隧道安全步距监测系统

一、方案概述

在交通建设中，隧道的建设是比较危险的部分。在隧道开挖过程中因为不同的地质环境容易出现围岩变形失稳坍塌、岩爆、隧道涌水突水、涌泥突泥、泥石流等危险情况。尤其是二衬台车到开挖掌子面的这段距离，隧道还未进行初支封闭、仰拱填充、防水排水、二次衬砌等施工工序，二衬台车到掌子面的作业人员相对集中，一旦发生此类事故往往都是重特大事故，给人民生命财产、国家和地方经济以及公司形象造成的损失不可估量。所以在隧道建设过程中，应重视隧道安全步距的监测。国家相关管理部门对隧道安全步距也有着严格要求，围岩等级不同对安全步距的要求也不同。根据《铁建设【2008】 160 号文》、《建技【2010】352 号文》以及《铁建设【2010】120 号文》规定，目前铁路隧道施工普遍采用下述规定：仰拱距掌子面距离要求：Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级围岩地段不宜大于90m，Ⅳ、 Ⅴ、 Ⅵ级围岩地段不宜大于 35m或按设计要求； 二衬距掌子面距离要求：Ⅰ、Ⅱ级围岩地段不宜大于 200m，Ⅲ级围岩地段不宜大于 120m，Ⅳ级围岩地段不宜大于 90m 或设计规定，Ⅴ级及以上围岩地段不宜大于 70m 或设计规定。
隧道安全步距监测系统通过在二衬台车、防水台车（仰拱方向）和开挖台车位置安装基于毫米波雷达的安全步距仪主站和步距仪参考点，由采集终端将各台车之间的测距数据通过信号传输设备发送至服务器，经由公司自主研发的系统计算出彼此的步距关系，测距值精确到厘米级别，然后实时展示在隧道模拟地图上，根据不同的围岩级别一旦超过设定值系统自动预警并保存记录，同时安全步距的数据可实时公示到现场的LED信息大屏。安全步距参考点自带大容量后备电源，免除断电和经常性充电的烦恼，采用优质全向天线加铝合金外壳增强防护等级。本系统可提供软硬件二次开发协议，数据可推送至集团总公司、业主、总包、指挥部等各级信息化数据管理平台，平台端可分权限查看指定的单个、多个或者全线隧道安全步距报表数据，例如监测系统基础信息数据、隧道开挖深度、是否有报警、报警次数、安全预警以及处理方式等。同时安全步距主站支持人员以及设备的高精度实时定位，建设一套系统获得多个功能。
隧道施工安全步距监测系统，目前已成功应用于吉尔吉斯斯坦纳伦州隧道弱电安防系统；西藏自治区林芝市察隅县丙察察公路隧道人员定位与视频监控系统；四川省达州市渠县隧道施工期安全管控系统；西藏自治区昌都市八宿县瓦达隧道弱电安防系统；云南省曲靖市罗平县的罗八高速公路折白隧道弱电安防全套系统；广元市剑阁县（广绵高速）青杠林隧道弱电智能化系统；北京市延庆区南山环线三期道路工程东红山隧道弱电人员定位系统；湖北远安抽水蓄能电站人车分流门禁系统；广元（汉广高速）望乡台隧道人员定位系统；西藏自治区林芝市察隅县昌拉隧道弱电安防系统；湖北省宜昌市秭归县郭家坝镇熊家岭隧道弱电智能化系统；浙江省甬金高速公路岩坑尖 1 号隧道弱电安全管理系统；（壤塘县吾伊乡八格都寨隧道车道指示器、可变情报板、紧急电话广播、PLC控制系统、指挥室LED显示大屏）；（广西贵港市柳州至覃塘高速公路（柳覃高速）炉村隧道人行门禁道闸系统、区域定位系统、应急电话系统、有毒有害气体检测系统）（西昌西得高速长柏隧道人行门禁系统、隧道应急电话）；贵州龙里县库库连通供水隧道弱电智能化系统；甘肃省甘南藏族拉木鲁克喀隧道弱电安防管理系统；攀枝花（攀大高速）宝鼎 2 号隧道弱电智能化系统；浙江台州玉环市漩门隧道弱电整体系统；湖南省湘西海子塔隧道弱电系统；（陕西省西康高铁赵家山隧道人员定位、视频监控、瓦斯监测）；甘孜州康定市川藏铁路康定 2 号隧道弱电系统；广元市（广绵高速）大包梁隧道智能化系统；乐山至西昌高速公路（乐西高速）瓦洛隧道弱电系统；绵茂公路（绵竹至茂县公路）的蓝家岩隧道等多个隧道项目，截止目前累计服务在建隧道已达300余座，测量数据连续、准确、收获一致好评。数据实时上传对接到项目指挥部、集团公司、业主方和主管单位的信息化平台。

二、系统功能特点

1. 实时监测隧道安全步距数据信息，项目现场管理，联动LED显示屏；
2. 监测数据可实时上传管理中心云端，多部门远程查看；
3. 根据隧道围岩等级，对安全步距进行实时预警，联动语音报警器；
4. 在线式监测数据综合查询，通过数据统计、分析，展示步距变化趋势；
5. 自动计算隧道开挖掘进里程，数据真实连续；
6. 无线网桥传输数据，支持选配4G物联网数据传输。