道施工過(guò)程中盡可能利用隧道本身的支撐力。3.保證隧道使用安全。隧道本身周?chē)母鞣N巖石，嚴(yán)重影響了隧道工程的施工安全和后期使用質(zhì)量。所發(fā)隧道施工單位就應(yīng)該在施工中不斷地對(duì)周?chē)鷰r石進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并在監(jiān)測(cè)過(guò)程中找出施工漏洞問(wèn)題，根據(jù)問(wèn)題及時(shí)調(diào)整施工設(shè)計(jì)方案，有效預(yù)防施工事故發(fā)生。4.為后期施工提供數(shù)據(jù)。因?yàn)樵谑┕けO(jiān)測(cè)中，會(huì)采集到大量的施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)，都可以為后期的施工建設(shè)提供參考。

三、隧道工程施工中現(xiàn)代信息技術(shù)監(jiān)測(cè)中的應(yīng)用

1.FBG信息監(jiān)測(cè)技術(shù)。FBG信息監(jiān)測(cè)技術(shù)，學(xué)術(shù)專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)為光纖布拉格光柵。采用的是光纖傳導(dǎo)原理進(jìn)行技術(shù)基礎(chǔ)，在隧道施工前期工程中對(duì)于施工中溫度變化、混凝土襯砌、拱頂應(yīng)力等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，便于實(shí)時(shí)掌握施工中的各項(xiàng)數(shù)據(jù)。FBG技術(shù)反應(yīng)能力強(qiáng)，并能夠抗腐蝕、抵御電磁干擾，當(dāng)監(jiān)測(cè)對(duì)象有變化發(fā)生時(shí)，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行及時(shí)調(diào)整并做修改。與傳統(tǒng)的電阻測(cè)量器比較，F(xiàn)BG光纖更加穩(wěn)定和有效。因?yàn)楣饫w有不局限于一對(duì)一的傳輸特點(diǎn)，所以只要在光纜中設(shè)置足夠多的信息點(diǎn)，測(cè)量數(shù)據(jù)就會(huì)達(dá)到千個(gè)以上。而傳統(tǒng)電阻測(cè)量器則需要安裝很多電阻測(cè)量線，不僅測(cè)量工作量大，而且測(cè)出來(lái)的數(shù)據(jù)也不如FBG精確。所以在鋪設(shè)這種光纖時(shí)并不需要太多，只要一、二根就足夠，不僅節(jié)約空間，也不會(huì)因?yàn)榛ハ嘤绊憽?.GIS信息處理系統(tǒng)。GIS也是地理信息系統(tǒng)，是一種結(jié)合地理學(xué)和圖形學(xué)的綜合性系統(tǒng)。在隧道施工工程的監(jiān)測(cè)信息處理上可以把數(shù)據(jù)庫(kù)管理技術(shù)與地理信息相融合，形象直觀地對(duì)地面環(huán)境信息和隧道施工監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一。并對(duì)監(jiān)測(cè)信息進(jìn)行快速高效分析處理，提高施工監(jiān)測(cè)效率和技術(shù)水平。GIS技術(shù)包括三維和二維的空間維度，充分滿(mǎn)足了隧道施工多層次多方面要求。隧道施工不僅需要信息采集，而且還要對(duì)信息進(jìn)行管理，隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，普通水準(zhǔn)儀及傳統(tǒng)測(cè)量設(shè)備已無(wú)法滿(mǎn)足現(xiàn)代隧道施工工程測(cè)量需要，而靜力水準(zhǔn)儀和全站儀的出現(xiàn)應(yīng)用則保證了隧道施工監(jiān)測(cè)的工作效率。因可視化技術(shù)不斷發(fā)展，在軟件方面使用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)監(jiān)控點(diǎn)可視化已不再是困難。對(duì)于隧道工程監(jiān)測(cè)來(lái)講，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，從而繪制出最初可視化曲線圖。GIS的應(yīng)用已經(jīng)可以將地面地層的具體狀況進(jìn)行三維可視化，結(jié)合VR技術(shù)在隧道工程施工中監(jiān)測(cè)信息管理，更是對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象監(jiān)控環(huán)境一目了然。讓監(jiān)控工作變得更為具體和可控。3.Zigbee信息通訊技術(shù)。Zigbee通訊技術(shù)是一種短距離低速傳輸無(wú)線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。耗電低、成本低、支持大量的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)拓樸，運(yùn)行簡(jiǎn)單，安全可靠。它采用的是個(gè)人區(qū)域的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)文件，并且在這個(gè)文件的基礎(chǔ)之上進(jìn)行發(fā)展與擴(kuò)張，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間改善后，就成為Zigbee信息通訊技術(shù)，所以它不是一種專(zhuān)有的信息技術(shù)。采用Zigbee信息系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，首先需要對(duì)硬件配置進(jìn)行選擇和設(shè)計(jì)，并結(jié)合隧道工程中的實(shí)際情況與造價(jià)情況，對(duì)節(jié)點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行選擇匹配。由于隧道工程中的施工跨度較大，其中需要監(jiān)測(cè)點(diǎn)也非常多，為了減少監(jiān)測(cè)時(shí)間和提高信息傳輸?shù)乃俣?，所以，Zigbee技術(shù)不僅要滿(mǎn)足實(shí)際中的施工需要，還要與施工數(shù)據(jù)庫(kù)中的歷史數(shù)據(jù)做對(duì)比，從而控制隧道中的每一個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，此外，Zigbee還能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，施工監(jiān)測(cè)人員可以不在現(xiàn)場(chǎng)就能通過(guò)監(jiān)測(cè)終端對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

四、結(jié)語(yǔ)

施工監(jiān)測(cè)對(duì)于隧道工程來(lái)說(shuō)不僅要求高，而且操作技術(shù)復(fù)雜?，F(xiàn)代科技信息的發(fā)展，為隧道工程的施工監(jiān)測(cè)工作提供了強(qiáng)大而精準(zhǔn)的技術(shù)支持和保障，在具體施工工程中，科學(xué)合理選擇信息監(jiān)測(cè)技術(shù)，不僅能高效處理數(shù)據(jù)，而且保證施工安全方面也有著積極的作用。

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作者:郭建新 單位:中鐵十八局集團(tuán)第二工程有限公司