水工隧洞安全监测技术运用研究

摘要：近年来，我国的水工隧洞工程建设有了很大进展，其安全监测技术也越来越先进。水工隧洞的建设是国家基础设施建设的重要组成部分。在复杂的地质条件下，如果不能进行有效的监测，就会容易引发事故。文章就水工隧洞安全监测技术运用研究，希望该技术可以为后续类似的水工隧洞安全监测提供借鉴。

关键词：水利工程；引水隧洞；施工技术

引言

全面加快智慧水利建设，大力推进水利科技创新，将互联网技术与防洪除涝减灾、水资源综合利用、水环境保护和生态修复、水利综合管理等水利核心业务深度融合，为实现“信息化”，提高信息化水平具有十分重要的意义。将智能传感体系和传感一体化平台的建设推广到已经建成的水利工程中，利用网络传感技术和智能化的应用，促进水利工程从常规管理方式走向标准化、科学化、精细化、高效的管理模式。

1水利工程中引水隧洞施工特点

隧洞施工时，面对的地质情况往往比较复杂，需穿越断层，这些位置一般为破碎性掩体，同时，会频繁出现小褶皱，施工过程中，岩体受释放作用影响，会产生不稳定因素，并且在隧洞当中，由于岩石结构比较松散，出现坍塌事故可能性较大，这对隧洞安全具有较大影响。此外，施工时可能会出现频繁变更，这主要是由于一些条件具有客观性，包括气候、地质等。最后，整体施工从工序上分析，具有较强的烦琐性，受工序较多的影响，只有基于先进工艺与技术的运用，方能使整个施工过程比较顺利地推进，一旦某些环节出现问题，便有可能影响整体施工质量。

2水工隧洞安全监测技术应用

2.1系统框架

安全监测系统的规划与设计属于水工建筑监测自动技术应用的最主要一环，一个科学高效的监测系统可以高质高效地达成对水工建筑安全状态的实时性监管与合理化预警，有效地为安全管理工作提供支持。在监测系统框架以及系统功能设计这一方面来看，架构的规划设计属于监测系统的基础，系统框架的合理选择也应该结合实际情况与监测标准进行，这样才可以达成对水工建筑安装状态的全方位研究与评估。通过笔者调查分析发现，应用频率比较高的系统框架涵盖了分布式系统以及统一式监测系统，前者在实际应用的进程中就是将传感器节点分布在建筑物内部或周围，通过无线通信将数据传输到中心节点进行处理和分析。这种架构具有布置方便、实时性好等优点，适用于对大范围建筑物进行全面监测。后者指代的就是将一切传感器连接到一个中心节点，通过有线通信进行数据传输和处理。这种架构适用于对小范围建筑物进行监测，具有数据传输稳定、管理方便等优点。

2.2安全监测仪器及设备

隧洞工程安全监测工作针对的围岩地质参数主要包括位移、应力、渗压等。一般安全监测仪器的核心工作原理是将所测量的物理量转化为电量。在此过程中，负责物理量转换的元器件称之为传感器。现今用于工程实践运用的传感器一般包括电阻式、电容式、电感式等。随着安全监测技术及配套仪器设备的发展，传感器的种类及监测物理量虽然多有不同，其测量机制和结构组成均遵循信号转换的一般规律。传感器一般由敏感元件、转换元件、信号调解电路等功能模块组成。敏感元件是传感器中直接记录待测物理量的功能模块。由敏感元件记录的物理量经由转换元件处理，可转化为通过电信号表达的信息。信号调解电路的功能是将上述信息进一步转化为便于读取的电信号电路。此外，辅助电路负责为上述功能模块提供电源动力。由于敏感元件的不同，传感器可细分出多达十几种不同类型。该文重点介绍常用的电阻式和振弦式传感器。电阻式传感器将围岩待测物理量的变化转变为敏感元件长度的变化，从而通过记录电阻变化实现监测围岩物理量变化的目的。振弦式传感器将围岩待测物理量的变化转变为敏感元件的钢弦张拉力变化，从而通过记录钢弦振频变化实现监测地应力、围岩收敛变形等物理量的目的。

2.3施工控制

现场施工要遵循“勤观测、短进尺、强支护”的原则。掘进施工时，必须关注实际围岩类型，遇到围岩变化需要变更支护方式时立即请监理单位、设计单位、业主单位现场确定，根据现场实际围岩类型确定掘进进尺，掘进进尺不易过大，保证施工安全。

2.4结果应用与决策支持

监测成果的应用以及决策支持是监测结果分析的核心目标。成果应用涵盖了预警、维护管理等多个内容。安全评估就是经由对检测成果展开分析与研究，在此基础上合理评估水工建筑的安全态势，结合评估成果可以高效分析出建筑物是否存有隐患问题，从而为决策提供有效参考。预警是在监测结果超过预设的安全范围时，及时发出警报，通知相关人员采取相应的措施。通过预警可以及时防止事故的发生，保障建筑物的安全。维护管理是根据监测结果制定合理的维护计划，及时进行维护和修复工作，确保建筑物的安全和可靠性。监测结果的应用与决策支持需要与相关部门和人员进行有效的沟通和协作，确保监测结果能够得到及时的应用和决策支持。

2.5BIM+GIS可视化平台

从某调水工程角度看，水利信息化的施工要求贯穿了全流域、全过程。项目以盾构法为主，并采用多期方法进行研究。从项目的设计、施工到运营全过程来看，项目的信息化是必须的。水利规划运用项目管理体系对其进行整个寿命周期的监控;利用云计算平台和大数据技术，为项目建设中各种应用和数据，实现云计算的部署;利用大数据和AI方法，提出一种基于计算机辅助的最优配水计划，以支持城市供水规划;利用BIM+GIS技术给项目带来一种崭新展示方式。智慧工程的建设为全生命周期、全过程的信息化建设。建筑物安全监测作为智慧工程全面感知的重要内容，真实反映各个建筑物的工程性状，掌握各个建筑物的安全状况，将为智慧水利提供重要的科学数据支撑。因此，必须将安全监测信息在BIM+GIS平台充分展示。利用设计图纸及本工程BIM+GIS平台，建立安全监测设施设备三维实体模型，并将监测设施相关设备的空间位置、设备参数、安装信息、监测数据等信息加载至BIM系统，能够直观展示珠江三角洲水资源配置工程及周边区域地形地貌、安全监测仪器布置情况、监测数据情况，完成安全监测信息的三维可视化表达与分析。

2.6支护及衬砌作业时高处作业管控措施

在支护和衬砌作业阶段，工人作业场所主要在台车上。在进行立拱架和绑扎钢筋作业时，需要将身体伸出台车外进行操作。员工在操作时如果安全意识不强，没有强制性保护措施，极易发生高处坠落事故。对此要求工人在平台作业必须佩戴好安全带。大多钻孔台车制作较为简易，不会设置移动轮胎，在移动时使用其他机械辅助移动。在移动钻孔台车时，容易导致平台边沿触碰洞壁。平台沿洞壁方向不宜设置防护栏杆，但可设置延伸性平台。在作业时，平台向外伸展可遮挡平台与洞壁之间的空隙，防止人员坠落。对钢筋台车两侧的平台，可按照防护栏杆要求设置栏杆和挡脚板。

2.7法律支持

安全监测工作属于一个关系着公共安全以及可持续发展的关键领域，应该对其进行清楚明确的法律政策支持，相应部门以及政府也应该结合实际情况下发有针对性的监测标准和规范，清楚明确地提出监测职能与监测要求。于此同时，还应该强化对自动技术的大力推广以及政策支持力度，如资金播放、技术培训等。这样可以为自动化技术的应用提供良好的环境和条件，推动水工建筑物安全监测的发展和改进。

结语

总之，水利工程建设工作开展时，引水隧洞施工为关键组成，在实际施工工作中，应严格执行相关标准规范，保证施工在高效有序状态下进行，确保工程整体质量，将水利工程具有的价值性，比较充分地体现出来。

参考文献

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