隧洞施工安全風險防控信息化管理探究

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【摘要】隨著長距離調水工程對國民經濟發展起著越來越重要的作用，TBM隧洞施工建設快速發展，安全風險防控工作也在增加。因此，研究TBM在施工中存在的安全風險防控，并結合實際情況采取行之有效的具體安全措施是十分必要的。基于此，文章對TBM施工安全風險防控信息化管理進行了研究，旨在為TBM施工安全風險防控提供有益借鑒。

【關鍵詞】安全風險；TBM施工；防控；信息化

近年來，長大距離跨流域調水工程發展迅速，TBM以其安全、高效、對環境影響小等優點在隧洞施工建設中發揮著越來越重要的作用。由于TBM是隧洞施工的關鍵設備，且其工程地質環境多變、設備復雜且極易出現故障和安全風險系數高[1]，因此，進行隧洞施工安全風險防控信息化管理至關重要。目前，研究人員對盾構安全施工進行了大量的研究分析，徐浩對隧道施工中安全事故的產生原因及安全管理措施進行了探討[2]；陳輝等人對盾構隧道施工風險知識管理及信息化進行了研究[3，4]，而對TBM施工隧洞工程安全風險防控信息化管理的研究十分少見。隨著互聯網技術和移動終端的普及，TBM施工隧洞工程安全風險防控信息化管理已成為一種新的管理模式。通過TBM施工信息化管理平臺，可以對TBM施工中的各項參數進行實時監控，并對施工人員及隧洞質量進行綜合管控，以最大限度地保證施工人員生命和設備、工程安全，提高隧洞建設質量，并為以后的隧洞建設高效大數據時代奠定基礎。

1圍巖應力、變形安全監測與信息處理

1）采用位移反分析方法獲取地應力量值和方向。結合現場地下隧洞掘進開挖實測位移，反演巖體初始應力，如圖1所示。在TBM掘進中每隔一定距離設置變形監測斷面，對變形監測結果反演分析，獲取TBM施工洞段不同地點的地應力量值和方向，反演分析原理如圖2所示。通過反演分析，可以為擠壓變形突涌水、巖爆等地質災害預測分析與控制預測提供基礎數據。2）專業測量人員對已掘進開挖洞室進行圍巖收斂變形監測，并及時進行分析計算。如超出規范允許變形量，立即組織人員進行應急處理。監測頻率如表1所示。

2巖爆安全監測預警系統及信息處理

巖爆是隧洞施工中易出現安全事故，多發生在新掘進的工作面，且往往造成開挖工作面的嚴重破壞、設備損壞和人員傷亡，因此，建立巖爆安全監測預警系統是十分有必要的。巖爆監測采用便攜式微震監測系統，包括1個Paladin數據采集儀、6個加速度傳感器，在監測區域布置3個監測斷面，每個斷面安裝3個傳感器，斷面間距為30~40m，并根據現場情況靈活調整，保證至少4個以上的傳感器正常工作。

3突涌水安全監測預警及信息處理

3.1TRT超前地質預報

TRT超前地質預報系統，主要由1個觸發器、1個十磅錘、10個傳感器、11個無線模塊、1個基站、一臺主機構成。TRT系統一般布置12個震源點和10個傳感器點，震源點布置在接近掌子面的左右邊墻上，分兩排布置，兩排間隔為2米，傳感器點布置在離震源點10~20m的隧洞兩邊墻及拱頂上，分四排布置，每排相隔5m。TRT的震源點和傳感器點采用立體布置方式，使得TRT方法可以定位異常體的三個維度上的邊界。

3.2超前地質鉆探與TRT技術結合探測法

在設計地質資料的斷層及斷層破碎帶、斷層影響帶，富水洞段時，可以利用TBM設備上配備的鉆機全程進行超前地質鉆探，由此，可直觀感知出前方圍巖的破碎和出水情況，結合二者綜合分析，及時采取相應的處理措施。

4有害氣體安全監控系統及信息處理

4.1有毒有害、易燃易爆氣體檢測儀器配置情況

在TBM設備上配置有固定式有毒有害氣體檢測設備，對包括甲烷、一氧化碳、二氧化碳、一氧化氮、二氧化氮、二氧化硫、氧氣、硫化氫等有害氣體進行實時檢測，自動記錄檢測數據，當氣體檢測超標時，在TBM操作室顯示屏上自動報警。除此之外，施工人員也配置了便攜式有毒有害氣體檢測設備，定期不定期復合檢測。

4.2有毒有害、易燃易爆氣體測點布置及監測

TBM自帶設備實時檢測，人工檢測每班不少于3次，時間為施工前、中、后，主要在機頭架及作業區域；超前鉆孔施工前、施工中、施工后均需檢測，不少于3次。如表2、表3所示。除TBM設備檢測外，應加密人工檢測點及頻次。

4.3有害氣體洞段施工采取的措施

在施工段出現有害氣體泄露等危險情況時，首先要保證施工人員安全。對發生危險情況的洞段安排專門檢測人員實時進行氣體檢測，保證風機正常工作，加強洞內通風稀釋，并給相關作業人員配置防塵口罩及防毒面具。同時，加強現場作業、管理人員進行防治有害氣體專業知識和安全知識的培訓，掌握有害氣體爆燃條件、預防措施及滅火器材的使用等安全知識。

5結語

隨著計算機技術和TBM施工隧洞技術的發展，信息化以其高知識性、技術性和智能性等特征為TBM施工隧洞工程安全風險防控實現管理規范化、流程標準化、生產高效化和決策科學化創造了有利條件。有效推動TBM隧洞施工安全信息化、智能化、標準化的發展已成為實現TBM施工高質量發展的重要選擇和迫切需要。因此，基于大規模安全管理數據的分析與計算機信息化相結合將是未來TBM隧洞施工的必然趨勢。

參考文獻

[1]任穎瑩，陳饋，張兵，等.盾構遠程信息化管理系統關鍵技術研究[J].建筑機械化，2016，37（10）：41-44.

[2]徐浩.淺談隧道施工的安全管理[J].城市建設理論研究（電子版），2013（10）.

[3]陳輝.分析盾構法隧道施工風險知識管理及其信息化[J].建筑工程技術與設計，2017（20）：1329-1329.

[4]高楠.淺析地鐵盾構施工的安全風險管理[J].建筑工程技術與設計，2018（30）：1390.

作者:文雯 單位:新疆伊犁河流域開發建設管理局