公路隧道動靜態資料一體化
監控系統方案
成都中科測控****
公路隧道監控系統研究方案
⑴ 施工監測應按照jtj042-94《公路隧道施工技術規範》進行監測，根據本隧道情況，施工監測必測的專案有：地質與支護狀況觀察，拱頂下沉、周邊位移。選測專案可根據施工實際情況適當增減，其中地表下沉在洞口、淺埋和偏壓段應作為必測專案，各項位移量的容許值應在施工中根據實際情況，參照有關規範確定。
⑵ 施工中應將圍岩監控量測與地質調查作為一道重要工序納入到整個施工過程中，通過監控量測資料調整支護引數及確定二襯施做時機。
表中：u0 —實測位移值；un —允許位移值。
un的取值，也就是監測控制標準。根據以往類似工程經驗、有關規範規定及招標檔案的要求，提出控制基準見下表。
監測控制標準表
根據上述監測管理基準，可選擇監測頻率：一般在ⅲ級管理階段監測頻率可適當放大一些；在ⅱ級管理階段則應注意加密監測次數；在ⅰ級管理階則應密切關注，加強監測，監測頻率可達到1～2次/天或更多。
目前我國進行較多的有隧道工作面地質觀察、拱頂下沉、洞周收斂等直觀的觀測專案。而觀測的主要目的是及時獲得圍岩和支護結構受力與變形的動態資訊，分析其變化趨勢來評價圍岩穩定性和支護系統可靠性。同時將量測資料與反分析技術結合起來，求解岩體初始應力和力學引數，以期更全面、真實地反映圍岩性態，並對隧道穩定性進行**。
我國隧道施工監控及圍岩引數反分析，大都致力於對圍岩各項彈塑性引數及初始應力進行反算。由於洞內及地表位移量測方便，目前對反分析的研究主要集中在位移的反分析上，並對圍岩引數及初始應力進行推算，然後正分析**隧道穩定性及變形。另外，國內對錨桿軸力及鋼拱架應力的檢測及資料應用較少。
實際工程中，錨桿軸力和鋼拱架應力能直觀的反應圍岩的應力狀況，並可對圍岩的塑性區進行直觀判斷，這方面的研究對隧道施工有著切實的意義。
施工監控不斷的收集地質條件及施工中的資訊，並反饋到設計進行指導施工，達到工程建設優化的目的。本次隧道施工監控的內容涵蓋了隧道圍岩—支護結構體系的各個方面，包括動態和靜態條件下，位移、應力、應變、壓力等，具體的測量專案有：工作面地質觀察、隧道拱頂下沉、洞周收斂、地表下降、圍岩內部位移、圍岩應力、支護結構壓力、錨桿軸力和抗拔力等。
2.實現方法
監測點布設原則
根據地質和巖土層條件、埋深和結構特點、支護型別、開挖方式以及環境狀況等因素綜合考慮變形觀測點的布設。利用少而精的測點取得全面的監測結果。要能夠反映建築物、構築物變形明顯的部位、點位標誌穩固、明顯、結構合理，不影響構築物的美觀和使用還要點位應避開障礙物，便於觀測和長期儲存還要滿足變形觀測點和沉降點布置滿足規範要求。
需監測物件
(1) 隧道洞頂和側壁的沉降與位移監測，隧道底板底鼓量監測和隧道收斂監測採用雷射三維斷面自動檢測儀測量，無線自動傳輸，計算機軟體遠端實時分析和自動預報與預警。
(2) 鋼架內力及所承受的荷載量測，圍岩壓力量測和錨桿軸力量測採用國際先進的高精度振弦式感測器進行檢測測量，無線自動傳輸，計算機軟體遠端實時分析和自動預報與預警。
(3) 隧道爆破振動檢測採用國際先進的高精度速度和加速度感測器進行檢測測量，採用雷射三維斷面自動檢測儀實時放樣，布置炮孔裝藥量和實施起爆，無線自動傳輸，計算機軟體遠端實時分析和自動預報與預警。
(4) 隧道施工現場監控採用遠端無線**監控系統，實時監控掌子面工程進展情況，合理安排工程進度和進行安全管理。
通過在洞內布設**監控裝置和對洞內環境監測儀器來實現遠端監控。主要對土壓力，洞內岩層振動速度和斷面位移幾方面進行監控。然後通過資料傳輸，把採得的樣品傳輸到洞外進行系統分析來指導工程的順利進行。
1）對土壓力的監控，本次工程採用振弦式採集器來進行取樣分析。
2）**監控方面，本次工程採用tmigs隧道多元資訊預警與安全管理系統。
3）洞內振動速度監測，本次工程採用成都中科測控****的儀器攜帶兩支三向感測器進行監控。
4）洞內斷層監控，採用bjsd-6型雷射隧道斷面檢測儀。
洞內系統基本工作原理如下圖所示：
動態資訊化施工流程圖
3、專案構成
通過現場布設儀器對隧道內的幾項基本要素進行檢測：有隧道洞頂的沉降和位移監測；隧道收斂監測；隧道底板底鼓監測；鋼架內應力及所承受的荷載量測；圍岩壓力量測；錨桿軸力量測；隧道爆破振動檢測；隧道施工現場**監測。隧道內採集到的儀器資料通過隧道內布設的無線網路傳輸到洞外，考慮到隧道長約兩2公里，這裡採用5個傳輸距離為500公尺的無線路由器進行資料傳輸，以確保資訊的安全準確傳輸。
隧道內具體布設如下：
圖1系統原理圖
3.1**監控
圖2**監控原理圖
管理人員可以方便地在螢幕上監視到各個點的攝像機傳來的影象來觀察工地現場情況，大大減少了安全監管的人員、路途、時間成本。十分方便和快捷。可以是實時影象，也可以是以前的回放影象。
可以現場指揮，領導可以遠端根據現場的影象，與現場人員進行溝通語音溝通，進行實時的現場指揮。
可以和安全報警相結合，形成更加完善的乙個管理方案。
錄影回放功能，使查詢故障原因更加有據可依、定位準確、效率更高。
將隧道建設中的各個實施現場的情況傳輸給隧道外的監控室管理人員。以便於這些管理人員在預防安全事故、進行安全監管、安全事故事後追查等方面提供有效和及時的資訊。並在將來可以通過**會議等快捷方式來實現及時協調、及時解決。
在隧道施工工地的進行**監控，掌子面設定攝像機，無論白天還是黑夜有燈光的情況下，攝像機所監控地點的情況在監控終端都能清晰辨認。所有影象進行24小時的儲存，要達到15天的儲存容量。
在監控室可以遠端讀取和控制前端的攝像機。
攝像機使用數量共計4臺，4個監控點。影象清晰、穩定。影象儲存，以便日後回放和問題查詢。
支援雙向語音通訊，可以進行遠端指揮。支援許可權控制。不同級別的管理人員的操作許可權不同。
要考慮到工地環境較惡劣的因素，能夠提供較好的影象質量。
**監測設計原則
穩定性：由於是用於安全生產，其重要性不言而諭，因此，在選擇方案時我們主要選擇比較穩定可靠，可以在較為惡劣環境工作的裝置。系統所選用的產品是當前主流技術的產品，取得有相關部門的檢測認證，質量可靠，以保證系統在將來的長期使用過程中執行穩定、故障率低、靈敏可靠。
簡單性：因為使用這個系統的人員在計算機操作水平上相差較大。因此，為了使這個系統能夠更加為使用者所接受和迅速使用起來，在易用性方面我們做了充分的考慮。
系統具有良好的人機介面，操作簡便，並且有較好的容錯性。
功能描述
本地監管功能：工地現場施工**可以傳輸到地面上，供安全生產管理人員**，監管人員可以遠端控制攝像頭的拍攝角度。
遠端監管功能：專案安全生產管理人員可以遠端**檢查掌子面實時施工的情況。
語音通訊功能：通過語音傳輸系統，管理人員可以與隧道內的施工人員進行溝通和指導。
許可權控制功能：通過安全技術和訪問許可權控制對什麼人能夠訪問該系統進行管理，而把非法使用者擋在外面。
影象儲存功能：可按每天、每週、或選擇某天/時間段進行錄影。使用者可按時間、地點、攝像機名稱等查詢錄影。
運維管理功能：通過運維軟體、通訊網路和各種通訊手段來把所有監控裝置、系統維護人員進行統一的調配，以實現對整個監控系統的有效維護、公升級和服務。
**監測總體描述
監控中心位置設在隧道外的值班室，攝像機的分布情況如下圖：
全系統實際要使用的攝像頭數量為4個。
處於隧道內共3個攝像機，可旋轉，分別監視掌子面施工、排水、溝槽3個位置。並且，可以隨著掌子面的推進，隨時移動。因此，這3臺攝像機採用放置在三腳架上。
隧道門口放置1臺攝像機，監視隧道洞口。
攝像機以電線線纜接入值班室。
施工現場的前端系統主要包括將各個掌子面施工的情況通過低照度長焦攝像機進行影象採集並實時傳輸到地面。
語音系統採用成熟可靠的**程式控制方式，並採用振鈴方式，以防止工地雜訊造成**呼叫聽不到的問題。
工點監控室部分主要是接收並顯示前端系統傳輸上來的訊號供工地監管人員及時發現情況，及時反映和處理，並進行監控資料儲存。
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