隧道安全監(jiān)測方案精選(九篇)

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第1篇：隧道安全監(jiān)測方案范文

Abstract： This paper， based on the construction of the tunnel， studies and analyses the blasting construction scheme in the tunnel construction， introduces the basic situation of the tunnel， the engineering geology and the hydrology geology， describes the key technical problems， such as blasting point， drilling and blasting design， blasting vibration monitoring， blasting data processing and so on， and provides reference for tunnel construction.

關(guān)鍵詞：爆破施工；鉆爆設(shè)計(jì)；振動(dòng)監(jiān)測

Key words： blasting construction；drilling and blasting design；vibration monitoring

中圖分類號(hào)：TD235 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）12-0232-03

0 引言

隨著“一帶一路”戰(zhàn)略的實(shí)施，中西部基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)模逐步擴(kuò)大，交通建設(shè)方面飛速發(fā)展，其中隧道里程所占的比例也越大。為保持我國經(jīng)濟(jì)持續(xù)穩(wěn)定增長，需設(shè)計(jì)及修建大量的鐵路、公路隧道。隨著隧道工程開發(fā)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，隧道修建時(shí)與已有隧道鄰近會(huì)增加新建隧道的工程爆破施工風(fēng)險(xiǎn)和施工難度。

關(guān)于隧道的施工爆破技術(shù)的現(xiàn)有研究中，李玉磊將爆破振動(dòng)監(jiān)測試驗(yàn)數(shù)據(jù)同數(shù)值模擬結(jié)果進(jìn)行分析對(duì)比后，提出了預(yù)留側(cè)向臺(tái)階土體的小間距隧道爆破施工工序；孫箭林采用ABAQUS軟件建模和青島地鐵二號(hào)線隧道工程實(shí)例情況提出了求施以最大進(jìn)尺和爆破工法的極限距離，來減少進(jìn)尺荷載的措施；醋經(jīng)緯依托蘭州樞紐北環(huán)隧道上穿紅山頂隧道工程，綜合爆破振動(dòng)理論、現(xiàn)場實(shí)測、數(shù)值模擬三個(gè)方面，研究小凈距空間交叉隧道爆破施工控制技術(shù)。

本文依托實(shí)際工程的基本情況，對(duì)爆破方案中的爆破要點(diǎn)、鉆爆設(shè)計(jì)、爆破振動(dòng)監(jiān)測、爆破數(shù)據(jù)處理等關(guān)鍵技術(shù)問題進(jìn)行了闡述，為隧道建設(shè)工程提供參考。

1 工程概況

某隧道全長1126m，為單線隧道。其所在位置平均海拔440～560m，埋深最大和最小分別為220m和10m。進(jìn)出口均位于斜坡上。洞身穿越兩斷層，2處節(jié)理密集帶。在建隧道與既有隧道相鄰最小間距42.07m，隧道位置及平面位置關(guān)系圖如圖1、圖2。施工時(shí)可能會(huì)發(fā)生坍塌、突泥、涌水等問題，同時(shí)需考慮對(duì)建成隧道的影響，施工技術(shù)復(fù)雜，施工難度大。

隧道施工范圍內(nèi)地質(zhì)土層主要為第四系全新統(tǒng)坡積膨脹土、寒武系片巖、片巖夾灰?guī)r夾板巖，構(gòu)造巖主要為壓碎巖、斷層角礫。隧址區(qū)洞身淺埋段為干溝，進(jìn)、出口沖溝不發(fā)育，存在基巖裂隙水，構(gòu)造裂隙水及巖溶水。在斷層帶段落，灰?guī)r段為中等富水區(qū)，其他段為弱富水區(qū)。地下水Cl-含量11.7mg/L，SO42-含量71.1mg/L。

2 方案選擇

方案的可行性要符合實(shí)際情況，不適應(yīng)進(jìn)度或不經(jīng)濟(jì)的方案應(yīng)該直接予以剔除?？紤]工程進(jìn)度（見表1）和圍巖開挖費(fèi)用（見表2）后，從控制爆破、機(jī)械開挖、靜態(tài)爆破和機(jī)械配合靜態(tài)爆破這四種方案中選取控制爆破施工方案。

根據(jù)表1可以得知，控制爆破方案開挖進(jìn)度最快，可縮短工期。

根據(jù)表2可以得知，控制爆破方案開挖費(fèi)用最少，可節(jié)約經(jīng)濟(jì)成本。

綜合上述兩方面數(shù)據(jù)，可以得知此隧道出口臨近營業(yè)線采取控制爆破方案最為合適，故選取控制爆破施工方案作為此隧道出口臨近營業(yè)線的施工方案。

3 爆破方案

考慮臨近建成隧道資料、在建隧道開挖情況和建成隧道控爆方案專家意見，隧道開挖采用機(jī)械開挖隔震槽結(jié)合控制爆破的方式，減弱對(duì)既有隧道的爆破震動(dòng)，爆破震速宜按5cm/s控制。隧道隔振槽深度不小于每循環(huán)開挖進(jìn)尺，寬度不小于0.5m，確保既有隧道加固段落超前20m以上。

根據(jù)設(shè)計(jì)與實(shí)際情況Ⅴ級(jí)圍巖采用三臺(tái)階留核心土法施工。施工嚴(yán)格按照“先加固、后開挖、弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、勤量測、襯砌緊跟”的原則組織施工。開挖工序見圖3所示。

3.1 三臺(tái)階法開挖

Ⅴ級(jí)圍巖采用三臺(tái)階法開挖光面爆破時(shí)，采用楔形掏槽，周邊眼采用不耦合裝藥，裝藥結(jié)構(gòu)見周邊眼采用裝藥和輔助眼裝藥結(jié)構(gòu)圖，如圖4。

3.2 爆破控制要點(diǎn)

①采用光面爆破技術(shù)和微震控制爆破技術(shù)，嚴(yán)格控制裝藥量，以減小對(duì)圍巖的擾動(dòng)，控制超欠挖，控制洞碴粒徑以利于挖掘機(jī)、裝載機(jī)裝碴。

②隧道開挖每個(gè)循環(huán)都進(jìn)行施工測量，控制開挖斷面，在掌子面上用紅油漆畫出隧道開挖輪廓線及炮眼位置，誤差不超過5cm。并采用激光準(zhǔn)直儀控制開挖方向。

③鉆眼按設(shè)計(jì)方案進(jìn)行。鉆眼時(shí)掘進(jìn)眼保持與隧道軸線平行，除底眼外，其它炮眼口比眼底低5cm，以便鉆孔時(shí)的巖粉自然流出，周邊眼外插角控制3°～4°以內(nèi)。掏槽眼嚴(yán)禁互相打穿相交，眼底比其它炮眼深20cm。

④裝藥前炮眼用高壓風(fēng)吹干凈，檢查炮眼數(shù)量。裝藥時(shí)，專人分好段別，按爆破設(shè)計(jì)順序裝藥，裝藥作業(yè)分組分片進(jìn)行，定人定位，確保裝藥作業(yè)有序進(jìn)行，防止雷管段別混亂，影響爆破效果。每眼裝藥后用炮泥堵塞。

⑤起爆采用復(fù)式網(wǎng)絡(luò)、導(dǎo)爆管起爆系統(tǒng)，聯(lián)接時(shí)，每組控制在12根以內(nèi)；連接導(dǎo)爆管使用相同的段別，且使用低段別的導(dǎo)爆管。導(dǎo)爆管連接好后有專人檢查，檢查連接質(zhì)量，看是否有漏連的導(dǎo)爆管，檢查無誤后起爆。

3.3 爆破標(biāo)準(zhǔn)

開挖斷面不得欠挖；炮眼利用率在95%以上，光爆的半壁炮眼留痕率Ⅴ級(jí)圍巖在80%以上；相鄰兩循環(huán)炮眼銜接臺(tái)階不大于150mm；爆破巖面最大塊度不大于300mm。

3.4 安全用藥量和炮孔裝藥量

依據(jù)《爆破安全規(guī)程》，可以初步計(jì)算隧道掘進(jìn)爆破炸藥安全用量，確定循環(huán)進(jìn)尺。

通過安全用量公式

計(jì)算得出不同距離下，在確保既有線隧道二次襯砌爆破振速V不大于10cm/s的條件下，最大起爆炸藥用量。當(dāng)Ⅴ圍巖加強(qiáng)復(fù)合式襯砌R=38.76m，時(shí)Qmax=327.18kg，Ⅴ圍巖加強(qiáng)復(fù)合式襯砌R=60m，時(shí)Qmax=998.1kg。

3.5 非電毫秒雷管的選用

導(dǎo)爆管為非電起爆系統(tǒng)中的毫秒雷管1-7段，其間隔時(shí)間小于50ms；而7段之后，段與段起爆間隔大于50ms。根據(jù)隧道爆破掘進(jìn)時(shí)，實(shí)際爆破情況表明起爆間隔大于50ms，爆破振動(dòng)基本不疊加這一規(guī)律，現(xiàn)場爆破時(shí)采用分段起爆，保證同一段別雷管同時(shí)起爆炸藥用量均在安全用藥量范圍以內(nèi)。

隧道Ⅴ級(jí)圍巖加強(qiáng)復(fù)合式襯砌每循環(huán)掘進(jìn)0.6m。

3.6 微振爆破鉆爆設(shè)計(jì)

光面爆破周邊炮眼采用？準(zhǔn)25mm小藥卷間隔裝藥，導(dǎo)爆管、導(dǎo)爆索、竹片用電工膠布與炸藥卷綁在一起，輔助眼采用普通裝藥，裝藥結(jié)構(gòu)分別如圖5、圖6所示。

4 爆破振動(dòng)監(jiān)測

4.1 振動(dòng)速度監(jiān)測方案

新建隧道離既有線隧道較近，屬臨近既有營業(yè)線復(fù)雜環(huán)境下的隧道開挖爆破，且隧道地質(zhì)條件復(fù)雜，巖性不一，爆破振動(dòng)衰減規(guī)律變化不一致，因此，在試爆段需要對(duì)隧道爆破進(jìn)行全程監(jiān)測，其余地段每周進(jìn)行復(fù)測一次。既有隧道線通車量大，新建隧道試爆期間必須在列車間隔時(shí)間進(jìn)行，由于列車間隔時(shí)間較短，進(jìn)入隧道安裝傳感器和測試儀器必須抓緊時(shí)間，提前聯(lián)系好監(jiān)測單位、設(shè)備管理單位、各站段。結(jié)合隧道的開挖特點(diǎn)、施工方法、測試條件以及振速控制要求等內(nèi)容，確定監(jiān)測方案如下：

①將整個(gè)隧道分成洞口和洞身二部分，監(jiān)測重點(diǎn)是洞口部分。

②將明暗交接洞口作為試驗(yàn)段進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測。進(jìn)口段距既有隧道較近。試驗(yàn)段選擇在進(jìn)口段，試驗(yàn)段監(jiān)測內(nèi)容包括：尋找該區(qū)域的爆破振動(dòng)衰減系數(shù)k、α值，為爆破設(shè)計(jì)提供依據(jù)；監(jiān)測既有隧道及其附屬結(jié)構(gòu)的爆破振動(dòng)安全，控制爆破振動(dòng)速度低于10cm/s；監(jiān)測洞口周邊建（構(gòu)）筑物的爆破振動(dòng)安全，控制爆破振動(dòng)滿足振速控制要求。為準(zhǔn)確獲得該區(qū)域的爆破振動(dòng)衰減規(guī)律，傳感器安裝在既有隧道邊墻的拱腰部位，一次安設(shè)4個(gè)傳感器，傳感器之間的距離如圖7所示，這樣一次監(jiān)測的隧道掘進(jìn)長度為105m，所獲得的爆破振動(dòng)衰減系數(shù)k、α值能正常反映本區(qū)域的場地條件。當(dāng)開挖隧道的掌子面進(jìn)洞后正式進(jìn)入振動(dòng)監(jiān)控階段。洞口周邊建筑物的振動(dòng)監(jiān)測需要在保護(hù)對(duì)象附近安設(shè)傳感器，獲得該處的最大質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度和主振頻率。

③洞身作為控制區(qū)域進(jìn)行監(jiān)測。進(jìn)入振動(dòng)監(jiān)控階段，在既有隧道的邊壁上每隔50m安裝一個(gè)傳感器，每個(gè)掌子面前后共安裝4個(gè)傳感器，位置如圖8。每次爆破均進(jìn)行遙控監(jiān)測，每次爆破監(jiān)測數(shù)據(jù)均通過無線數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行收發(fā)，既有隧道的爆破振動(dòng)速度控制在10cm/s以內(nèi)。

爆破振動(dòng)強(qiáng)度用介質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)物理量來描述，包括質(zhì)點(diǎn)位移、速度和加速度。但大量工程實(shí)踐觀測表明，爆破地震破壞程度與振動(dòng)速度大小的相關(guān)性比較密切，故在實(shí)際測試中，大都采用質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度作為衡量地震波強(qiáng)度的標(biāo)準(zhǔn)。本次測試采用質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)速度作為主測試量，爆破振動(dòng)頻率作為評(píng)價(jià)隧道洞身和附屬結(jié)構(gòu)以及洞口周邊建筑物的輔助測試量。

爆炸引起巖石內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)有垂直、徑向和切向三個(gè)速度分量，以往的測試數(shù)據(jù)表明，三個(gè)方向形成的合速度對(duì)爆破地震動(dòng)起控制作用。因此，在本工程中，全部采用合速度作為測試量。

4.2 監(jiān)測方法

以往隧道振動(dòng)檢測結(jié)果表明，最大爆破振動(dòng)速度通常出現(xiàn)在拱腰的位置處，因此將傳感器安裝在臨近開挖隧道一側(cè)的既有隧道的墻壁拱腰上，爆破振動(dòng)記錄儀和無線發(fā)射裝置固定在距墻角1m高的邊墻上。傳感器在墻壁上安裝必須牢靠，安裝方法為在隧道壁上鉆孔，埋入螺栓，在孔中灌入水泥砂漿固定，在傳感器底部焊接螺母，利用螺母與邊墻處螺栓連接固定傳感器。為防止爆破振動(dòng)記錄儀和無線發(fā)射裝置被損壞，在其外部罩一鐵皮方盒，鐵皮方盒錨固在邊墻上。測試時(shí)，準(zhǔn)確記錄各傳感器距洞口的距離，以便根據(jù)爆區(qū)的位置，準(zhǔn)確計(jì)算爆區(qū)與測試點(diǎn)之間的距離。

對(duì)洞口周邊建（構(gòu)）筑物進(jìn)行監(jiān)測時(shí)，傳感器布置在需保護(hù)的建（構(gòu)）筑物距爆區(qū)的最近點(diǎn)處；測點(diǎn)盡可能布置在基巖上，找不到基巖的區(qū)域?qū)⒈普駝?dòng)監(jiān)測點(diǎn)布置在壓實(shí)的路面上；準(zhǔn)確測出測點(diǎn)的位置，確定至爆源的距離；所有傳感器用石膏粉牢固粘結(jié)在地表，傳感器至記錄儀的傳輸信號(hào)線長度小于5m，避免長距離的信號(hào)衰減。

4.3 監(jiān)測數(shù)據(jù)的處理

①回歸爆破振動(dòng)衰減規(guī)律

將收集得到的數(shù)據(jù)按下式進(jìn)行回歸分析，找出該區(qū)域的爆破振動(dòng)衰減系數(shù)k、α值。

式中：V―爆破振動(dòng)速度最大值（cm/s）；Q―同段別雷管同時(shí)起爆炸藥安全用量（kg）；R―爆破區(qū)藥量分布的幾何中心至既有隧道邊墻的距離（m）；K、α―與地形、地質(zhì)條件相關(guān)的系數(shù)。

②對(duì)比既有隧道的爆破振動(dòng)速度是否小于10cm/s。

③判別被保護(hù)的建（構(gòu)）筑物的爆破振動(dòng)是否滿足要求。各種建（構(gòu)）筑物的爆破振動(dòng)安全判據(jù)，采用保護(hù)對(duì)象所在地質(zhì)點(diǎn)峰值振動(dòng)速度和主振頻率為指標(biāo)，將監(jiān)測結(jié)果與《爆破振動(dòng)安全允許標(biāo)準(zhǔn)》數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，即可得到爆破振動(dòng)是否對(duì)周圍建（構(gòu)）筑物造成影響。

④將上述得到的數(shù)據(jù)及時(shí)反饋，指導(dǎo)爆破設(shè)計(jì)和施工。

5 結(jié)論

爆破控制技術(shù)是隧道建設(shè)施工中必不可少的技術(shù)，雖然只是整體施工中的一道工序，但對(duì)整個(gè)隧道工程極其重要。由于爆破控制技術(shù)具有技巧性、靈活性和因地制宜性，故需根據(jù)具體工程條件，制定合適的爆破控制方案。本文通過對(duì)隧道爆破施工方案的設(shè)計(jì)，為今后類似工程提供一些參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪旭光.中國典型爆破工程與技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

[2]汪旭光.中國工程爆破與爆破器材的現(xiàn)狀及展望[J].工程爆破，2007（4）：01-08.

[3]黃選軍，梁進(jìn).鄰近營業(yè)線隧道小凈距控制爆破施工技術(shù)[J].鐵道建筑技術(shù)，2014（07）：01-06.

第2篇：隧道安全監(jiān)測方案范文

關(guān)鍵詞：高速公路隧道；下穿；機(jī)場；監(jiān)控量測

0 引言

一直以來，下穿問題的研究都是隧道建設(shè)者的重要課題。如何保障既有建筑物的安全，以及新建隧道的安全修建是這類工程問題的關(guān)鍵點(diǎn)。隨著數(shù)學(xué)、力學(xué)和數(shù)值模擬計(jì)算的發(fā)展[1]，對(duì)近接問題的研究越來越深入。為許多高難度的工程修建提供了有力的條件。國外一些學(xué)者研究了一些隧道下穿建筑的課題，并取得了不錯(cuò)的成果，解決了許多技術(shù)難題，確保了工程的順利進(jìn)行[2]。國內(nèi)許多隧道專家在近接方面做了很多工作，總結(jié)了前人的研究成果，并提出了比較系統(tǒng)的近接力學(xué)理論，為解決下穿問題奠定了力學(xué)基礎(chǔ)[3~4]。雙孔分離式隧道正交下穿機(jī)場跑道，工程施工過程對(duì)機(jī)場建筑的影響是工程的難點(diǎn)。為保障機(jī)場的正常運(yùn)營，避免造成重大的損失，應(yīng)加強(qiáng)隧道施工的安全工作?？刂频乇沓两怠⒐绊斚鲁恋裙こ虆?shù)，預(yù)防、避免重大安全事故的發(fā)生。

1 工程概況

某隧道工程位于某市城區(qū)，隧道采用雙孔雙向四車道布置型式，為左、右兩個(gè)分離式隧道。線路向北避開右側(cè)監(jiān)獄，進(jìn)入機(jī)場范圍，左、右線先下穿機(jī)場停車場、航站樓，然后正交下穿機(jī)場停機(jī)坪、機(jī)場滑行道、機(jī)場跑道，從機(jī)場邊坡的農(nóng)田出地面，以路基型式連接另一面大道。

本工程范圍左線SZKO+000~SZK1+490.445，右線為SYKO+000~SYKI+486.798。道路采用城市主干道Ⅱ級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，雙向四車道：設(shè)計(jì)速度為40km/H；建筑限界：隧道單向?qū)挾龋?×3.75m+2×0.25m+1.5m+0.75m）。

2 監(jiān)控量測方案

安全是工程的生命，為保障工程建設(shè)順利進(jìn)行，針對(duì)工程問題的具體性質(zhì)，采取相應(yīng)的策略，做到早發(fā)現(xiàn)、早治理，將危險(xiǎn)從根源上清除，避免損失。根據(jù)工程的特點(diǎn)，對(duì)地表沉降、拱頂下沉等重要安全指標(biāo)采取相應(yīng)的技術(shù)保障措施，指導(dǎo)施工，確保工程安全。

2.1地表沉降

由于高速公路隧道下穿機(jī)場工程的特殊性，控制地表的下沉狀況，確保機(jī)場工程的安全是隧道修建必須保障的工程指標(biāo)。如何控制隧道修建引起的地表建筑物下沉，尤其是對(duì)機(jī)場敏感建筑物的影響控制在允許的范圍內(nèi)，是工程的難點(diǎn)和重點(diǎn)。做好地表下沉的測量作業(yè)，將結(jié)果應(yīng)用在指導(dǎo)施工上，為工程的安全建設(shè)提供必要的指導(dǎo)。

地表下沉量測主要在隧道淺埋處、機(jī)場航站樓及下穿機(jī)場跑道范圍的地表建筑物和跑道進(jìn)行，地表下沉量測應(yīng)在開挖面前方（h+9）m處開始（h為隧道覆蓋層厚度），直到襯砌結(jié)構(gòu)封閉，下沉基本停止時(shí)為止。根據(jù)觀測數(shù)據(jù)匯總表，繪制出主要沉降點(diǎn)的沉降過程線，它可以明顯地反映出沉降的趨勢、規(guī)律和幅度。沉降趨勢預(yù)報(bào)是沉降測量的重要環(huán)節(jié)；通過大量的沉降觀測后，獲得對(duì)地表沉降規(guī)律的理性認(rèn)識(shí)，確定未來的沉降趨勢，這是確保地表建（構(gòu)）筑物安全運(yùn)營的可靠保證。

2.2拱頂下沉

隧道開挖后，由于圍巖自重和應(yīng)力調(diào)整造成隧道頂板向下移動(dòng)。拱頂下沉量是隧道安全的重要控制因素，做好拱頂下沉量的測量工作，根據(jù)測量結(jié)果指導(dǎo)施工工作是工程建設(shè)的重要環(huán)節(jié)。拱頂下沉量測斷面的間距為：Ⅳ級(jí)圍巖不大于25m，Ⅴ級(jí)圍巖應(yīng)小于20m。圍巖變形處應(yīng)適當(dāng)加密，在各類圍巖的起始地段增設(shè)拱頂下沉測點(diǎn)1~2個(gè)。當(dāng)發(fā)生較大涌水時(shí)，Ⅴ級(jí)圍巖量測斷面的間距應(yīng)縮小至5~10m。各測點(diǎn)應(yīng)在避免爆破作業(yè)破壞測點(diǎn)的前提下，盡可能靠近工作面埋設(shè)，一般為0.5~2.0m，并在下一次爆破循環(huán)前獲得初始讀數(shù)。初讀數(shù)應(yīng)在開挖后12h內(nèi)讀取，最遲不得超過24h，而且在下一循環(huán)開挖前，必須完成初期變形值的讀數(shù)。對(duì)監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行分析，可以得出累計(jì)沉降、單次沉降等曲線，并可對(duì)其進(jìn)行擬合，進(jìn)而可以對(duì)其最終沉降做出預(yù)測，來指導(dǎo)施工。

2.3周邊收斂

周邊收斂量測和拱頂下沉量測應(yīng)布置在同一個(gè)斷面，是衡量隧道開挖后圍巖變化的另一個(gè)重要參數(shù)。測量時(shí)將收斂計(jì)一端連接掛鉤與測點(diǎn)錨栓上不銹鋼環(huán)（鉤）相連，展開鋼尺使掛鉤與另一測點(diǎn)的錨栓相連。張力粗調(diào)可把收斂計(jì)測力裝置上的插銷定位于鋼尺穿孔來完成。張力細(xì)調(diào)則通過測力裝置微調(diào)至恒定拉力為止。在實(shí)施中，隧道開挖后在設(shè)計(jì)的監(jiān)測點(diǎn)位埋置監(jiān)測掛鉤，測量初始值，然后根據(jù)施工的進(jìn)程監(jiān)測收斂值，直到穩(wěn)定為止。將量測結(jié)果進(jìn)行分析，可以得出累計(jì)洞周凈空收斂與時(shí)間的關(guān)系曲線，對(duì)曲線進(jìn)行擬合分析，可以對(duì)隧道洞室的最終變形進(jìn)行預(yù)測，從而達(dá)到指導(dǎo)施工的目的。

2.4 地質(zhì)勘探

在地下工程中，開挖前的地質(zhì)勘探工作很難提供非常準(zhǔn)確的地質(zhì)資料，所以，在隧道過程中對(duì)前進(jìn)的開挖工作面附近圍巖的巖石性質(zhì)、狀態(tài)應(yīng)進(jìn)行觀察，對(duì)開挖后動(dòng)態(tài)進(jìn)行觀察。地質(zhì)勘探主要目的：（1）預(yù)測開挖面前方的地質(zhì)條件；（2）為判斷圍巖、隧道的穩(wěn)定性提供地質(zhì)依據(jù)；（3）根據(jù)噴層表面狀態(tài)及錨桿的工作狀態(tài)，分析支護(hù)結(jié)構(gòu)的可靠程度。地質(zhì)勘探包括洞內(nèi)觀察和洞外觀察。洞內(nèi)觀察分開挖工作面觀察和已施工區(qū)段觀察兩部分，開挖工作面觀察應(yīng)在每次開挖后進(jìn)行一次，內(nèi)容包括節(jié)理裂隙發(fā)育情況、工作面穩(wěn)定狀態(tài)、涌水情況及底板是否隆起等。初期支護(hù)完成區(qū)段觀察內(nèi)容包括：噴混凝土是否產(chǎn)生裂隙或剝離，要特別注意噴混凝土是否發(fā)生剪切破壞的現(xiàn)象等。洞外觀察包括洞口及洞身淺埋段地表情況、地表沉陷、邊坡及仰坡的穩(wěn)定、地表水滲透的觀察。

2.5 其他重要指標(biāo)

隧道安全控制指標(biāo)除了上述4個(gè)指標(biāo)以外，還包括圍巖的位移、錨桿應(yīng)力、后行洞襯砌鋼筋應(yīng)力、圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)界面及初期支護(hù)與模筑襯砌界面壓應(yīng)力等。這幾個(gè)主要是隧道結(jié)構(gòu)的安全指標(biāo)，其中，為了探明支護(hù)系統(tǒng)上承受的荷載，進(jìn)一步研究支架與圍巖相互作用之間的關(guān)系，不僅需要量測支護(hù)空間產(chǎn)生的相對(duì)位移(或空間斷面的變形)，而且還需要對(duì)圍巖深部巖移進(jìn)行監(jiān)測和掌握。錨桿應(yīng)力、后行洞襯砌鋼筋應(yīng)力、圍巖與支護(hù)結(jié)構(gòu)界面和初期支護(hù)與模筑襯砌界面壓應(yīng)力主要反映支護(hù)措施的作用效果，屬可控認(rèn)為可控因素，做好測量反饋工作，尋找相應(yīng)的規(guī)律，最大限度地發(fā)揮支護(hù)作用，為地表建筑物指標(biāo)控制工作提供更寬松的操作條件。

3 結(jié)言

針對(duì)工程的特殊情況，對(duì)地表沉降、拱頂下沉等工程重要指標(biāo)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，并及時(shí)根據(jù)測量結(jié)果進(jìn)行分析，指導(dǎo)施工工作。地表沉降沉降等指標(biāo)能合理反應(yīng)隧道施工對(duì)地表建筑物的影響，監(jiān)控方案科學(xué)、可靠。

參考文獻(xiàn)：

潘昌實(shí)．隧道力學(xué)數(shù)值方法[M]．中國鐵道出版社．北京：1995

K.W.Lo,L.F.Leung,S.L.Lee.H.Makino,H.Tajima,Field Instrumenta-tion of a Multiple Tunnel Interaction Problem,Tunnels & Tunnelling,July,1998

第3篇：隧道安全監(jiān)測方案范文

關(guān)鍵詞：客運(yùn)專線；隧道工程；監(jiān)控量測；回歸分析；穩(wěn)定性；動(dòng)態(tài)控制 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U455 文章編號(hào)：1009-2374（2016）12-0092-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.12.043

1 工程概況

滬昆客專苞谷壟隧道位于湘潭市九華區(qū)，全長420m，下穿湘望公路，屬Ⅴ級(jí)圍巖淺埋隧道。其圍巖主要表現(xiàn)為：（1）黏土：含少量高嶺土及少量細(xì)圓礫，表層含植物根，具膨脹性；（2）粉質(zhì)黏土：軟～硬塑，含少量礫石，表層含植物根，具膨脹性；（3）細(xì)圓礫土：灰黃色，中密，飽和，圓礫成分主要由砂巖組成，充填細(xì)砂及黏性土；（4）泥質(zhì)粉砂巖：風(fēng)化層都從全風(fēng)化～弱風(fēng)化不等，節(jié)理裂隙發(fā)育。全隧道最大埋深為29.86m，最小埋深為2.38m，在隧道施工過程中圍巖極易失穩(wěn)、坍塌。

2 隧道監(jiān)控量測的目的及內(nèi)容

2.1 監(jiān)控量測的目的

苞谷壟隧道監(jiān)控量測的目的主要為：（1）通過對(duì)量測數(shù)據(jù)的分析，對(duì)在施工中即將發(fā)生的危害進(jìn)行預(yù)警提示，可確保施工安全；（2）根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，指導(dǎo)施工內(nèi)容，如支護(hù)參數(shù)選擇、開挖預(yù)留變形量及二襯施工等；（3）根據(jù)監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析結(jié)果，可以優(yōu)化設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)，同時(shí)也可驗(yàn)證設(shè)計(jì)支護(hù)參數(shù)的可靠性；（4）隧道施工過程中對(duì)周邊環(huán)境會(huì)產(chǎn)生相關(guān)影響，而通過監(jiān)控量測可對(duì)其影響程度做出相應(yīng)判斷。

2.2 監(jiān)控量測的主要內(nèi)容

苞谷壟隧道監(jiān)控量測項(xiàng)目如表1所示：

3 隧道監(jiān)控量測方案設(shè)計(jì)

3.1 監(jiān)測點(diǎn)布置

3.1.1 洞內(nèi)監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)。苞谷壟隧道采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行開挖施工，其觀測點(diǎn)布置如圖1所示：

3.1.2 地表監(jiān)測點(diǎn)的布設(shè)。苞谷壟隧道地表監(jiān)測點(diǎn)設(shè)于隧道開挖影響范圍內(nèi)，每個(gè)橫斷面設(shè)置17個(gè)觀測點(diǎn)，間距為2.0m，以隧道中線對(duì)稱布置，且與洞內(nèi)拱頂下沉和凈空變化量測在同一斷面內(nèi)。

3.1.3 監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)要點(diǎn)。

第一，測點(diǎn)一般在距開挖工作面2m范圍內(nèi)設(shè)置，測點(diǎn)埋設(shè)應(yīng)牢固可靠，埋設(shè)完畢盡快測量。

第二，位移監(jiān)控測量采用收斂計(jì)量測時(shí)，每次測點(diǎn)位置應(yīng)固定，掛鉤應(yīng)采用三角形掛鉤。目前隧道施工中常用的收斂計(jì)為機(jī)械式的收斂計(jì)和數(shù)顯式收斂計(jì)。測試原理：測試中讀得初始數(shù)值X0；間隔時(shí)間t后，用同樣的方法可讀得t時(shí)刻的值Xt，則t時(shí)刻的周邊收斂值Ut為兩次讀數(shù)差。即：

3.2 隧道施工監(jiān)測點(diǎn)觀察

3.2.1 洞內(nèi)觀察。

第一，在每次開挖后進(jìn)行開挖工作面觀察。觀察中若發(fā)現(xiàn)圍巖情況異常，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行記錄，并確定后序施工方案，若圍巖惡化，則應(yīng)及時(shí)進(jìn)行處理；觀察中可繪制掌子面地質(zhì)素描簡圖，觀察完畢后及時(shí)進(jìn)行完善，并判定圍巖等級(jí)，填寫相關(guān)記錄表等。

第二，在節(jié)理、裂隙發(fā)育的鑲嵌狀、塊狀脆性硬巖地段應(yīng)重視觀察圍巖的節(jié)理、裂隙走向及發(fā)育程度，對(duì)易引起坍塌的巖塊及時(shí)加強(qiáng)支護(hù)措施。

第三，每天至少應(yīng)進(jìn)行一次對(duì)已施工地段的觀察，重點(diǎn)觀察噴射混凝土是否存在裂紋或脫落，鋼架是否變形、傾斜，錨桿是否松動(dòng)，二襯是否存在滲水等，以判斷其工作狀態(tài)是否良好。

3.2.2 洞外觀察。洞外觀察的重點(diǎn)部位為洞口段和洞身淺埋段。洞口段觀察主要為洞口處邊坡、仰坡位移情況，是否存在裂紋等。洞身淺埋段觀察主要為地表是否存在下陷、開裂及地表水滲透情況等。

3.3 觀測數(shù)據(jù)采集及注意事項(xiàng)

3.3.1 凈空變化、拱頂下沉和地表下沉（淺埋地段）等量測項(xiàng)目應(yīng)設(shè)置在同一斷面，苞谷壟隧道量測斷面測點(diǎn)數(shù)量如表2所示：

3.3.2 因隧道開挖后最初時(shí)間的變形及應(yīng)力變化較快，因此宜在開挖支護(hù)完成后2h內(nèi)完成收斂量測及拱頂下沉起始讀數(shù)的量測工作，其他量測必須在開挖之后12h內(nèi)取得起始讀數(shù)，在噴射砼后、下次爆破前測取初讀數(shù)。洞內(nèi)、外水準(zhǔn)基點(diǎn)應(yīng)與拱頂下沉和地表下沉量測基點(diǎn)建立聯(lián)系，應(yīng)加強(qiáng)測點(diǎn)保護(hù)，防止損壞。

3.3.3 地表下沉量測必須至二襯結(jié)構(gòu)封閉、下沉基本停止時(shí)方可結(jié)束。量測位置于開挖工作面前方，隧道開挖與埋深高度之和處開始，其量測頻率與拱頂下沉和凈空變化頻率一致。

3.3.4 每15d應(yīng)進(jìn)行一次隧道二襯沉降縫兩側(cè)不均勻沉降量測以及洞口段與洞口過渡段不均勻沉降觀測。洞內(nèi)沉降縫處每側(cè)宜布設(shè)四個(gè)以上觀測點(diǎn)；洞口觀測點(diǎn)布設(shè)根據(jù)過渡段的情況而定，通過沉降曲線明確道床板施作時(shí)間。

3.3.5 各量測項(xiàng)目量測頻率按兩種方法進(jìn)行確定，如表3所示。施工過程中，取量測頻率較高的作為實(shí)施的量測頻率。

3.3.6 變形基本穩(wěn)定后，各項(xiàng)量測作業(yè)仍應(yīng)繼續(xù)觀測2～3周時(shí)間。對(duì)于部分特殊圍巖，若位移長期沒有減緩趨勢，則應(yīng)適當(dāng)延長量測時(shí)間。

3.3.7 量測數(shù)據(jù)整理、分析與反饋必須符合下列

要求：

第一，數(shù)據(jù)量測結(jié)束后，必須由專人負(fù)責(zé)及時(shí)進(jìn)行整理歸檔，同時(shí)繪制量測數(shù)據(jù)的位移與時(shí)間的時(shí)態(tài)曲線。

第二，量測數(shù)據(jù)時(shí)態(tài)曲線一般采用Excel進(jìn)行繪制，但因量測誤差所造成的離散性，所繪制出的散點(diǎn)圖很不規(guī)則，分析較為困難。因此，必須對(duì)其進(jìn)行回歸分析，以預(yù)測可能出現(xiàn)的位移最大值和變化速度?；貧w分析使用的函數(shù)有：

苞谷壟隧道回歸分析中基本采用的是指數(shù)函數(shù)，因指數(shù)函數(shù)為非線性函數(shù)，因此對(duì)其兩邊取自然對(duì)數(shù)的方法轉(zhuǎn)化為直線函數(shù)lnu=lnA+（-B）/t，然后使用Excel數(shù)據(jù)分析工具庫中的回歸分析，計(jì)算出A、B值，代入指數(shù)函數(shù)中當(dāng)t∞時(shí)，求出位移u的終值。

第三，數(shù)據(jù)異常時(shí)，應(yīng)視具體情況進(jìn)行支護(hù)加固或及時(shí)與設(shè)計(jì)聯(lián)系，確定加固方案，預(yù)防危險(xiǎn)發(fā)生。

3.4 圍巖穩(wěn)定性判別

圍巖穩(wěn)定性的綜合判別，應(yīng)根據(jù)量測結(jié)果按下列指標(biāo)進(jìn)行：

3.4.1 根據(jù)位移變化速度判定。（1）凈空變化速度持續(xù)大于5.0mm/d時(shí)，圍巖處于急劇變形狀態(tài)，應(yīng)加強(qiáng)初期支護(hù)系統(tǒng)；（2）水平收斂（拱腳附近）速度小于0.2mm/d，拱部下沉速度小于0.15mm/d，圍巖基本達(dá)到穩(wěn)定。

在苞谷壟隧道淺埋地段主要采用監(jiān)控量測數(shù)據(jù)分析來判別圍巖穩(wěn)定性。

3.4.2 根據(jù)位移時(shí)態(tài)曲線的形態(tài)來判別（如圖2所示）。（1）如曲線a中位移速率很快變小，時(shí)態(tài)曲線很快平緩，表明圍巖穩(wěn)定性好，可適當(dāng)減弱支護(hù)；（2）如曲線b中位移速率逐漸變小，即d2u/dt20，時(shí)態(tài)曲線出現(xiàn)反彎點(diǎn)，表明圍巖失穩(wěn)，必須停止施工，分析原因，上報(bào)設(shè)計(jì)單位采取支護(hù)加強(qiáng)措施，以確保后續(xù)施工安全。

4 結(jié)語

結(jié)合滬昆客專苞谷壟隧道的設(shè)計(jì)資料、勘探資料和相關(guān)規(guī)范，較為科學(xué)合理地制定了適合現(xiàn)場施工的監(jiān)控量測實(shí)施方案，保證了檢測數(shù)據(jù)的真實(shí)性和準(zhǔn)確性。通過實(shí)時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，判斷圍巖及支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形、穩(wěn)定性能及發(fā)展趨勢，合理確定隧道二次襯砌施作時(shí)間，有效地指導(dǎo)了隧道施工，既保證了隧道安全、有序作業(yè)，又確保了上方公路的行車安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：高速鐵路隧道工程施工技術(shù)指南（鐵建設(shè)[2010]241號(hào)）[S].北京：中國鐵道出版社，2011.

[2] 中華人民共和國行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)：高速鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)（TB10753-2010）[S].北京：中國鐵道出版社，2011.

第4篇：隧道安全監(jiān)測方案范文

關(guān)鍵詞：隧道建設(shè)；安全；管理措施

太佳高速公路呂梁段，全長119.55km，共有隧道18座(其中：石質(zhì)隧道2座、土質(zhì)隧道16座)，單洞長45133m，占總里程的19.24％，寶塔山、架梁山、臨縣3號(hào)隧道為特長隧道，難度最大，且為全線的控制性工程。由于本項(xiàng)目地處山區(qū)，地形地貌地質(zhì)非常復(fù)雜，建設(shè)工期又短，因此，如何安全組織管理好全線隧道工程建設(shè)顯得尤為重要。

1　加強(qiáng)培訓(xùn)，落實(shí)責(zé)任

加強(qiáng)安全宣傳、教育和培訓(xùn)，建設(shè)符合工程實(shí)際的安全生產(chǎn)文化；提高安全生產(chǎn)認(rèn)識(shí)，認(rèn)真做好技術(shù)培訓(xùn)工作，包括光面爆破技術(shù)、濕噴混凝土施工技術(shù)、黃土隧道分部開挖法、隧道施工技術(shù)培訓(xùn)等。不斷提高管理人員、操作人員的技術(shù)水平和安全生產(chǎn)知識(shí)。建管處根據(jù)有關(guān)安全生產(chǎn)的法律法規(guī)和規(guī)章制度，多次通過會(huì)議、文件及現(xiàn)場督導(dǎo)等多種方式，促使各施工、監(jiān)理單位建立健全了安全管理組織機(jī)構(gòu)和安全生產(chǎn)保障體系，落實(shí)各項(xiàng)安全生產(chǎn)措施，做好了隧道塌方、涌水、瓦斯、交通事故等各類事故應(yīng)急救援預(yù)案，配備應(yīng)急救援人員、器材、設(shè)備，應(yīng)急救援預(yù)案按規(guī)定報(bào)監(jiān)理單位批準(zhǔn)并報(bào)建設(shè)單位核實(shí)，并進(jìn)行了多次預(yù)演；各施工單位組織管理人員和作業(yè)人員進(jìn)行了隧道開挖、噴錨支護(hù)、二次襯砌施工的崗前技術(shù)、安全培訓(xùn)，建管處組織進(jìn)行考試，考試合格后方可上崗；特種作業(yè)人員必須持證上崗。同時(shí)。將地質(zhì)超前預(yù)報(bào)、洞內(nèi)通風(fēng)、鉆爆設(shè)計(jì)和爆破器材的管理、圍巖變形監(jiān)控量測及初期支護(hù)、二次襯砌、防水堵漏、臨電管理等工作作為主要控制點(diǎn)，通過巡檢、專檢、旁站、指令、專題會(huì)議等手段進(jìn)行監(jiān)控；對(duì)預(yù)防坍塌、漏水、突泥、瓦斯爆炸事故措施的落實(shí)以及應(yīng)急預(yù)案的審查和演練情況進(jìn)行監(jiān)控。

2　強(qiáng)化組織，規(guī)范現(xiàn)場

嚴(yán)格施工現(xiàn)場安全管理，強(qiáng)化安全管理隧道施工組織設(shè)計(jì)，把安全生產(chǎn)、危險(xiǎn)源識(shí)別、評(píng)價(jià)與控制、應(yīng)急救援預(yù)案等作為主要內(nèi)容。對(duì)穿越斷層破碎帶、軟巖變形、膨脹土、富水黃土等不良地質(zhì)地段編制專項(xiàng)施工方案。由項(xiàng)目經(jīng)理、技術(shù)負(fù)責(zé)人和安全負(fù)責(zé)人共同組織編制，經(jīng)監(jiān)理部審核、建管處審查以及專家評(píng)審論證后實(shí)施，并由施工員、專職安全員進(jìn)行現(xiàn)場監(jiān)督。嚴(yán)格按照安全生產(chǎn)的相關(guān)法律法規(guī)、規(guī)章制度和現(xiàn)行隧道施工技術(shù)規(guī)范，對(duì)隧道的開挖、錨桿施工、鋼筋網(wǎng)加工及安裝、鋼支撐的加工及安裝、噴射混凝土、仰拱全幅施工、二次襯砌、隧道防排水以及隧道輔助措施等各分項(xiàng)工程進(jìn)行了逐級(jí)交底工作。施工中，嚴(yán)格工序管理，規(guī)范作業(yè)流程，加強(qiáng)對(duì)進(jìn)入隧道人員的管理，建立出入隧道登記制度。嚴(yán)格按照相關(guān)法律法規(guī)和規(guī)章制度對(duì)火工品進(jìn)行管理，火工品專庫存放專人管理，雷管、炸藥、導(dǎo)爆索分庫存放，嚴(yán)格執(zhí)行火工品的出入庫登記和使用登記制度。對(duì)納入合同的安全生產(chǎn)費(fèi)用，必須保證足額投入，絕不允許挪作他用。

3　超前預(yù)報(bào)，實(shí)時(shí)監(jiān)測

對(duì)隧道施工中可能出現(xiàn)的不良地質(zhì)現(xiàn)象，結(jié)合隧道工程地質(zhì)條件和指導(dǎo)性施工組織設(shè)計(jì)編制超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案，明確隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的方法、預(yù)報(bào)的內(nèi)容、預(yù)報(bào)頻次、實(shí)施計(jì)劃，配備符合信息判斷、數(shù)據(jù)采集與處理、預(yù)報(bào)成果報(bào)告編制等技術(shù)要求的先進(jìn)儀器和能夠勝任超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作的技術(shù)人員。同時(shí)，將超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作納入工序管理，嚴(yán)格按超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案實(shí)施。超前地質(zhì)預(yù)報(bào)顯示地質(zhì)條件異常時(shí)，應(yīng)及時(shí)采取措施，防止事故發(fā)生。

在上述前提下，將監(jiān)控量測納入施工工序，制定詳細(xì)的監(jiān)控量測方案。配備監(jiān)控量測專業(yè)人員，并根據(jù)地質(zhì)情況及時(shí)進(jìn)行調(diào)整；建立最大日變形量和累計(jì)變形量的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制；嚴(yán)格按照規(guī)范要求布點(diǎn)量測，確保監(jiān)控量測數(shù)據(jù)真實(shí)、準(zhǔn)確、完整，及時(shí)對(duì)量測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果調(diào)整支護(hù)參數(shù)。并及時(shí)反饋量測數(shù)據(jù)和分析結(jié)果，設(shè)計(jì)驗(yàn)證后及時(shí)根據(jù)量測數(shù)據(jù)調(diào)整設(shè)計(jì)參數(shù)，隨時(shí)調(diào)整開挖輪廓、支護(hù)參數(shù)，根據(jù)量測數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工生產(chǎn)。

4　嚴(yán)細(xì)程序，穩(wěn)妥進(jìn)洞

隧道進(jìn)洞前，由建管處組織設(shè)計(jì)單位、技術(shù)專家組、監(jiān)理單位和施工單位的相關(guān)人員參加，詳細(xì)調(diào)查洞口地質(zhì)、地形特點(diǎn)，對(duì)洞口段100m范圍內(nèi)每2m實(shí)測橫斷面，對(duì)洞頂沖溝發(fā)育情況進(jìn)行掌握，并查看地質(zhì)資料，做到心中有數(shù)。同時(shí)，結(jié)合隧道洞口的實(shí)際情況。每一個(gè)隧道洞口均進(jìn)行了大管棚超前支護(hù)，短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、預(yù)留核心土、三臺(tái)階開挖支護(hù)的進(jìn)洞方案。進(jìn)洞施工專人負(fù)責(zé)監(jiān)控量測，逐榀開挖，及時(shí)支護(hù)，進(jìn)洞15m后仰拱封閉成環(huán)，并且在進(jìn)洞前襯砌臺(tái)車進(jìn)場，對(duì)洞口段盡快施工襯砌，確保了安全進(jìn)洞。

5　嚴(yán)格工序，均衡推進(jìn)

隧道施工既不能盲目追求單工序的超前，也不能單單把開挖進(jìn)尺作為隧道進(jìn)度的考核指標(biāo)，而是應(yīng)科學(xué)組織、嚴(yán)格工序。均衡推進(jìn)。我們一是做好了開挖支護(hù)斷面上中下分部施工之間的工序銜接及質(zhì)量控制，確保在各臺(tái)階分部轉(zhuǎn)換時(shí)隧道沉降、收斂變形受控，保證開挖支護(hù)安全順利進(jìn)行；二是堅(jiān)持以新奧法指導(dǎo)施工，開挖后立即初噴混凝土封閉，及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)施工，縮短巖面暴露時(shí)間，充分發(fā)揮圍巖自穩(wěn)能力，保證洞身穩(wěn)定；三是堅(jiān)持“仰拱超前，襯砌緊跟”，V級(jí)洞口段仰拱距掌子面不大于30m，二襯距掌子面不大于40m，不留隱患。

第5篇：隧道安全監(jiān)測方案范文

【關(guān)鍵詞】： 鐵路隧道 施工特點(diǎn) 風(fēng)險(xiǎn)控制

一、前言

隨著中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，鐵路十二五規(guī)劃新線建設(shè)和投資，未來鐵路建設(shè)將以高速鐵路為主骨架的快速鐵路網(wǎng)按三個(gè)速度等級(jí)來建設(shè)。當(dāng)前中國建成的鐵路隧道總長度已經(jīng)超過7000km，在建鐵路隧道總長約4600km到2020年前，規(guī)劃建設(shè)5000座隧道，長度超過9000km，總量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過世界其他國家，目前大量的鐵路工程建設(shè)向西部等山嶺高原地區(qū)延伸，而由于隧道工程與其他工程相比具有其隱蔽性施工周期長，施工技術(shù)復(fù)雜性地層條件不可預(yù)見性周圍環(huán)境的不確定性等特點(diǎn)，加大了隧道施工技術(shù)的難度，再加上工期緊任務(wù)重，技術(shù)和管理力量不能充分保證，風(fēng)險(xiǎn)管理不到位，從而增加了施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)性，如何提高鐵路隧道施工的安全風(fēng)險(xiǎn)管理水平，建立可操作性強(qiáng)又符合施工實(shí)際的應(yīng)急搶險(xiǎn)救援體系，是廣大鐵路建設(shè)者面對(duì)的課題，也是必須迅速解決的課題，這樣才能保證人民生命財(cái)產(chǎn)安全，才能適應(yīng)中國鐵路規(guī)模大發(fā)展快的要求。

二、隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理的特點(diǎn)

（1）由于隧道開挖圍巖性質(zhì)工程水文地質(zhì)條件復(fù)雜，隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)是客觀存在的；

（2）由于勘察設(shè)計(jì)資料有限，設(shè)計(jì)計(jì)算理論不完善和在隧道施工中會(huì)不可避免地遇到一些突發(fā)偶然事件等原因，使得隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)具有發(fā)生的偶然性和大量發(fā)生的必然性；

（3）在隧道施工過程中，由于試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散性大，勘察報(bào)告提供的場地性質(zhì)資料有限，地下情況的不可預(yù)知性，施工風(fēng)險(xiǎn)的可變性就更加明顯；

（4）由于隧道施工對(duì)場地周圍土體的擾動(dòng)大，造成了對(duì)場地周圍建（構(gòu)）筑物地下管網(wǎng)（線）居民生活和環(huán)境的影響，除本身的技術(shù)因素影響外，隧道施工還不得不與外部環(huán)境發(fā)生關(guān)系，這樣使得隧道施工風(fēng)險(xiǎn)不但具有內(nèi)部因素的多樣性，而且還具有鮮明的層次性，同時(shí)也使得隧道工程風(fēng)險(xiǎn)更加復(fù)雜化。

三、軟弱圍巖隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制要點(diǎn)

軟弱圍巖一般是指巖質(zhì)軟弱承載力低節(jié)理裂隙發(fā)育結(jié)構(gòu)破碎的圍巖，工程地質(zhì)特點(diǎn)有：巖體破碎松散粘結(jié)力差；圍巖強(qiáng)度低遇水易軟化；巖體結(jié)構(gòu)面軟弱易滑塌而高速鐵路大斷面隧道較以往普通鐵路單線或雙線隧道開挖跨度大，高度更高受當(dāng)前勘察技術(shù)手段限制，開挖前難以準(zhǔn)確判定隧道（特別是長大或特長隧道）的地質(zhì)條件和圍巖特性。因此，為保證軟弱圍巖地質(zhì)隧道施工安全，在隧道施工中必須牢固樹立施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理理念。

3.1軟弱圍巖隧道施工風(fēng)險(xiǎn)控制技術(shù)要點(diǎn)

（1）施工方案確定根據(jù)現(xiàn)場洞口地質(zhì)地貌和開挖掌子面暴露出地質(zhì)情況，詳細(xì)進(jìn)行地質(zhì)勘察水文調(diào)查及環(huán)境調(diào)查，并作出正確的施工方案和加固方案，選擇科學(xué)合理的工程措施。

（2）超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)通過地質(zhì)分析法超前水平鉆孔法物探法及特殊災(zāi)害地質(zhì)預(yù)測方法和手段判明掌子面前方的水文地質(zhì)情況，并根據(jù)判斷和預(yù)報(bào)結(jié)果提出相應(yīng)的預(yù)防和處理措施。

（3）圍巖監(jiān)控量測按照現(xiàn)行鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程（TB10121-2007）的規(guī)定和要求設(shè)置圍巖量測點(diǎn)，準(zhǔn)確掌握洞內(nèi)水平收斂拱頂沉降和洞頂?shù)乇沓两档臄?shù)值和速率，建立等級(jí)管理信息反饋和報(bào)告制度。

3.2軟弱圍巖隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防與控制要點(diǎn)

如何提高軟弱圍巖隧道施工水平，預(yù)防變形和坍方，確保施工安全，其核心是抓住軟弱圍巖隧道工程特點(diǎn)。同時(shí)提出三超前四到位一加強(qiáng)施工技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)即：三超前：超前預(yù)報(bào)超前加固超前支護(hù)；四到位：工法選擇到位支護(hù)措施到位快速封閉到位襯砌跟進(jìn)到位；一強(qiáng)化：強(qiáng)化量測預(yù)防隧道坍塌從以下幾個(gè)方面進(jìn)行加強(qiáng)：

（1）工程地質(zhì)方面：軟弱不良地質(zhì)隧道施工，應(yīng)首先核對(duì)設(shè)計(jì)文件，詳細(xì)調(diào)查工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況，做好相應(yīng)的準(zhǔn)備，采取與之相適應(yīng)的施工控制措施。

（2）采取正確的支護(hù)手段和方法：軟弱圍巖隧道施工本著寧強(qiáng)勿弱的原則，必須嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)的初期支護(hù)參數(shù)進(jìn)行施工，初期支護(hù)必須在隧道開挖后及時(shí)施作，及時(shí)封閉成環(huán)；特別是下部（邊墻）開挖后鋼架及時(shí)落底接長，及時(shí)封閉成環(huán)隧道內(nèi)施工當(dāng)斷面圍巖發(fā)生突變時(shí)，圍巖必須提高一級(jí)處理，設(shè)計(jì)單位對(duì)襯期支護(hù)參數(shù)要發(fā)生相應(yīng)調(diào)整。

（3）采取嚴(yán)格的現(xiàn)場管理措施：現(xiàn)場工程技術(shù)人員首先要掌握領(lǐng)會(huì)圖紙?jiān)O(shè)計(jì)意圖，熟悉施工技術(shù)規(guī)范和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，正確指導(dǎo)施工嚴(yán)格要求每個(gè)作業(yè)人員遵守操作規(guī)程，按標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，規(guī)化施工同時(shí)，對(duì)于不良地質(zhì)特殊巖土淺埋軟弱隧道施工過程中可能出現(xiàn)的重大地質(zhì)災(zāi)害等開展專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，并依據(jù)專項(xiàng)評(píng)估意見完善施工技術(shù)方案，改進(jìn)和加強(qiáng)安全生產(chǎn)及防范風(fēng)險(xiǎn)的具體技術(shù)措施，制訂風(fēng)險(xiǎn)防范及突發(fā)安全事故應(yīng)急預(yù)案等。

四、隧道施工應(yīng)急救援技術(shù)

4.1應(yīng)急救援預(yù)案的編制

由于隧道施工本身不可預(yù)見因素多，一旦發(fā)生重大事故，往往造成慘重的生命財(cái)產(chǎn)損失和環(huán)境破壞通過編制隧道施工風(fēng)險(xiǎn)事故基本應(yīng)急預(yù)案，可保證應(yīng)急預(yù)案足夠靈活，對(duì)那些事先無法預(yù)料到的突發(fā)事件或事故，也可以起到基本的應(yīng)急指導(dǎo)作用，成為開展應(yīng)急救援的底線應(yīng)急救援預(yù)案經(jīng)項(xiàng)目施工單位評(píng)審后，報(bào)建設(shè)單位和監(jiān)理單位核查，并經(jīng)項(xiàng)目第一負(fù)責(zé)人簽署。

4.2應(yīng)急救援體系的建立和工作程序

嚴(yán)格遵守有關(guān)安全生產(chǎn)的法律法規(guī)和規(guī)章制度，建立安全生產(chǎn)保障體系，落實(shí)各項(xiàng)安全生產(chǎn)措施，加強(qiáng)和改進(jìn)安全生產(chǎn)管理，成立安全應(yīng)急救援組織機(jī)構(gòu)，配備應(yīng)急救援人員器材設(shè)備，一旦隧道施工現(xiàn)場災(zāi)害事故發(fā)生后，應(yīng)立即按規(guī)定啟動(dòng)現(xiàn)場應(yīng)急預(yù)案，成立現(xiàn)場救援指揮部并及時(shí)按程序上報(bào)現(xiàn)場救援搶險(xiǎn)指揮部，建立應(yīng)急救援指揮領(lǐng)導(dǎo)小組，由現(xiàn)場救援小組施救方案組量測監(jiān)控。圍繞救援方案和總策劃的要求，開展相關(guān)工作。

五、安全風(fēng)險(xiǎn)管理措施

（1）建立隧道重大危險(xiǎn)源管理臺(tái)帳，與施工進(jìn)展同步實(shí)施施工風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)管理在監(jiān)控臺(tái)帳中明確風(fēng)險(xiǎn)危害程度預(yù)控措施各級(jí)管理責(zé)任人，注重現(xiàn)場施工管理，嚴(yán)格執(zhí)行各項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)管理制度同時(shí)在每座隧道洞口樹立隧道施工風(fēng)險(xiǎn)告示，主要向現(xiàn)場作業(yè)告知各種風(fēng)險(xiǎn)描述應(yīng)急預(yù)案現(xiàn)場緊急處置聯(lián)系責(zé)任人。

（2）建立風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測和現(xiàn)場巡視機(jī)制根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估報(bào)告，隧道超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作主要針對(duì)軟弱地質(zhì)及特殊地質(zhì)災(zāi)害突發(fā)地段進(jìn)行全隧隨時(shí)探測預(yù)報(bào)實(shí)施方案是：掌子面的地質(zhì)素描；長距離TSP203距離120m；超前水平鉆孔，不小于距離30m，超長炮眼3～5孔，距離4～6m；異常處富水?dāng)鄬蛹皫r溶發(fā)育層面增加地質(zhì)雷達(dá)或紅外探水對(duì)于軟弱圍巖地質(zhì)的隧道，監(jiān)控量測工作必須緊跟開挖支護(hù)作業(yè)進(jìn)行布點(diǎn)和監(jiān)測使用徠卡全站儀可以精確測量變形參數(shù)，測量人員可以利用計(jì)算機(jī)快速對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，指導(dǎo)現(xiàn)場施工此外，通過現(xiàn)場技術(shù)人員每天巡視檢查作業(yè)面地質(zhì)情況，與風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測結(jié)果相印證，提前識(shí)別和預(yù)測地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素，保證施工安全。

（3）及時(shí)做好隧道優(yōu)化設(shè)計(jì)工作由于地質(zhì)條件的復(fù)雜性和不確定性，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控量測工作，準(zhǔn)確分析量測數(shù)據(jù)，判定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，做到巖變我變并及時(shí)上報(bào)圍巖變更。由于隧道地質(zhì)情況復(fù)雜多變，工法轉(zhuǎn)換頻繁，且設(shè)計(jì)圖中地質(zhì)資料與現(xiàn)場實(shí)際存在一定偏差，項(xiàng)目因地制宜采取了根據(jù)掌子面圍巖超前地質(zhì)預(yù)報(bào)情況及監(jiān)控量測情況等因素及時(shí)進(jìn)行工法變更，采取最適合現(xiàn)有地質(zhì)情況下的工法進(jìn)行施工，保證施工安全和施工進(jìn)度。

六、幾點(diǎn)結(jié)論

（1）結(jié)合軟弱圍巖隧道施工管理的特點(diǎn)和工程實(shí)例，對(duì)軟弱圍巖隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理技術(shù)理論和關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究和論述，在工程實(shí)踐中采取風(fēng)險(xiǎn)控制和應(yīng)急管理等技術(shù)措施和管理措施，主要是按照設(shè)計(jì)規(guī)范施工，技術(shù)措施工序工藝機(jī)械配置各種保障手段等要堅(jiān)決做到位；不得擅自改變施工過程的開挖支護(hù)方式；嚴(yán)格認(rèn)真做好超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作和圍巖量測評(píng)估工作，從而降低了隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

（2）建立專家治理機(jī)制，隧道施工風(fēng)險(xiǎn)管理涉及面廣，包括施工安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、安全風(fēng)險(xiǎn)管控等多方面在隧道施工中出現(xiàn)復(fù)雜重大的安全風(fēng)險(xiǎn)問題時(shí)，施工單位應(yīng)該邀請(qǐng)科研院校工程技術(shù)專家組織評(píng)審，通過現(xiàn)場查看進(jìn)行咨詢?cè)u(píng)估。落實(shí)施工期間的安全措施，既保證了隧道安全，又提高了風(fēng)險(xiǎn)控制管理水平。

（3）建議進(jìn)一步增強(qiáng)工程保險(xiǎn)與隧道施工過程的結(jié)合，鐵路隧道工程施工總是處于多種風(fēng)險(xiǎn)的環(huán)境之中，諸多的不確定性事件都會(huì)對(duì)工程預(yù)期目標(biāo)產(chǎn)生影響和危害，并可能導(dǎo)致生命財(cái)產(chǎn)的損失。目前鐵路工程保險(xiǎn)已經(jīng)列入鐵路施工總價(jià)承包工招標(biāo)文件中，施工單位通過花費(fèi)高額購買工程保險(xiǎn)，目的就是在施工過程中所發(fā)生的各種意外風(fēng)險(xiǎn)能得到保險(xiǎn)保障，減少對(duì)施工企業(yè)的損失，當(dāng)意外發(fā)生時(shí)將部分風(fēng)險(xiǎn)損失轉(zhuǎn)移給保險(xiǎn)公司承擔(dān)。雖然隧道施工建設(shè)中實(shí)行了強(qiáng)制性保險(xiǎn)，但是并不能意味著購買了保險(xiǎn)，施工安全風(fēng)險(xiǎn)就降低了工程保險(xiǎn)還具有不確定性，仍要經(jīng)常注意各種潛在的風(fēng)險(xiǎn)征兆，如社會(huì)負(fù)面影響工期延誤善后處理等其他風(fēng)險(xiǎn)，所以不能全部依賴保險(xiǎn)公司進(jìn)行全部經(jīng)濟(jì)損失理賠，項(xiàng)目仍然要采取各種有力措施，防止事故和災(zāi)害的發(fā)生，并阻止受災(zāi)后損失的繼續(xù)擴(kuò)大，所以工程技術(shù)管理人員要熟悉和運(yùn)用保險(xiǎn)合同條款風(fēng)險(xiǎn)索賠的程序，爭取在工程理賠中取得更大的風(fēng)險(xiǎn)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊秀權(quán)，平正杰.復(fù)雜地質(zhì)條件下長大隧道施工安全管理對(duì)策探討[J].

第6篇：隧道安全監(jiān)測方案范文

關(guān)鍵詞:盾構(gòu)施工;過河隧道;超淺覆土層;掘進(jìn)參數(shù);同步注漿

中圖分類號(hào):U445文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1009-2374(2010)12-0167-02

一、概述

(一)工程概況

南京地鐵二號(hào)線一期工程莫愁湖站～漢中門站區(qū)間,從莫愁湖公園西北角(即莫愁湖站),由莫愁湖站沿漢中門大街向東,經(jīng)蔚藍(lán)之都,以400m的半徑曲線向北拐,下穿秦淮河,過漢中門立交橋,進(jìn)入漢中門站。莫～漢區(qū)間全線設(shè)計(jì)里程為:右線K11+210.508～K12+026.700,長度816.192m;左線K11+211.146～K12+026.700,長度828.869m。盾構(gòu)機(jī)穿越秦淮河段處于圓曲線上,轉(zhuǎn)彎半徑R=400m,縱坡最大坡度為2.9%;設(shè)計(jì)里程左線為K11+807.216～K11+891.858,長度84.642m,實(shí)測為73m,管片序號(hào)為503～565;右線設(shè)計(jì)里程為K11+804.607～k11+899.540,長度94.933m,實(shí)測為73m,管片序號(hào)為496～560。

(二)工程地質(zhì)

根據(jù)莫愁湖站～漢中門站區(qū)間的地質(zhì)資料,結(jié)合該區(qū)域地質(zhì)條件,秦淮河段上部覆土以淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土為主,下部以粉土砂性土為主。盾構(gòu)過河段主要穿越地層為淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土,部分為粉土砂性土為主。土質(zhì)的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)見表1:

表1 土質(zhì)主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)

土層名稱 抗剪強(qiáng)度 地基承載力標(biāo)準(zhǔn)值fx(kPa) 透水性

C(kPa) Φ(度)

淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土 8.9 12.3 85 不透水

粉質(zhì)粘土 29.7 20 140 不透水

粉砂 4.0 29.7 105 微透水

砂土 7.0 16.6 110 微透水

二、工程重點(diǎn)及主要施工對(duì)策

(一)工程重點(diǎn)

盾構(gòu)過河段覆土較小,且處于半徑R=400m圓曲線上。要求盾構(gòu)掘進(jìn)通過時(shí)對(duì)隧道線形、掘進(jìn)參數(shù)和注漿壓力予以嚴(yán)格控制,以防因坍塌或擊穿覆土層引起河底漏水,保證盾構(gòu)順利通過秦淮河。

針對(duì)本工程特點(diǎn)及各種不利因素,制定了各項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案,并進(jìn)行了嚴(yán)格的審查,主要包括《盾構(gòu)長時(shí)間停車應(yīng)急預(yù)案》、《盾構(gòu)穿秦淮河河堤應(yīng)急預(yù)案》、《盾構(gòu)穿越秦淮河河道應(yīng)急預(yù)案》等。同時(shí),對(duì)各項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案中的應(yīng)急物資進(jìn)行實(shí)物檢查,并將應(yīng)急物資存放在現(xiàn)場操作區(qū)域范圍內(nèi),將險(xiǎn)情控制在萌芽狀態(tài)。

(二)主要施工方案

1.確保設(shè)備良好。(1)停機(jī)點(diǎn)的選擇。盾構(gòu)機(jī)穿越秦淮河前,必須選擇一個(gè)地層條件好、線型平緩、地面建筑物少、地下管線少的位置進(jìn)行停機(jī)檢修。根據(jù)設(shè)計(jì)給出的平、縱斷面圖并結(jié)合現(xiàn)場的實(shí)際情況,莫～漢區(qū)間左線盾構(gòu)的停機(jī)點(diǎn)選在:K11+787.216(距秦淮河20m)莫～漢區(qū)間右線盾構(gòu)的停機(jī)點(diǎn)選在K11+784.607(距秦淮河20m)。(2)設(shè)備檢修項(xiàng)目。全面檢修盾構(gòu)機(jī)及附屬設(shè)備,對(duì)盾構(gòu)機(jī)存在的隱患問題徹底解決,為盾構(gòu)機(jī)過秦淮河做好準(zhǔn)備。其中包括:1)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)檢查,如電機(jī)、油馬達(dá)、高壓油管等;2)電氣控制系統(tǒng)檢查,如電磁閥、接觸器、傳感器等;3)注漿系統(tǒng)檢查,如修注漿泵、清通注漿管路;4)渣良裝置檢查,如檢修泡沫泵、水泵,清通管路,使之保持暢通;5)運(yùn)輸系統(tǒng)檢查,含皮帶機(jī)及電瓶車。根據(jù)中鐵隧道公司的意見,改造皮帶機(jī),使之少落泥,尤其是電瓶車,保證剎車系統(tǒng)正常工作;6)盾尾排水設(shè)備檢查,改潛水泵為隔膜泵配潛水泵,利用原改造過的雙管路排除盾尾泥水。潛水泵為備用設(shè)備;7)氣壓設(shè)備按照3bar(0.3MPa)壓力進(jìn)行保壓試驗(yàn),對(duì)氣壓設(shè)備的氣密性進(jìn)行全面檢查;8)檢查鉸接密封、盾尾密封,保證各部位具有良好的密封性能。

2.控制掘進(jìn)參數(shù)。(1)土倉壓力。在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)入河段施工前對(duì)隧道軸線沿線的河底水深情況進(jìn)行一次全面的測量,復(fù)核隧道覆土層的厚度。根據(jù)朗肯土壓力計(jì)算,盾構(gòu)穿越秦淮河段所需的土壓力為0.11～0.14MPa,實(shí)際掘進(jìn)過程中以土倉壓力傳感器值為準(zhǔn)(0.18～0.20MPa),避免超挖或欠挖。(2)注漿量和注漿壓力。盾尾油脂及時(shí)加注以避免盾尾涌水,壁后注漿壓力控制為(0.2～0.3MPa),避免注漿壓力大于盾尾密封壓力時(shí)漿液殘留固結(jié)在密封區(qū)。加大注漿量,按理論值的150%～200%進(jìn)行注漿。注漿壓力應(yīng)保證足夠注漿量的最小值為準(zhǔn),一般為0.2～0.32MPa。盾構(gòu)進(jìn)入河床底部后,為防止隧道上浮,注漿量再根據(jù)隧道覆土厚度的變化進(jìn)行調(diào)整。(3)掘進(jìn)速度及出土控制。盾構(gòu)進(jìn)入河底后保持平穩(wěn)掘進(jìn),減少糾偏,減少對(duì)土體的擾動(dòng),出土量保持為97%左右,減少土體擾動(dòng),保持土體密實(shí)。掘進(jìn)速度控制為5.4 cm/min。(4)測量控制。盾構(gòu)過秦淮河時(shí),處于圓曲線上,測量人員應(yīng)嚴(yán)格的按照設(shè)計(jì)圖紙,做好控制點(diǎn),并將后視點(diǎn)設(shè)置在合理的位置,避免后視點(diǎn)的移動(dòng)。(5)監(jiān)控量測。為了確保安全,在原有監(jiān)測方案基礎(chǔ)上,加密點(diǎn)的布置,加密監(jiān)測頻率,提高變形控制標(biāo)準(zhǔn),保證數(shù)據(jù)及時(shí)反饋,做到第一時(shí)間采取應(yīng)急措施。

三、施工主要風(fēng)險(xiǎn)分析及應(yīng)對(duì)措施

(一)施工風(fēng)險(xiǎn)分析

1.噴涌。地下水或者通過地層滲透的地下水沒有及時(shí)與渣土排出從而導(dǎo)致地下水壓力不斷增大是發(fā)生噴涌的主要原因。本區(qū)間過河段盾構(gòu)穿越的地層主要以淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土為主,擾動(dòng)后易產(chǎn)生滲水現(xiàn)象。當(dāng)渣土與大量地下水混合成流體狀后進(jìn)入土倉,隨著倉內(nèi)壓力的增大,容易形成噴涌現(xiàn)象。

2.設(shè)備漏水。機(jī)械設(shè)備出現(xiàn)密封泄漏,如盾尾和盾體鉸接出現(xiàn)嚴(yán)重漏水。

3.因坍塌或擊穿覆土層,掌子面與河水連通。

(二)應(yīng)對(duì)措施

針對(duì)上述風(fēng)險(xiǎn)問題,采取如下應(yīng)對(duì)措施:

1.盾構(gòu)穿越時(shí),應(yīng)保證盾構(gòu)機(jī)平穩(wěn)、快速的通過,盡量減少對(duì)隧道圍巖的擾動(dòng),降低渣土中水的比例,向土體中適當(dāng)加入適量的彭潤土泥漿、高分子聚合物等改善渣土的和易性。

2.加強(qiáng)設(shè)備的維修保養(yǎng)工作。每日定時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查工作,避免機(jī)械故障帶來不必要的誤工。

3.加強(qiáng)管片拼裝質(zhì)量防止管片滲漏水,保證過河段隧道管片不出現(xiàn)嚴(yán)重滲漏水,嚴(yán)格控制過河段的管片拼裝質(zhì)量。

4.盾構(gòu)機(jī)若密封不好應(yīng)采取緊急措施。如對(duì)盾殼鉸接處可采取對(duì)緊急氣囊充氣先止住漏水,再對(duì)漏水處密封進(jìn)行修復(fù)后對(duì)緊急氣囊泄氣,重新掘進(jìn)。盾尾密封處如在河底發(fā)生較大泄漏,首先考慮多注盾尾油脂止水止砂漿,如情況仍無好轉(zhuǎn),則盾尾密封刷可能已損壞。此時(shí)在河底已不大可能對(duì)盾尾刷進(jìn)行更換,可從管片與盾殼間隙處塞入海棉條,暫時(shí)止住漏水,等盾構(gòu)機(jī)過河到站后對(duì)盾尾密封刷進(jìn)行更換。

5.施工過程中,加強(qiáng)監(jiān)測,加強(qiáng)對(duì)河面觀察,并將監(jiān)測信息、觀察情況及時(shí)反饋到掘進(jìn)作業(yè)面,做到信息化施工。特別情況直接回報(bào)至應(yīng)急小組組長。

6.掘進(jìn)時(shí)若發(fā)現(xiàn)掌子面與河水連通,采取先暫時(shí)關(guān)閉出土閘門,在少出土或不出土的擠壓狀態(tài)下繼續(xù)向前推進(jìn),通過連通段后恢復(fù)正常掘進(jìn)。必要時(shí)在河面拋填粘土袋,填壓漏水點(diǎn)。

(三)制定應(yīng)急程序,準(zhǔn)備搶險(xiǎn)物資

1.編制切實(shí)可行的應(yīng)急程序,成立應(yīng)急組織。

2.現(xiàn)場備用的物資設(shè)備有:壓力傳感器、流量調(diào)節(jié)閥、注漿泵過濾濾芯、土壓傳感器、盾尾注脂壓力傳感器、油脂泵密封、電磁閥插座、電磁閥閥體、二次注漿設(shè)備、高效聚合物(可很好的改良渣土狀態(tài))、海綿條、粘土及鐵鍬、編織袋、水泵、船等工具設(shè)備。

3.在河岸兩邊空曠處準(zhǔn)備袋裝粘土,一旦河底發(fā)生坍塌立即向河底拋填袋裝粘土,確保盾構(gòu)順利通過。

四、結(jié)語

1.在通過淺覆土河道的隧道施工中,要綜合考慮全線的地質(zhì)、水文、地面構(gòu)筑物,然后根據(jù)所選的機(jī)型與河道覆土、水文情況、航道要求采取相應(yīng)的施工措施,安全施工并保證以后運(yùn)營時(shí)的隧道安全。

2.采用土壓平衡盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行河底淺覆土隧道施工時(shí)要驗(yàn)算隧道上覆土的安全厚度。

3.淺覆土厚度不足時(shí),河底注漿加固與設(shè)置抗浮板是有效措施之一。

第7篇：隧道安全監(jiān)測方案范文

關(guān)鍵詞：監(jiān)測，信息系統(tǒng)，數(shù)據(jù)管理，GIS[]

Abstract: In view of the traditional data management and monitoring system of simple model, the subway safety monitoring system is similar to that of the network function of GIS[1], in the system can import the map the visual display of the subway construction and operation, the distribution of monitoring objects and monitoring point spatial attribute data and monitoring data, which can improve the control ability, execution ability.

Key words: monitoring, information system, data management, GIS

中圖分類號(hào)：U231+.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A文章編號(hào)：

引言

地鐵是一種獨(dú)立的有軌交通系統(tǒng)，不受地面道路情況的影響，能夠按照設(shè)計(jì)的能力正常運(yùn)行，從而快速、安全、舒適地運(yùn)送乘客。因此，地鐵將會(huì)成為一種有效緩解交通堵塞的城市交通方式。然而由于地鐵隧道建造在地質(zhì)條件復(fù)雜、道路狹窄、人口稠密、地下管線密集、交通繁忙的鬧市中心,其安全問題不容忽視。地鐵施工期產(chǎn)生的位移、沉降和變形以及地鐵運(yùn)營期產(chǎn)生的振動(dòng)作用和周圍土體的長期沉降等都有可能造成嚴(yán)重的工程事故。由于地鐵施工及其運(yùn)營監(jiān)測工作的長期性，數(shù)據(jù)管理的復(fù)雜性以及監(jiān)測信息技術(shù)的滯后性，所以，有必要開發(fā)一套既可應(yīng)用于地鐵施工中監(jiān)測數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、整理、分析、，又同時(shí)可以升級(jí)應(yīng)用到地鐵運(yùn)營期的數(shù)據(jù)管理以及反饋指導(dǎo)的信息化、自動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化的安全監(jiān)測信息系統(tǒng)。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其功能分析

數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理系統(tǒng)布設(shè)在地鐵施工與運(yùn)營的各施工段和區(qū)間段上，由監(jiān)測人員操控，根據(jù)施工單位，業(yè)主單位，設(shè)計(jì)單位，監(jiān)測單位以及相關(guān)規(guī)范要求，采集監(jiān)測數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行計(jì)算預(yù)處理,得到相應(yīng)的觀測成果數(shù)據(jù)。系統(tǒng)基于C/S(Client/Server)模式，其實(shí)現(xiàn)的主要功能有：

項(xiàng)目編輯功能:根據(jù)不同的量測項(xiàng)目要求需具備一定的項(xiàng)目編輯、工點(diǎn)編輯、測點(diǎn)編輯等部分管理功能。

基礎(chǔ)資料錄入功能：包括各勘察單位，測繪單位提供的地質(zhì)數(shù)據(jù)和測繪數(shù)據(jù)的錄入。

監(jiān)測數(shù)據(jù)錄入功能:監(jiān)測數(shù)據(jù)錄入分人工手動(dòng)錄入和儀器自動(dòng)導(dǎo)入。

格式轉(zhuǎn)換功能:由于各個(gè)廠家的監(jiān)測儀器數(shù)據(jù)格式和各個(gè)監(jiān)測單位的報(bào)表格式的不一致性，所以為了統(tǒng)一相關(guān)的數(shù)據(jù)格式,系統(tǒng)需具有數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的功能以及一些典型的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換功能。

監(jiān)測數(shù)據(jù)審核功能:根據(jù)相關(guān)的限差要求，由專門的人員進(jìn)行數(shù)據(jù)審核，剔除由于人為原因和儀器異常產(chǎn)生的粗差。

最后，所有數(shù)據(jù)審核合格后,上傳到數(shù)據(jù)服務(wù)器,由數(shù)據(jù)服務(wù)器綜合分析處理,向各方。

數(shù)據(jù)管理中心

數(shù)據(jù)管理中心布設(shè)在地鐵管理單位, 數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)并傳輸至數(shù)據(jù)中心服務(wù)器，然后進(jìn)行集中管理和存儲(chǔ),實(shí)現(xiàn)各施工現(xiàn)場監(jiān)測數(shù)據(jù)的對(duì)比分析,以及監(jiān)測信息的對(duì)外, 并對(duì)監(jiān)測信息進(jìn)行分析和長期保存，提高資源的共享水平，相關(guān)各方可以隨時(shí)隨地通過Intranet 或Internet網(wǎng)絡(luò)查詢自己關(guān)心的數(shù)據(jù),并及時(shí)進(jìn)行各方溝通。本數(shù)據(jù)管理中心是基于C/S和B/S（Browser/Server）模式相結(jié)合的方式開發(fā),其主要實(shí)現(xiàn)功能如下：

工點(diǎn)布置功能：依據(jù)設(shè)計(jì)好的監(jiān)測方案，完成系統(tǒng)工點(diǎn)的布置，并在數(shù)據(jù)庫中建立新建工程的測點(diǎn)數(shù)據(jù)表。

監(jiān)測數(shù)據(jù)編輯及計(jì)算功能：根據(jù)用戶不同的操作權(quán)限，可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，添加和刪除。利用現(xiàn)場量測的沉降、水平位移原始數(shù)據(jù)，導(dǎo)入數(shù)據(jù)庫進(jìn)行平差處理。

監(jiān)測信息的查詢功能：包括屬性數(shù)據(jù)查詢和監(jiān)測成果數(shù)據(jù)查詢，同時(shí)可以實(shí)時(shí)生成各類報(bào)表,時(shí)程曲線,工況報(bào)告等。

報(bào)表與圖表生成功能：依據(jù)第三方監(jiān)測單位上傳的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，生成各時(shí)間段的檢測數(shù)據(jù)表格，以及各測點(diǎn)沉降過程線圖、水平位移過程線圖等直觀圖，同時(shí)生成數(shù)據(jù)報(bào)表。

網(wǎng)絡(luò)GIS[1] 功能：在系統(tǒng)導(dǎo)入的現(xiàn)場施工圖和地形圖上進(jìn)行測點(diǎn)布置，并且能夠形象，準(zhǔn)確地顯示各工點(diǎn)、各測點(diǎn)和各施工對(duì)象的數(shù)據(jù)資料,把監(jiān)測資料、地質(zhì)資料和施工圖動(dòng)態(tài)顯示于地圖上,更加便于綜合分析。

報(bào)警與預(yù)測功能：依據(jù)系統(tǒng)設(shè)置的報(bào)警、預(yù)警的警戒值，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)將報(bào)警測點(diǎn)以特殊顏色顯示在地圖上，并以短信或電子郵件的方式及時(shí)通知負(fù)責(zé)人。系統(tǒng)可以根據(jù)已有的監(jiān)測數(shù)據(jù)，按照一定的變形模式，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)模型對(duì)當(dāng)期監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并預(yù)測各項(xiàng)監(jiān)測數(shù)據(jù)未來的變化情況。

用戶權(quán)限設(shè)置功能：依據(jù)不同管理體系和用戶要求，設(shè)置相應(yīng)的使用權(quán)限，可以有效的保證數(shù)據(jù)訪問的安全性。

系統(tǒng)升級(jí)與整合功能：通過網(wǎng)絡(luò)方式提示用戶升級(jí)信息，考慮建立系統(tǒng)自動(dòng)升級(jí)功能。可以和業(yè)主單位的相關(guān)辦公信息系統(tǒng)，用戶網(wǎng)站和GIS軟件進(jìn)行整合,建立一套綜合、完善的工程信息管理數(shù)據(jù)系統(tǒng)。

客戶端系統(tǒng)

客戶端系統(tǒng)分布于所有與地鐵施工，運(yùn)營有關(guān)的單位或個(gè)人計(jì)算機(jī)上，使不同權(quán)限的客戶，方便的瀏覽和查詢數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)的及處理過的數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)依據(jù)客戶種類的不同，開發(fā)方式是以C/S和B/S相結(jié)合，其實(shí)現(xiàn)的功能與數(shù)據(jù)中心有類同之處，只是操作權(quán)限不同。

客戶端系統(tǒng)所應(yīng)具備的功能有：各期查詢功能、圖形圖表瀏覽功能、工程進(jìn)度查詢功能、信息交流與反饋功能、預(yù)警功能、幫助功能等。此外客戶端也完成一部分?jǐn)?shù)據(jù)對(duì)比分析與數(shù)據(jù)更新工作，這樣可以降低服務(wù)器負(fù)擔(dān)，提高系統(tǒng)工作效率。

系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境與開發(fā)工具

地鐵安全監(jiān)測信息系統(tǒng)主要建立在WINDOWS 操作平臺(tái)，以B/S和C/S想結(jié)合的模式進(jìn)行開發(fā)，數(shù)據(jù)傳輸以有線為主，無線為輔的方式，利用VPN技術(shù)組網(wǎng),數(shù)據(jù)中心采用ADSL專線，經(jīng)Internet組網(wǎng),達(dá)到數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?，并降低通訊成本，?shù)據(jù)量負(fù)荷較小的傳輸則采用CDMA1X 無線技術(shù)。系統(tǒng)采用在Visual 開發(fā)環(huán)境中面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語言Visual C++作為開發(fā)工具，web 服務(wù)器軟件使用目前最流行的Microsoft IIS，數(shù)據(jù)庫使用可以與Internet 相集成的Microsoft SQL Server 2000關(guān)系數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)。

結(jié)語與展望

地鐵安全監(jiān)測信息系統(tǒng)是集存儲(chǔ)、管理、查詢、分析于一體，并通過網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)地鐵信息，同時(shí)進(jìn)行反饋指導(dǎo)的綜合性信息管理系統(tǒng)。它可以直觀的展示地鐵施工和運(yùn)營當(dāng)中各監(jiān)測對(duì)象和監(jiān)測點(diǎn)的空間分布狀態(tài)、屬性數(shù)據(jù)和監(jiān)測數(shù)據(jù)，其迅捷的判斷分析能力和動(dòng)態(tài)的預(yù)報(bào)警功能可以提高現(xiàn)場控制能力，執(zhí)行能力，并通過監(jiān)測系統(tǒng)的主動(dòng)控制約束各相關(guān)人員的責(zé)任心，提高所有人的安全意識(shí)，進(jìn)而提高工程安全度和遠(yuǎn)程監(jiān)控的整體管理水平。地鐵安全監(jiān)測信息系統(tǒng)的升級(jí)功能可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，隨著監(jiān)測數(shù)據(jù)的積累，地質(zhì)資料的完善以及視頻監(jiān)控的普及，可以提高系統(tǒng)的分析預(yù)測能力，進(jìn)而更加安全、可靠、有效的指導(dǎo)施工，預(yù)防地鐵事故，保證生命財(cái)產(chǎn)的安全。

參考文獻(xiàn)[]

李連營,李清泉.基于MapX 的GIS應(yīng)用開發(fā)[M].武漢:武漢大學(xué)出版社,2003.

羅傳玲,高政國.地鐵隧道安全監(jiān)測信息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開發(fā)[J].山西建筑,2007,33(8):363-364

第8篇：隧道安全監(jiān)測方案范文

Abstract： Pipeline leak detection and location technology is not only the core issue in pipeline safety study， but also the important part of public safety. This paper reviews the mainstream pipeline leak detection and location technologies in the world in three major areas： external detection， wall detection and internal flow state detection， and describes the mechanism， advantages and disadvantages and applicable conditions. Finally， combining with the status at home and abroad， a summary is proposed from three aspects： technology， economy and application， which thinks the internal flow state detection method will play a more and more important role in the future， especially the dynamic pressure wave method and acoustic method. Additionally the four key research directions of the internal flow state detection method are also disscussed.

關(guān)鍵詞： 管道；泄漏檢測與定位；動(dòng)態(tài)壓力波法；聲波法

Key words： pipeline；leak dection and location；dynamic pressure wave method；acoustic method

中圖分類號(hào)：TE973 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2016）08-0007-05

0 引言

管道作為當(dāng)今世界的五大運(yùn)輸方式，憑借其高效、安全、經(jīng)濟(jì)、便于控制和管理等多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，在長距離輸送油氣、供水、城鎮(zhèn)燃?xì)?、工業(yè)裝置等領(lǐng)域占據(jù)了主導(dǎo)地位。但是由于管道老化（如腐蝕、材料失效）、地質(zhì)條件變化（如滑坡、地震）以及第三方破壞等原因[1]，管道泄漏事故經(jīng)常發(fā)生，輕則造成停工停產(chǎn)、資源浪費(fèi)，重則會(huì)導(dǎo)致爆炸、火災(zāi)等次生災(zāi)害，造成管道附近的人員傷亡和環(huán)境污染。因此，對(duì)管道泄漏檢測與定位技術(shù)的研究具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

管道泄漏檢測技術(shù)眾多，分類方法也呈現(xiàn)多元化的特點(diǎn)。我國學(xué)者王桂增、葉昊等[2]人將基于檢測部位的差異將管道泄漏檢測方法分為管外檢測、管壁檢測和管內(nèi)流動(dòng)狀態(tài)檢測三類；羅馬尼亞學(xué)者Pal-Stefan Murvay等[3]從人類干預(yù)的程度出發(fā)將管道泄漏檢測方法分為全自動(dòng)檢測、半自動(dòng)檢測和人工檢測三種；Folga等[4]人將管道泄漏檢測方法分為直接檢測法和間接檢測法；美國學(xué)者Scott等[5]則提出了基于硬件和軟件的泄漏檢測方法。本文按照我國學(xué)者王桂增等人的分類方法來介紹目前管道泄漏的主流檢測方法。

1 管外檢測方法

管外檢測方法主要是在非開挖的情況下，采用檢測設(shè)備非接觸式的對(duì)管道是否發(fā)生泄漏進(jìn)行檢測，目前方法有外部巡視法、線纜檢測法、光纖傳感檢測法、示蹤化合物檢測法、遙感檢測法、紋影成像技術(shù)檢測法和生物檢測法等。

1.1 外部巡線法

外部巡線法是管道泄漏檢測的早期方法，目前仍然活躍在許多行業(yè)當(dāng)中，這種方法主要依靠有經(jīng)驗(yàn)的工作人員或者經(jīng)過訓(xùn)練的動(dòng)物對(duì)管道進(jìn)行巡線，通過感官器官判斷管道附近是否發(fā)生由泄漏造成的異常情況。這種方法的缺點(diǎn)是檢測速度慢且無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)性檢測，并且不適用于有毒或者地理環(huán)境較差管道的泄漏檢測，但識(shí)別和定位準(zhǔn)確度較高。

1.2 線纜檢測法[6]

線纜檢測法主要通過沿管道的外壁敷設(shè)對(duì)管道介質(zhì)組分極為敏感的線纜來進(jìn)行泄漏檢測和定位。該方法不僅檢測精度非常靈敏，還可以對(duì)管道進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，尤其針對(duì)小泄漏、滲漏具有良好的檢測效果。但是這種線纜造價(jià)昂貴，一旦檢測出泄漏，需要及時(shí)更換被污染的線纜，導(dǎo)致此方法具有極高的維護(hù)成本。

1.3 光纖傳感檢測法

光纖傳感檢測法與線纜檢測法類似，沿著管線敷設(shè)光纜并通過光纜兩端的光纖傳感器檢測的物理或化學(xué)特性變化來判斷管道是否發(fā)生泄漏或遭受到外部力量的破壞。常見的光纖傳感檢測法根據(jù)光纖傳感器的類型可以分為光纖溫度傳感器檢測法[7]、基于OTDR技術(shù)檢測法[8]、基于光纖干涉原理檢測法[9]和基于匹配光柵原理檢測法[10]。我國天津大學(xué)和重慶大學(xué)的相關(guān)研究人員在基于光纖干涉原理的檢測領(lǐng)域開展了長期研究，已在實(shí)驗(yàn)室條件下獲得較好的效果。天津大學(xué)相關(guān)研究成果主要體現(xiàn)在周琰[11]、曲志剛[12]和張景川的學(xué)位論文中[13]，重慶大學(xué)相關(guān)研究成果主要體現(xiàn)在吳俊[14]的學(xué)位論文中。

1.4 示蹤化合物檢測法[15]

示蹤化合物檢測法是在管道內(nèi)注入一定量的示蹤化合物，這種化合物實(shí)際上是一種無害、穩(wěn)定且易揮發(fā)的惰性氣體。一旦管道發(fā)生泄漏，示蹤氣體就會(huì)隨管內(nèi)介質(zhì)泄漏到管外，被管道外部的探測設(shè)備所采集，應(yīng)用氣相色譜的原理測定示蹤氣體的含量，由此確定泄漏位置。此法對(duì)小泄漏的靈敏度較高，但檢測周期較長，且需要在檢測過程中不斷加入示蹤氣體，花費(fèi)較高，目前研究大多在實(shí)驗(yàn)室完成，對(duì)于露天或埋藏較深的管道并不適用，而且管道所處的地質(zhì)特性突變會(huì)對(duì)檢測結(jié)果有較大影響，因此現(xiàn)場應(yīng)用較少。

1.5 遙感檢測法

遙感檢測法主要適用于氣體管道，包括兩種檢測方法：主動(dòng)檢測法和被動(dòng)檢測法。主動(dòng)檢測法應(yīng)用紅外發(fā)射器向管道發(fā)射特定波長范圍的紅外射線，利用泄漏時(shí)生成的氣體云團(tuán)對(duì)特定波長紅外線的吸收原理，通過測量能量差來實(shí)現(xiàn)管道的泄漏檢測和泄漏定位[16，17]。該方法受環(huán)境因素影響較多，容易產(chǎn)生較高的誤報(bào)率。

被動(dòng)檢測法一般利用熱紅外成像進(jìn)行檢測，主要通過各種攜帶熱紅外探測器的載體對(duì)管道進(jìn)行巡檢。熱紅外探測器對(duì)溫度反應(yīng)靈敏，能夠識(shí)別0.05℃～0.1℃的溫差，分辨率高，空間分辨能力可達(dá)10-3rad，其長波紅外影像可穿透云層和煙霧。管道發(fā)生泄漏時(shí)，壓力差導(dǎo)致泄漏點(diǎn)溫度低于管道溫度和環(huán)境溫度，產(chǎn)生溫度梯度，利用熱紅外成像技術(shù)對(duì)管道附近環(huán)境溫度場的變化進(jìn)行泄漏檢測[18]。此方法在環(huán)境溫度與管道輸送溫度有較大的溫差時(shí)精度較高，且不適于埋深較大的管道，因此很少有現(xiàn)場應(yīng)用。

1.6 紋影呈像檢測法

紋影成像技術(shù)近年來被不少學(xué)者引入用來檢測氣體管道泄漏。由于不同氣體對(duì)光的折射率不同，當(dāng)管外氣體混有天然氣時(shí)會(huì)導(dǎo)致光的折射率增高，光柵之間的光線產(chǎn)生偏移，形成紋影圖像，因此利用攝像機(jī)拍攝下來的紋影圖像能檢測管道是否發(fā)生泄漏，并能根據(jù)偏移量估算泄漏量。臺(tái)灣學(xué)者Ting等通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法在管道壓力為5Torr時(shí)，可檢測出的最小泄漏孔徑為27.5μm，當(dāng)管道壓力為1Torr時(shí)，可檢測出的最小泄漏孔徑為35.32μm[19]。紋影成像檢測與其它被動(dòng)檢測技術(shù)相比，紋影成像技術(shù)具有靈敏度高、設(shè)備輕巧、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，但不能連續(xù)檢測泄漏，實(shí)時(shí)性較差。

1.7 生物檢測法

生物檢測法是由英國REL Instrumentation Limited公司的Jun Zhang于1997年首次提出，主要基于生物組分識(shí)別原理對(duì)管道內(nèi)介質(zhì)泄漏進(jìn)行檢測[20]。近年來希臘學(xué)者Batzias等[21]人設(shè)計(jì)了一種天然氣管道泄漏檢測系統(tǒng)：該系統(tǒng)包括23個(gè)步驟和7個(gè)決策點(diǎn)，根據(jù)管道內(nèi)輸送介質(zhì)的成分選擇生物傳感器，利用專家經(jīng)驗(yàn)、相關(guān)文獻(xiàn)和項(xiàng)目信息等知識(shí)建立數(shù)據(jù)庫，采用模糊多重分析的方法對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析來判斷管道是否泄漏。生物檢測法分析步驟較為復(fù)雜，對(duì)傳感器的數(shù)量和類型要求較高，對(duì)于遠(yuǎn)距離管道并不適用，但用來檢測危險(xiǎn)系數(shù)較高的管段（如海底管道、跨河管道、跨隧道管道、廠內(nèi)管道）較為適合，具備一定的發(fā)展前景。

2 管壁檢測方法

管壁檢測法主要有兩種思路：一種是采用加速度傳感器固定在管壁外側(cè)對(duì)管壁進(jìn)行監(jiān)測，一旦管道發(fā)生泄漏，泄漏聲波會(huì)沿著管壁傳播進(jìn)而被傳感器捕捉；第二種是將搭載檢測設(shè)備的探測器從管道一端放入，探測器隨著介質(zhì)向管道下游漂浮而下，不僅可以檢測出管道泄漏的位置，還可以觀察管壁的腐蝕和損傷情況。

2.1 聲發(fā)射檢測法

聲發(fā)射法[22-28]是目前研究最為廣泛的管道外壁檢測法之一，其原理是當(dāng)高壓管道發(fā)生泄漏時(shí)，管內(nèi)介質(zhì)在巨大的壓差作用下從泄漏孔高速噴出，產(chǎn)生較強(qiáng)的噴射噪聲，該噪聲引起的管壁振動(dòng)會(huì)向管道兩端傳播，在管壁外側(cè)安裝聲波傳感器或振動(dòng)傳感器采集聲波信號(hào)，經(jīng)過放大電路和模數(shù)轉(zhuǎn)換存儲(chǔ)到工控機(jī)中，通過人工智能算法對(duì)聲波信號(hào)進(jìn)行分析完成對(duì)管道泄漏的檢測和泄漏點(diǎn)定位，該方法較其它檢測方法具有較高的靈敏度和定位精度。然而由于聲發(fā)射信號(hào)在管壁傳播衰減極快，只適合較短距離管道的檢測，不適合遠(yuǎn)距離管道檢測。

2.2 管內(nèi)探測器檢測法

采用管內(nèi)探測器（也叫智能清管器）直接對(duì)管道內(nèi)壁進(jìn)行檢測，分析是否發(fā)生腐蝕或者破裂[29]。管內(nèi)探測器是一種基于漏磁技術(shù)[30]或超聲波技術(shù)[31]，可在管道內(nèi)部隨介質(zhì)漂流的探測裝置。漏磁檢測是通過管內(nèi)探測器上攜帶的永久強(qiáng)磁體磁化管壁并達(dá)到飽和，磁體兩極和管壁形成閉合的磁場，當(dāng)管壁材質(zhì)處于分布均勻且無缺陷的完美狀態(tài)，磁通不會(huì)從管壁外通過，反之若管壁由于缺陷產(chǎn)生變形則會(huì)產(chǎn)生漏磁現(xiàn)象，通過對(duì)漏磁場的空間分布、強(qiáng)弱大小進(jìn)行分析可以確定泄漏點(diǎn)的位置?；诔暡ǖ臋z測器主要包括智能球、主機(jī)、超聲波發(fā)送和接收器等部件。通過檢測器內(nèi)部的集成計(jì)時(shí)器和速度計(jì)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理達(dá)到泄漏定位的目的。超聲波技術(shù)是通過發(fā)射源向垂直于管道表面的方向（徑向）發(fā)送超聲波信號(hào)，管道內(nèi)壁和外壁的超聲波反射信號(hào)被傳感器接收，利用超聲波的穿越時(shí)間和波速可以計(jì)算得到管壁的壁厚。當(dāng)管壁存在缺陷時(shí)，超聲波穿越管壁的時(shí)間會(huì)縮短，可根據(jù)此規(guī)律判斷管壁是否發(fā)生缺陷，其檢測準(zhǔn)確率和精度極高。管內(nèi)檢測法適用于大口徑管線，可以進(jìn)行滲漏檢測，其檢測效率高，一次可以進(jìn)行長達(dá)12個(gè)小時(shí)的檢測，但是由于檢測過程需要在管道內(nèi)部運(yùn)行，無法采用GPS、地磁等外部定位的方法，關(guān)于此方面的研究正成為管道檢測領(lǐng)域的熱點(diǎn)。

3 管道內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)檢測方法

近年來，隨著信息化與工業(yè)化融合的不斷深入，基于遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（如PLC、RTU等）可以實(shí)時(shí)采集并記錄管道的壓力、流量等流動(dòng)狀態(tài)參數(shù)，基于各種數(shù)據(jù)挖掘理論能夠有效提取管道狀態(tài)特征，達(dá)到對(duì)管道泄漏檢測與定位的目的。目前該方法已成為管道泄漏檢測領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

3.1 基于模型法

基于模型法[32-34]是利用管道中輸送流體的連續(xù)性方程、動(dòng)量方程、狀態(tài)方程和能量方程進(jìn)行機(jī)理建模，達(dá)到對(duì)泄漏量和泄漏位置預(yù)測的目的。由于管道輸送系統(tǒng)是一個(gè)非線性分布參數(shù)系統(tǒng)，所建立的模型為非線性偏微分方程，為便于求解，孫良等[35]采用差分法或特征線法等方法將其轉(zhuǎn)化為線性差分方程來進(jìn)行泄漏判斷和定位?；谀Ｐ偷姆椒煞譃榉€(wěn)態(tài)模型法和瞬態(tài)模型法。

穩(wěn)態(tài)模型法是通過搜尋管道的穩(wěn)態(tài)壓力梯度拐點(diǎn)來預(yù)測泄漏位置。基于穩(wěn)態(tài)模型的管道泄漏檢測方法計(jì)算簡單，已經(jīng)在原油、成品油管道上成熟應(yīng)用[36，37]，然而對(duì)于可壓縮性氣體，受輸送溫度和壓力的影響較大，因此穩(wěn)態(tài)壓力梯度拐點(diǎn)很難獲取，加之穩(wěn)態(tài)模型建模時(shí)需要進(jìn)行各種簡化，導(dǎo)致此方法對(duì)輸氣管道的泄漏檢測和定位效果并不理想，目前國內(nèi)外很少有相關(guān)文獻(xiàn)提及穩(wěn)態(tài)模型法在輸氣管道泄漏檢測的應(yīng)用效果。

瞬態(tài)模型法又分為實(shí)時(shí)瞬態(tài)模型法[38-40]和狀態(tài)空間模型法[41，42]，其中實(shí)時(shí)瞬態(tài)模型法雖然基于完整管道瞬態(tài)方程，但在定位上仍然采用類似于穩(wěn)態(tài)模型法的算法，因此對(duì)于輸氣管道定位誤差較大；狀態(tài)空間模型法又分為觀測器法和狀態(tài)估計(jì)法，其中觀測器法與實(shí)時(shí)瞬態(tài)模型法的原理類似，只是通過狀態(tài)空間的形式表達(dá)管道模型。狀態(tài)估計(jì)法在管道內(nèi)設(shè)置虛擬泄漏點(diǎn)，通過對(duì)比虛擬泄漏點(diǎn)、虛擬泄漏量與真實(shí)泄漏點(diǎn)所形成的壓力梯度關(guān)系進(jìn)行泄漏點(diǎn)預(yù)測，但是該方法沒有考慮泄漏產(chǎn)生的瞬態(tài)信號(hào)的時(shí)間順序，因此仍然存在難以穩(wěn)定定位的問題，此外基于模型的方法需要建立關(guān)于管道流動(dòng)的較為準(zhǔn)確的數(shù)學(xué)模型，其中流量參數(shù)至關(guān)重要，因此對(duì)于沒有安裝流量計(jì)的管道，模型法的使用則受到了限制。

3.2 基于動(dòng)態(tài)壓力波方法

基于動(dòng)態(tài)壓力信號(hào)的管道泄漏檢測方法主要包括壓力點(diǎn)分析法[43]、壓力梯度法[44]和負(fù)壓波法[45]。

①壓力點(diǎn)分析法：管道處于正常運(yùn)輸工況時(shí)，管道進(jìn)出口的壓力分布趨于平穩(wěn)，當(dāng)發(fā)生泄漏時(shí)壓降產(chǎn)生的擾動(dòng)波向上下游傳播，導(dǎo)致管道沿線的壓力分布失穩(wěn)，通過動(dòng)態(tài)壓力傳感器獲取動(dòng)態(tài)壓力變化信息，崔謙等[46]應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理分析獲取的壓力變化信息，當(dāng)壓力均值低于預(yù)設(shè)門檻值時(shí)進(jìn)行泄漏報(bào)警，通過上下游站點(diǎn)獲取壓降拐點(diǎn)的時(shí)間差和壓力波速進(jìn)行泄漏定位。Schlaffman等[47]通過實(shí)驗(yàn)證明壓力點(diǎn)分析法具有較好的檢漏性能，但檢測時(shí)需要準(zhǔn)確捕捉泄漏發(fā)生時(shí)的瞬態(tài)壓力變化，所以無法檢測小泄漏。

②壓力梯度法：輸氣管道輸送介質(zhì)的粘度系數(shù)、沿程摩阻系數(shù)及密度等參數(shù)都是溫度函數(shù)，在穩(wěn)定流的理想條件（等溫）下，沿管道壓力梯度為固定斜率的直線，泄漏時(shí)泄漏點(diǎn)上游流量增大，壓力梯度增大，泄漏點(diǎn)下游流量減小，相應(yīng)的壓力梯度也減小，壓力梯度由直線變?yōu)檎劬€，形成的第二類間斷點(diǎn)即為泄漏點(diǎn)。對(duì)于非恒溫長輸管道，由于首末端溫差較大，導(dǎo)致沿程壓力梯度呈非線性變化，忽略熱力變化的簡化方法將產(chǎn)生較大誤差，甚至檢測結(jié)果無效。此外該方法不考慮管道內(nèi)流體的可壓縮性，并假定管道進(jìn)口到泄漏點(diǎn)處的壓降和泄漏點(diǎn)到出口處的壓降沿呈線性分布，因此針對(duì)長輸輸氣管道誤差較大，李俊華等[48]將壓力梯度法與逆瞬態(tài)法相結(jié)合，以管道泄漏點(diǎn)前后摩阻系數(shù)和泄漏流量作為優(yōu)化控制變量，數(shù)值模擬仿真結(jié)果與真實(shí)測量值之差作為控制目標(biāo)，基于遺傳算法對(duì)管道泄漏點(diǎn)前后的摩阻系數(shù)進(jìn)行尋優(yōu)計(jì)算，結(jié)合壓力梯度法對(duì)管道泄漏點(diǎn)進(jìn)行迭代更新計(jì)算，取得了較好的現(xiàn)場應(yīng)用效果。

③負(fù)壓波法：當(dāng)管道發(fā)生泄漏時(shí)，泄漏點(diǎn)因輸送介質(zhì)損失引起局部流體密度減小，導(dǎo)致瞬時(shí)壓力突降和速度差，瞬時(shí)壓降作用在流體介質(zhì)上形成減壓波，通過管內(nèi)流體向泄漏點(diǎn)的上下游傳播，傳播速率大小等于當(dāng)?shù)芈曀僦怠Ｍㄟ^安裝在上下游站點(diǎn)的壓力變送器實(shí)時(shí)采集壓力信號(hào)，捕捉泄漏時(shí)產(chǎn)生的瞬時(shí)負(fù)壓波完成泄漏檢測，同時(shí)通過計(jì)算負(fù)壓波傳播到上下游的時(shí)間差和介質(zhì)的波速實(shí)現(xiàn)泄漏定位。精確確定負(fù)壓波波速和時(shí)間差成為負(fù)壓波法的關(guān)鍵因素，而負(fù)壓波的傳播速度是一個(gè)動(dòng)態(tài)變化的物理量，受管道彈性模量、管壁厚度和管徑大小等因素的影響[49]，其中Yang等[50]提出了一種基于小波分析的管道泄漏定位算法，采用龍貝格算法對(duì)負(fù)壓波波速進(jìn)行動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)修正，然后通過二分法搜尋泄漏位置，并在中國天津某管道開展了現(xiàn)場試驗(yàn)，定位相對(duì)誤差僅為1%。Beck等[51]提出了一種基于互相關(guān)分析的方法來確定負(fù)壓波傳播到上下游的時(shí)間差，其原理是：若互相關(guān)函數(shù)值不收斂并出現(xiàn)周期成分說明兩組信號(hào)具有同頻周期或包含周期成分；若互相關(guān)函數(shù)值近似等于零則說明二者不相關(guān)。管道正常輸送時(shí)，采集信號(hào)不相關(guān)，互相關(guān)函數(shù)值接近零；當(dāng)泄漏發(fā)生時(shí)互相關(guān)函數(shù)值發(fā)生明顯波動(dòng)且存在極大值，極大值處對(duì)應(yīng)的延遲即為負(fù)壓波達(dá)到上下游傳感器的時(shí)間差，因此可通過互相關(guān)分析來進(jìn)行泄漏定位。此外針對(duì)小泄漏產(chǎn)生的負(fù)壓波特征不明顯的問題，Hu等[52]提出了一種基于諧波小波（Harmonic Wavelet）分析的管道泄漏識(shí)別方法，首先對(duì)采集的負(fù)壓波信號(hào)進(jìn)行諧波小波分解，然后通過時(shí)頻網(wǎng)格圖、時(shí)頻等高線圖和時(shí)頻輪廓圖來提取泄漏特征，從而達(dá)到在復(fù)雜噪音環(huán)境下仍能對(duì)管道小泄漏進(jìn)行識(shí)別的目的。由于氣體是可壓縮性的，因此氣體管道泄漏產(chǎn)生的壓力拐點(diǎn)很難獲取，因此負(fù)壓波法在應(yīng)用到氣體管道的泄漏檢測與定位時(shí)誤差較大。

3.3 基于管內(nèi)聲波法

聲波法應(yīng)用于管道泄漏檢測源于上世紀(jì)30年代，其原理是高壓氣體管道由于腐蝕等原因發(fā)生泄漏時(shí)，管內(nèi)壓力平衡被打破，管內(nèi)氣體從泄漏口處高速?zèng)_出產(chǎn)生噴注噪聲，除了伴隨壓力的變化外，還會(huì)激發(fā)持續(xù)的噴注噪聲信號(hào)，噪聲能量以聲波的形式沿管壁和管內(nèi)介質(zhì)向管道上下游傳播，由于聲波在管壁傳播過程中衰減極快，所以對(duì)于氣體管道通常將麥克風(fēng)傳感器鑲嵌在管壁內(nèi)以獲取管內(nèi)噪聲信號(hào)。金浩等[53]對(duì)天然氣管道泄漏噪聲聲源及泄漏噪聲沿管內(nèi)傳播規(guī)律進(jìn)行了仿真模擬研究，研究表明泄漏聲波主要源于流場中的壓力脈動(dòng)和速度脈動(dòng)，四級(jí)子聲源為管道泄漏聲源的主要聲源；泄漏聲波中的低頻部分（

4 結(jié)論

綜上所述，基于管道內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)檢測方法特別是聲波法、動(dòng)態(tài)壓力波法，在未來互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代具有較好的應(yīng)用平臺(tái)、較高的準(zhǔn)確性和較合理的經(jīng)濟(jì)性，但理論上目前仍需在以下幾個(gè)方面加強(qiáng)研究：①進(jìn)一步加強(qiáng)管道泄漏特征參數(shù)產(chǎn)生及衰減規(guī)律的研究。目前該方法缺乏相對(duì)應(yīng)的泄漏發(fā)生機(jī)理、泄漏特征信號(hào)在管道內(nèi)傳播衰減規(guī)律方面的研究，導(dǎo)致相關(guān)方法在實(shí)際運(yùn)用過程中缺乏理論指導(dǎo)和先驗(yàn)知識(shí)，因此有必要立足于理論分析，利用數(shù)值模擬和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)方法，開展管道泄漏流場、聲場特征及傳播衰減規(guī)律等方面的研究，以完善基于管道內(nèi)部流動(dòng)狀態(tài)檢測方法。②加強(qiáng)管道泄漏特征信號(hào)特征提取方法研究。泄漏信號(hào)的能量主要集中在低頻部分，且經(jīng)過管道遠(yuǎn)距離傳輸后泄漏聲波能量衰減嚴(yán)重，泄漏信號(hào)極易淹沒在各種噪聲里，如何根據(jù)泄漏信號(hào)的特征制定降噪方案，最大限度剔除干擾噪聲對(duì)于泄漏識(shí)別和定位至關(guān)重要的意義。③探尋穩(wěn)定、可靠的管道泄漏識(shí)別理論。目前管道泄漏識(shí)別方法主要基于單一參數(shù)或基于傳統(tǒng)DS融合理論實(shí)現(xiàn)多傳感器融合，由于管道外部環(huán)境的復(fù)雜性，加之管道多、變工況產(chǎn)生的干擾和傳感器的不完善性，導(dǎo)致現(xiàn)場應(yīng)用效果并不理想。筆者認(rèn)為建立多參數(shù)、多階次、高沖突下的泄漏識(shí)別模型是解決這一問題的關(guān)鍵所在。④缺乏精確的管道泄漏定位算法。目前的定位算法計(jì)算結(jié)果與真實(shí)值誤差較大，主要是由于定位公式中的波速往往被設(shè)置為固定值，且不考慮管內(nèi)流體流速或?qū)⒘魉僖部闯蔀橐欢ㄖ担ㄆ骄魉伲Ｈ欢羲倥c管內(nèi)介質(zhì)流速均與溫度、壓力等參數(shù)密切相關(guān)，對(duì)于長輸管道，由于站間距較長，管段兩端的溫度和壓力相差很大，因此采用固定的音速值和流速必定會(huì)產(chǎn)生較大誤差。因此必須從理論上探尋音速、流速與管道熱力學(xué)參數(shù)之間的關(guān)系，建立動(dòng)態(tài)環(huán)境下泄漏位置、時(shí)間差、音速、流速之間的關(guān)系方程，并尋求高精度的求解方法計(jì)算泄漏位置。在實(shí)際運(yùn)用上，建議根據(jù)對(duì)象性質(zhì)選擇其他方法配合聲波法或者負(fù)壓波法進(jìn)行聯(lián)合使用，以保證系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和經(jīng)濟(jì)性。例如，對(duì)于長輸天然氣管道，建議定期開展外部或內(nèi)部檢測法；對(duì)于固定區(qū)域內(nèi)的管道，建議使用遙感檢測或示蹤化合物檢測法配合使用。總之，管道泄漏檢測與定位技術(shù)未來仍是管道安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)，具有很廣闊的研究前景。

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