高速鐵路隧道施工信息化管理措施

汪 靜

（中鐵十一局集團第五工程有限公司， 重慶 400030）

1 工程概況

黃石隧道建設于重慶市云陽縣棲霞鎮、夜合鄉與黃石鎮境內，進出口里程為DK773+764～DK782+013，總長8255.62m，屬雙線大斷面隧道，區域內最大埋深509m。本項目引入信息化管理方式，包含超前地質預報、各施工環節的現場量測等多方面工作，以期營造安全的施工環境。

2 隧道施工信息化現存問題

（1）隧道施工除了技術方法的支持外，監控量測也占據重要地位，其并非狹義層面的監控量測，需要覆蓋至與施工有關的各項要素中，但礙于資金不充足等方面的問題，信息化管理所涉及到的要素缺乏全面性，在不可預見的施工環境下易加大風險[1]。

（2）系統體系運行機制缺乏適應性。信息化系統的全流程工作包含三個環節，首先是面向各類信息的采集和管理，隨后是基于所得信息創建模型，最后則是作針對性的分析。但從現階段發展狀況來看，信息采集和管理的機制不夠成熟，所選用的方法較為滯后，依然未引入先進的技術手段。信息化管理的關鍵要點在于針對各項信息展開全方位的分析，從中提取有價值意義的信息，將其作為施工的基本依據，此舉對于施工作業的高效、高品質推進具有積極意義。現階段，施工信息化依然停留在某些特定的工序中，普遍存在單向信息化的局面，常見有掌子面監控系統、自動監測等，其覆蓋范圍依然有待擴寬。

3 工程案例

本項目中，為創建安全的施工環境而引入信息化管理手段，重點關注監控測量與地質預報兩方面工作，將其作為工序管理的核心環節。實行超前地質預報模式，其特點在于綜合性較強，其信息覆蓋面相對較廣，集TSP、超前鉆孔等多種技術于一體，全程實行“先探后挖”的方式；監控測量方式得以改進，選用的是無尺測量方式，以便高效且準確地獲取數據。結合多途徑所取得的測量結果，以此為依據評定掌子面、支護結構在施工中所表現出的具體狀況，發現異常則及時優化施工方案，確保其可行性[2]。

3.1 監控量測

伴隨各工序的推進，對應的監控量測工作也需同步進行，選擇合適的區域埋設測點，采取支護措施并從中讀取初始數據。測點布設的位置合理與否在很大程度上決定了檢測結果準確性，不可在鋼架、脫空回填區域布設測點，要求所有測點都被打入圍巖內。凈空變化測點的布設工作中需綜合考慮拱頂下沉測點的布設情況，要求兩者共處相同斷面上，具體見表1。

表1 監控量測斷面間距、測點數量

選用全站儀設備，在其作用下完成拱頂下沉量測工作。選取隧道拱頂周邊區域預埋測點，各斷面分別布設一點。以規格為φ8mm 的鋼筋為原材，經特定工藝加工后使其呈三角形，將其作為預埋測點使用。

要求測點埋入圍巖，在此部分的深度至少達20cm；部分情況下圍巖處于較破碎的狀態，此時需在原測點埋入深度的基礎上適當加大。若存在不良地質，為確保測量結果的可靠性應加大監控量測頻率。

圖1 拱頂下沉量測示意圖（非接觸測量）

以位移管理等級為基本依據，在此基礎上選擇相應的安全性評價方式：若級別達到Ⅲ級需將實際情況上報監理工程師，再會同技術主管等相關負責人就實際結果作針對性分析；若為Ⅱ級需將情況上報總工程師，再依據實際情況進一步上報給設計單位、監理單位及業主，就具體問題商討管理措施；若為Ⅰ級則必須隨即暫停施工作業，業主單位全方位分析實際情況和探尋解決對策。

圍巖和支護兩部分的穩定性對于施工作業具有重要影響，應以時態曲線形態為主要依據作出正確的判斷。二次襯砌施工中隧道的主要質量控制標準有：水平收斂＜0.2mm/d，拱頂下沉＜0.15mm/d；以總相對位移為基準，要求現階段已發生的位移相對值占其90%或更多。

3.2 超前地質預報

本項目選擇綜合超前地質預報的方式，同步采取了TSP、地質雷達行業內較為典型的技術手段，首先完成探測作業，無誤后再正式開挖。

超前地質預報工作中選用的是TSP203，對接專業軟件實現對采集數據的處理與分析。做好數據處理前的準備工作，首先根據隧道輪廓描述工作的需求設定相應參數，導入軟件進一步處理，由此生成掌子面前方的地質信息，如剖面圖、地震參數等，在此基礎上通過人工解譯的方式掌握反射界面的綜合情況，如巖性參數、產狀，從中深挖隱含信息，實現對前方地質情況的綜合預測。正常情況下，TSP 系統的預測能力可達120～150m，該區域內的巖層性質、斷層等方面的信息都能得到較為全面的呈現；若遇到圍巖完整性欠佳的情況預測范圍相對縮小，普遍為100～120m。

考慮到部分區域地質條件較差的問題，除了TSP 系統外輔以加深炮孔的方式，在開挖工作面上選擇合適的區域鉆小徑淺孔，以便更加全面地掌握地質信息。以隧道斷面情況為準在每個循環上分別設適量的加深探孔，通常以3～8 個為宜，所處位置以斷面輪廓線處為宜，各坍孔外插角為1～3°，深度均按6m 控制。

加強對已揭露巖層的分析，經過地質素描后再定名，全面掌握其實際情況，如巖層產狀、厚度。以地層剖面圖和柱狀圖為基本依據，將實際巖層情況與之對比分析，明確巖層所處的具體位置，再綜合考慮TSP 探測結果，經多次對比分析后預判掌子面前方地質情況，幫助施工人員較準確地掌握巖層的規模以及具體分布位置。

每完成一次爆破作業后及時安排地質工程師根據實際情況完成地質素描，含掌子面穩定狀況、節理裂隙、巖層產狀、水質情況等方面。此外，定期做好地表水文監測工作，采取科學防控措施維持各項地質要素的穩定性，創造安全施工環境。

4 結束語

隧道工程施工復雜度較高，信息化施工是創造安全工程環境、提高施工品質的關鍵，可幫助工程人員更為全面地掌握前方地質情況，以合理的技術手段完成施工作業，創造高品質工程項目。