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大断面隧道施工安全便携式实时预警技术

2019-05-07 10:10 来源:南方网

  南方网讯(记者/陈伟峰 通讯员/惠清宣)汕湛高速公路惠州至清远段为山岭重丘区高速公路,根据初步设计文件,全线共有隧道19座,特长隧道7560m/2座,长隧道6619m/4座,中隧道4633m/6座,短隧道2477m/7座,隧道总长24181m,占路线总长的18.8%。隧道线路长,且开挖断面大,采用双洞六车道标准,隧道内轮廓宽度达15.59m。沿线隧道地层主要由花岗岩、砂岩,泥质页岩等构成,施工易发生掉块坍塌。

隧道安全防护

  隧道工程直接面对的周围环境是一个地下封闭系统,不可预见的因素较多,且极其复杂;需穿越复杂地层、各种障碍物,施工风险巨大。近年来,由于施工或管理不当,隧道建设出现人员伤亡的事件时有发生,安全事故频发对隧道施工安全监控提出了更加严格的要求,而目前隧道施工监测布置的测点少、频率低、反应慢,使得隧道施工面临各种严重挑战。尚存在四方面的安全问题与不足:

  1)隧道地质信息难以预测与掌握

  隧道工程所面临的是地下复杂的地质环境,在现有技术条件下,仍难以探明隧道掌子面前方准确的地质信息,因此,隧道施工不可避免的存在一定的不确定性,借助监控量测信息进行预警反馈及有必要。

  2)隧道施工安全管理体系不完善

  公路隧道工程领域虽已制定了相关的施工技术标准,但施工安全事故仍时候发生,究其原因,现场人员的安全管理体系仍不完善,没有依托现代化的监控技术手段,建立实用高效的管理体系。

  3)监测体系没有考虑掌子面与后方围岩三维空间变形

  目前的隧道施工监测,主要测试对象为掌子面后方围岩段的拱顶沉降和周边收敛。事实上,隧道开挖是三维空间问题,开挖变形可分为掌子面和掌子面后方围岩两个部分,坍塌等灾害可能发生在这两个不同区域,而掌子面的变形通常未进行监测。且掌子面和后方围岩失稳破坏模式不同,监测指标体系应综合考虑隧道三维空间开挖破坏形态,制定掌子面与后方围岩监测相结合的监测控制标准。

  4)未建立隧道开挖现场的实时便携式预警系统

  现在的隧道开挖监测,通常是人工定时监测,监测频次难以满足隧道掌子面和围岩失稳坍塌等灾害的预警需求,无法动态掌控隧道开挖变形状态。在人工监测方式下,监测数据的处理需进行室内作业处理,再提供预警反馈,这一过程耗时较长,且停留在文本层面,真正最需要预警信息的掌子面工作人员甚至成为预警信息的最后获得者。为提高预警的作用,需要建立一套便携式预警体系,针对隧道内不同区域位置,通过无线局域网技术,发布实时的预警状态信息,并在隧道管理区和开挖工作区域以可视化警示形式展示目前隧道的实时安装状态,为现场工作人员提供直接预警,并可建立预警信息发布通道,通过短信等形式,向各级管理人员实时进行预警发布。

  为此,惠清高速公路开展了“大断面隧道施工安全便携式实时预警技术”课题研究,针对大断面大断面开挖的施工安全问题,通过分析隧道掌子面开挖和后方围岩的三维变形破坏模式,提出隧道掌子面和围岩的监控指标和标准,研发便携式预警设备,建立可视化的实时预警系统,形成隧道安全施工监管流程体系,保障惠清高速隧道施工人员的人生安全,提升广东省长大公路隧道建设和管理工作水平。

编辑:李婷   责任编辑:admin
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