熊军
深圳市景鹏建设工程有限公司
摘要：近年来，我国公路建设发展越来越快，公路施工过程具有特殊性和复杂性，所以必须要改革传统的公路施工管理模式。目前信息化技术发展日益深入，隧道工程施工管理中开始广泛应用信息化技术，提高了其经济效益，也可以保证安全施工。因此，要加强隧道施工管理中信息化技术的应用，提高隧道施工管理质量。
关键词：信息化技术；隧道施工管理；应用
在隧道勘察中，地形、地质都比较复杂的地质存在问题，必须要及时了解工程岩体的状态和特征，对可能引发隧道施工地质灾害不良地质体的位置、规模和性质等进行提前预报。设计隧道支护参数的基础是围岩级别，设计方法是工程类比法，预设计为隧道设计。在隧道施工管理中运用超前地质预报、监控量测等信息化技术，把握其在隧道施工中的运用内容，保证其质量可靠、安全实用。
一、隧道施工管理中主要的信息化技术
（一）隧道施工管理的信息化定位技术
定位、管理现场施工人员保障其安全作业依赖于隧道施工管理的定位系统，通过对施工人员所处位置的随时定位，第一时间传递发生的事故或信息，所以隧道内人员都要配备定位卡，一旦发现意外就可以自动报警和发送短信，及时联系监控台或其他管理人员，有效防止事故的发生[1]。
1.定位功能。在隧道中安装基站定位系统，在工作人员进入基站范围时，监控系统就通过定位卡来向中心传送相关人员的信息，并根据定位软件生成隧道内所有人员的位置图，这样其位置可以直观、实时进行定位。
2.路径追踪功能。这一系统的主要功能是对隧道内人员的位置和行走路线进行准确测定，这样才可以快速查找问题，及时沟通。
3.短消息功能。通过隧道施工的定位系统，隧道内人员可以随时发送信息，这样系统监控中心就可以快速得到定位卡的屏幕。
4.考勤功能。实时定位每个人员的位置必须要通过定位卡隧道施工的定位系统进行，其识别系统可以进行考勤。这样的定位系统考勤非常快捷，可以对所有人员的考勤进行自动记录，并生成考勤表，所以可以多人同时进入隧道，隧道施工的管理效率大幅度提高。
5.存储功能。目前隧道施工的定位系统数据保存时间长，存储考勤信息不会出现丢失信息的情况，可以随时进行查询和使用。
6.提示功能。机械化检查隧道内施工人员的出入情况可以根据隧道施工的定位系统及时查询，一旦有异常系统就会马上提示，紧急情况应对及时。
7.共享功能。目前隧道施工的定位系统功能强大，即使在不同监控区的人员也可以通过共享进行存储信息的查询。管理部门查询监测数据可以通过定位系统进行，决策和管理更加方便。铺设的光纤可以进行数据和信息的传送，检查、管理施工现场更加准确、及时，隧道施工管理的定位系统可以有效识别传感器收集定位卡内的信息，结合系统可以自动命令向管理中心传送有关信息。通过处理后的数据就可以显示在主监控机器的界面上，通过信息化的界面网络管理员可以随时把握监控人员的位置和工作情况。这一系统也可以对施工人员的出入和活动信息进行实时查询，这样人为发生隧道施工的安全事故就可以从根源上避免。
（二）语言双对讲系统
语言双对讲系统是信隧道施工安全管理信息化监控技术下使用比较普遍的工具，隧道安全管理人员可以及时与现场取得联系。在语言双对讲系统所提供的帮助下，隧道施工安全监控管理人员可以远程发布或通知隧道施工流程安全情况，在发现紧急情况后，第一时间指导疏散施工人员，保障施工人员的疏散秩序[2]。
（三）有害气体监控系统
隧道施工环境非常特殊，随着其周边地质结构的损坏，施工过程中就会形成一种对施工人员身体有害的气体，所以机械设备运作中会排放大量有害气体，其浓度增高就会使得施工人员中毒、窒息，甚至发生爆炸的情况。而且隧道工程施工空间封闭，非常容易聚集有害气体，这就需要监测好隧道施工现场的有害气体。在隧道施工工程中运用信息化技术中的隧道有害气体探测器，空气的信息就可以实时采集，结合隧道施工现场的具体情况现场有害气体的含量及浓度都可以进行详细分析，并向数控中心反馈信息。而警报系统的设置使得监控中心快速获取监测数据，可以及时组织施工人员进行撤离和疏散。
（四）超前钻、TSP等超前地质预报
目前超前地质预报、超前钻、TSP等超前预报开始应用在隧道施工过程中，这样在开始施工前岩土体结构、性质、状态、地下水、瓦斯等赋存情况、地应力情况等地质信息就可以提前把握，并有效指导隧道施工，防止施工过程中发生重大事故。在隧道施工过程中运用超前钻，要结合设计蓝图的测量控制点进行施工测量控制网的布设和测量，并进行施工放样，向监理部门及时上报核查[3]。地震波的反射勘探可以通过TSP隧道地震波预报勘探进行，在探测到隧道前方的不良地质时可以专门为长距离隧道施工地质超前探测预报而设计，有效减少施工过程中事故的发生。
二、信息化技术在我国隧道施工管理中的应用
（一）地下工程
工程界一直非常重视地下工程的测试和监测技术，这是因为其受力特点和复杂性。在进行地下工程建设时要通过监视围岩来保证支护的稳定性，修正设计和指导施工必须要结合现场监测结果进行。目前现场量测开始与工程地质、力学分析结合，更好的反映与适应地下工程的规律和特点[4]。
（二）城市地下隧道工程
在进行城市地下隧道工程开挖时，就容易引起上覆岩(土)层变形，所以沿线地表设施和邻近建(构)筑物的使用就会受到影响，所以必须进行信息化施工。在进行隧道施工时，地表及建筑物的下沉、倾斜或开裂可以通过信息化施工监测技术进行有效控制。这样地下工程开挖就有了实测参考资料，对于埋深较浅的小断面地下工程更是如此，支护参数有了依据。
（三）山岭隧道工程
现场量测技术的"新奥法"施工主要运用在我国的山岭隧道中，这统一了计算机技术和施工方法。在隧道施工中，山岭隧道信息化可以进行工程地质勘查、监测与评价，把握工程地质、水文地质、围岩受力、变形等测试资料信息，通过对原设计参数进行修改改进，未设计和施工提供有效指导[5]。
（四）基础工程
通常基础工程施工中额地质问题都是工程勘察中没有发现的，这是设计需要的重要信息，必须要及时分析研究信息，做好完善和修改设计，这样构筑物的不均匀沉降才会大大减少。基础工程中会出现预制桩沉桩过程中不同速度和声响或突然走歪，灌注桩冲击成孔时速度钻出或反循环抽出岩屑，振动沉桩时桩管的入土速度和声响等等，这反映了施工机具作用下的地质性状。因此，在柴油桩锤打预制桩施工中要设计好沉桩深度，控制其最后十击贯入度，这样预制桩单桩承载力数据才更加科学。
（五）强夯法信息化施工
在现场试夯运用强夯法时，要做好科学的施工管理，因为目前强夯法的设计理论还不成熟，夯击时不明确地基土的动力性质，还受到地基性状变化等因素的影响。勘察建筑场地时要根据勘察布孔要求进行，这样场地的不均匀程度才能有所把握，此时不一定查明整个场地的最弱部位，设计人员的强夯设计需要结合勘察资料提供的参数进行，有时容易因为施加过多夯击而出现浪费。因此，信息化强夯施工方法要根据相同夯击数夯完第一遍全部夯点后，测试整个场地进行标贯等工作，通过电子计算机可以进行实测结果的信息处理，并定量评价地基处理效果，反馈后进行原设计的修改，直到达到预定目标[6]。
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（六）钻孔灌注桩工程
钻孔灌注桩岩土工程勘察不同于一般的天然地基岩土工程勘察，开展设计方案必须要设计选定桩基方案，这是与施工图设计阶段相适应的详细勘察阶段。布置勘探点时要管理好持力层层面坡度、厚度和岩土性状，间距为10-30m，防止相邻勘探点的持力层层面高差在2m以上。一旦层面高差或岩土性质变化较大，就要做好加密措施，岩土条件复杂时要布置每个大口径的桩1个勘探点。目前单体建筑大多是进行一次性岩土工程勘察，专门的桩基岩土工程勘察工作没有进行，在基岩顶面埋深度比较大的场地，基岩顶面埋深为10-40m，如果桩距比较小，保证相邻两桩的嵌岩深度标高不能相同，所有桩的持力层深度确定时有很大的盲目性。目前工程地质钻探口径有所限制，根据岩芯描述的岩性会出现差别，在挖孔桩中证实时经常会将大块石(漂石)误判为基岩，真实性差的岩土工程勘察资料不能完全可靠地指导施工，单桩承载力不能满足设计要求。在钻进到快进入持力层时，持力层性状有关的信息要及时采集，对持力层顶面埋深进行预测和比较，保证四满足持力层深度。停钻的参考依据就是初始的设计值，其不能进行停钻，单桩承载力的大小会受到端承桩或摩擦端承桩中设计持力层深度的影响。持力层的深度推断可以根据钻屑、钻速、泥浆性能、设备运转情况、邻近桩孔持力层、钻头的磨损情况和工程物探信息等进行[7]。
（七）深基坑支护
作为一种安全可靠又经济实惠的深基施工方法，深基支护结构的信息化施工需要进行现场监测，所以要及时确定监测方案、制订实施计划、组织现场跟踪测试，这样设计和施工才可以了解测试结果，及时调整原始方案，保证深基支护的合理性。深基支护结构的信息化施工手段就是进行现场监测，在新型支护结构中或经验代替理论计算的结构体系中运用的比较频繁。目前支护结构体系可以监测支护体系的水平位移、支护体系的内力、支护体系竖向杆件(墙或桩)的侧向位移、主动侧压力、周围建筑物或构筑物的沉降和基坑内外降水等内容。虽然同一工程中不一定都需要测量，但是要根据工程特点和设计意图与难点来决定测试内容，并及时制定监测方案，对测点位置、测试手段和方法、测试时间和信息反馈方式等进行监测。
（八）道路工程
在线型、曲率、纵坡坡度等方面高速公路有的要求严格，容易限制其线路避让，所以容易出现山区高等级公路路基深挖高填、路堑边坡点多、面广、线长等情况，高大边坡岩质边坡情况比较多，边坡工程地质条件复杂，难以开展有效的防护工程。在治理岩质高大路堑边坡地质灾害时，评价依据就是可靠的边坡稳定性，并与路堑边坡工程的特殊要求相结合，设计的坡形与防护工程比较科学，在边坡构筑过程中严格施工。目前博山－莱芜高速公路全线路堑开挖长度逾14km，高度超过20m的开挖边坡达68段，其路堑边坡开挖等防护工程就十分艰巨。而信息化控制技术的运用可以进行边坡爆破开挖及防护工程的监控，规范施工过程，保证工程质量。在钻、爆、挖、护的每一步边坡施工过程中，路堑可以跟踪揭示边坡工程地质条件的变化，优化防护方案，为后续施工提供指导。而信息化施工运用在京珠高速公路的边坡施工过程中，其施工中根据"信息化"设计进行边坡施工，实现开挖、加固和监测的统一[8]。而且边坡开挖时运用松动+光面爆破或缓冲爆破进行，有效减小了爆破对人工边坡的破坏，这样坡面可以达到多光滑的状态，爆破振动对坡面及岩体的破坏也会大大减小，在软岩中使用缓冲松动爆破，坡面需要预留超过2m的缓冲层，使得振动波被阻隔，而缓冲层可用挖掘机铲除。"信息化"施工的一个重要原则就是"适时"加固，这样边坡开挖时就会因为暴露时间过长而被雨水浸蚀，所以必须要加固施工中的边坡，提出低台阶(2.5m)开挖。
（九）桥梁工程
梁的跨度越来越大使得其主体连续梁部分施工难度增大，所以施工存在难度，必须要保证桥梁工程的安全性问题，在没有直接损坏情况下不能出现人员伤亡。因此，必须要将信息化技术运用在桥梁工程中，比如在世界同类桥梁中处于领先地位的宝成复线清江七号特大桥主桥53+2×88+53m单线铁路PC连续梁，设其计和施工都有一定难度。施工中符合施工单位要进行连续梁实施信息化施工方案，做好调整和改进施工工艺，保证桥后结构的最佳状态，所以悬灌梁体要进行钢筋应力、混凝土应力、梁体垂直变位(挠度)的监控测试。按照信息化施工管理流程图进行施工过程中，做好宝成复线清江7号桥PC连续梁的信息化施工管理，保证梁体应力、梁体挠度在每一施工工序中都处于可控状态。目前清江七号桥PC连续梁预应力充分、合理、结构设计是安全的，具有经济性和合理性，这要结合全桥合龙、结构体系转换完成后梁体应力、挠度的测试结果进行。比如润扬大桥南锚碇冻结工程中运用了信息化施工，基坑施工和支撑体系的安全有所保障，在全面监测和适时分析冻结壁后，进行冻结壁的控制[9]。
（十）模板工程
在高层建筑施工中，通常新浇混凝土楼板荷载由数层支撑、二次支撑与它们相连的支承楼板共同承担。如果施工中支撑设置不当，支承体系就会出现严重超载，此时就会平台整个结构，所以重大人员伤亡和财产损失经常会出现。而且现场管理也是造成这类事故的重要原因，在制定支架施工方案时必须要将施工荷载和传递问题充分考虑进来[10]。目前脚手架工程施工的设计理念不许，还不缺少成熟，施工规范比较笼统，施工过程中不确定因素存在很多，施工检测手段不足，施工基本处于一种定性的、经验式的水平，所以工作中如果某个环节发生问题就难以挽回结构安全的危害。在工程的结构施工中，要做好充分调研，通过信息化施工手段运用精密传感器、电阻应变片、百分表、红外线水准仪等设备，跟踪测试超高模板脚手架和型钢悬挑外脚手架的工作状况。监控施工安全、建立脚手架工作的预警系统必须要通过测读荷载及位移变化数据，所以可以验证设计理论的有效性。
结语：
在隧道工程施工中要加强信息化技术的运用，保证施工人员的安全保障和施工设备的到位，充分发挥信息化中视频和定位技术管理的优势。因此，要认识到信息化技术的重要性，并选择合适的信息化技术，结合隧道施工现场的地形地质条件、地貌等特征进行，在及时、准确地掌握隧道工程中施工人员和施工设备的安全后，开展隧道施工管理，这样隧道施工管理的安全性和质量才能有所保障，有利于推动我国隧道工程建设。
参考文献：
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[2]刘艳，李忠明.信息化技术在隧道施工管理中的应用[J]. 黑龙江交通科技，2017，40（4）：133.
[3]陈称峰.信息化技术在隧道施工管理中的应用价值研究[J]. 现代物业（中旬刊），2018，414（2）：98-99.
[4]彭美坤.信息化技术在隧道施工安全管理中的运用[J]. 城市地理，2015（6）：268.
[5]李静，李长青，邓洪亮.三维激光扫描技术在隧道衬砌施工质量管理中的应用研究[J]. 施工技术，2017，46（14）：134-136.
[6]毛鹏飞.信息化技术在隧道施工管理中的应用[J]. 工程技术研究，2018，26（10）：139-140.
[7]陈可非.隧道施工管理中信息化技术的现实意义与应用[J]. 中华建设，2017（3）：146-147.
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[9]吴泽剑.BIM技术在铁路项目隧道施工中的应用研究[J]. 价值工程，2018，37（14）：249-250.
[10]张学钢，曾绍武，王朋.BIM技术在兰州地铁东岗站施工中的应用研究[J]. 现代隧道技术，2017，54（2）：46-54.
论文作者:熊军
论文发表刊物:《中国西部科技》2019年第23期
论文发表时间:2019/11/27
标签：隧道论文; 工程论文; 施工管理论文; 技术论文; 信息论文; 岩土论文; 地质论文; 《中国西部科技》2019年第23期论文;