信息技術在隧道工程監(jiān)測中的運用

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摘要：隨著我國經(jīng)濟建設的快速發(fā)展，我國在道路建設上的開發(fā)項目也是越來越多。其中，隧道工程做為道路工程中的一個重要環(huán)節(jié)，它的施工安全問題也受到了越來越多人的關注。為了能夠確保隧道施工順利進行，采用現(xiàn)代信息技術進行監(jiān)測已成為隧道施工中重要的技術支持。

關鍵詞：現(xiàn)代信息技術;隧道工程;施工監(jiān)測

隧道工程中的施工安全問題一直是社會和施工領域共同關注的問題，為了保證隧道施工工程的經(jīng)濟、安全、順利進行，首先應考慮好施工工藝問題。同時，還要對施工中的各項數(shù)據(jù)進行監(jiān)測和計算。另一方面，還需要不斷引進國外的先進設備和技術，在施工方法上與世界接軌。將最現(xiàn)代的信息技術融合在隧道施工工程之中，對施工工程中各項參數(shù)進行監(jiān)測，不僅保障了隧道施工安全，而且還能夠讓施工過程更直觀、精確。

一、隧道施工工程中監(jiān)測的目的

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，需要對隧道施工工程的過程，進行嚴密的信息監(jiān)控和測量。科學合理的施工測量，不僅能夠?qū)λ淼绹鷰r條件、地基拱頂沉降、構造物變形進行全面防控，還能夠保證隧道施工工程的施工穩(wěn)定性和安全性。隧道工程因為其自身特殊的巖土地質(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)復雜，巖土的結構和支護系統(tǒng)就相對不夠穩(wěn)定。隨著現(xiàn)代信息技術不斷進步，在隧道工程施工工程監(jiān)測上也在不斷進步發(fā)展。自1984年來，新奧法提出周圍巖體及支護系統(tǒng)結合成一個支護體系進行施工，并動用施工監(jiān)測技術來判斷圍巖及襯徹的變化和穩(wěn)定性。及時發(fā)現(xiàn)問題，及時進行調(diào)整。經(jīng)過合理科學的現(xiàn)代信息化技術來對隧道施工工程質(zhì)量進行監(jiān)測，不僅能夠掌握圍巖開挖過程中的各種變化，還能把控支護系統(tǒng)穩(wěn)定并做及時調(diào)整。對施工過程中的各種風險與危害、災害也能夠進行有效預防和控制。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行和施工設計的順利推進。近幾年來，隨著現(xiàn)代信息技術的突飛猛進，在隧道工程施工監(jiān)測技術方法上，也有了很多種，如FBG、GIS、Zigbee等先進的監(jiān)測技術和信息處理依法。這些現(xiàn)代化的信息技術，為隧道施工工程建設提供了強大的技術保障和支持，是隧道施工工程發(fā)展中的一種必然趨勢。

二、隧道施工工程中監(jiān)測的目的

1.提供支護系統(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。而隧道自身的支護系統(tǒng)穩(wěn)定性也有所不足。所以，在隧道工程施工之前對隧道圍巖及其周圍進行監(jiān)測，不僅能夠掌握隧道周圍巖石和泥土質(zhì)量，還能夠查清楚隧道支護能力大小。2.確定合理開挖方式。經(jīng)過隧道施工監(jiān)測就可以合理利用隧道中周圍巖石特點，確定支撐點，并找出最合理的隧道開挖點，在隧道施工過程中盡可能利用隧道本身的支撐力。3.保證隧道使用安全。隧道本身周圍的各種巖石，嚴重影響了隧道工程的施工安全和后期使用質(zhì)量。所發(fā)隧道施工單位就應該在施工中不斷地對周圍巖石進行監(jiān)測，并在監(jiān)測過程中找出施工漏洞問題，根據(jù)問題及時調(diào)整施工設計方案，有效預防施工事故發(fā)生。4.為后期施工提供數(shù)據(jù)。因為在施工監(jiān)測中，會采集到大量的施工監(jiān)測數(shù)據(jù)，而這些數(shù)據(jù)，都可以為后期的施工建設提供參考。

三、隧道工程施工中現(xiàn)代信息技術監(jiān)測中的應用

1.FBG信息監(jiān)測技術。FBG信息監(jiān)測技術，學術專業(yè)名稱為光纖布拉格光柵。采用的是光纖傳導原理進行技術基礎，在隧道施工前期工程中對于施工中溫度變化、混凝土襯砌、拱頂應力等進行監(jiān)測，便于實時掌握施工中的各項數(shù)據(jù)。FBG技術反應能力強，并能夠抗腐蝕、抵御電磁干擾，當監(jiān)測對象有變化發(fā)生時，能夠?qū)?shù)據(jù)進行及時調(diào)整并做修改。與傳統(tǒng)的電阻測量器比較，F(xiàn)BG光纖更加穩(wěn)定和有效。因為光纖有不局限于一對一的傳輸特點，所以只要在光纜中設置足夠多的信息點，測量數(shù)據(jù)就會達到千個以上。而傳統(tǒng)電阻測量器則需要安裝很多電阻測量線，不僅測量工作量大，而且測出來的數(shù)據(jù)也不如FBG精確。所以在鋪設這種光纖時并不需要太多，只要一、二根就足夠，不僅節(jié)約空間，也不會因為互相影響。2.GIS信息處理系統(tǒng)。GIS也是地理信息系統(tǒng)，是一種結合地理學和圖形學的綜合性系統(tǒng)。在隧道施工工程的監(jiān)測信息處理上可以把數(shù)據(jù)庫管理技術與地理信息相融合，形象直觀地對地面環(huán)境信息和隧道施工監(jiān)測點進行統(tǒng)一。并對監(jiān)測信息進行快速高效分析處理，提高施工監(jiān)測效率和技術水平。GIS技術包括三維和二維的空間維度，充分滿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，而且還要對信息進行管理，隨著現(xiàn)代科學技術的不斷發(fā)展，普通水準儀及傳統(tǒng)測量設備已無法滿足現(xiàn)代隧道施工工程測量需要，而靜力水準儀和全站儀的出現(xiàn)應用則保證了隧道施工監(jiān)測的工作效率。因可視化技術不斷發(fā)展，在軟件方面使用計算機實現(xiàn)監(jiān)控點可視化已不再是困難。對于隧道工程監(jiān)測來講，通過對這些數(shù)據(jù)進行分析處理，從而繪制出最初可視化曲線圖。GIS的應用已經(jīng)可以將地面地層的具體狀況進行三維可視化，結合VR技術在隧道工程施工中監(jiān)測信息管理，更是對監(jiān)測對象監(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。Zigbee通訊技術是一種短距離低速傳輸無線網(wǎng)絡協(xié)議。耗電低、成本低、支持大量的網(wǎng)絡節(jié)點和網(wǎng)絡拓樸，運行簡單，安全可靠。它采用的是個人區(qū)域的網(wǎng)絡標準文件，并且在這個文件的基礎之上進行發(fā)展與擴張，經(jīng)過長時間改善后，就成為Zigbee信息通訊技術，所以它不是一種專有的信息技術。采用Zigbee信息系統(tǒng)進行監(jiān)測，首先需要對硬件配置進行選擇和設計，并結合隧道工程中的實際情況與造價情況，對節(jié)點設備進行選擇匹配。由于隧道工程中的施工跨度較大，其中需要監(jiān)測點也非常多，為了減少監(jiān)測時間和提高信息傳輸?shù)乃俣?，所以，Zigbee技術不僅要滿足實際中的施工需要，還要與施工數(shù)據(jù)庫中的歷史數(shù)據(jù)做對比，從而控制隧道中的每一個監(jiān)測點位，此外，Zigbee還能夠?qū)崿F(xiàn)遠程監(jiān)控，施工監(jiān)測人員可以不在現(xiàn)場就能通過監(jiān)測終端對施工現(xiàn)場進行實時監(jiān)測。

四、結語

施工監(jiān)測對于隧道工程來說不僅要求高，而且操作技術復雜?，F(xiàn)代科技信息的發(fā)展，為隧道工程的施工監(jiān)測工作提供了強大而精準的技術支持和保障，在具體施工工程中，科學合理選擇信息監(jiān)測技術，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:中鐵十八局集團第二工程有限公司