隧道安全智能监测预警关键技术及管控平台开.docVIP

科技研发项目立项申请书 项目名称： 隧道安全智能监测预警关键技术及 管控平台开发 申报单位： 负 责 人： 项目经费： 完成时间： 一、立项背景 1.1项目意义 近年来,随着我国经济实力的增长,国家加大了高速公路及铁路的投资力度,使铁路和高速公路的总里程数不断刷新，我国隧道建设工作进入了迅猛发展时期，目前我国已成为世界上隧道最多,建设发展最快的国家。 由于隧道工程相比其他工程受外界环境影响更大,对于技术要求及管理水平要求更高的客观原因,加上我国对隧道工程施工风险管理研究时间短,管理人员没有意识到隧道风险管理的重要性,对隧道风险管理不重视的主观原因,造成了在隧道工程建设中事故频发,给国家和人民带来了巨大的损失，表1为近年来隧道施工发生的较大的安全事故。 表1近年隧道施工安全事故 发生时间 隧道名称及事故类型 人员伤亡情况 2012-10 百靖高速公路多贤陵隧道塌方 5人死亡,1人受伤 2O12-07 厦漳高速公路夏门段雷公山隧道塌方 4人死亡,2人受伤 2011-ll 新溆高速公路在建隧道塌方 2人死亡,2人失踪 2011-04 小平羌隧道口塌方 12人死亡 2010-07 南黎铁路那适2号隧道塌方 10人死亡 2010-05 达陕高速公路大巴山隧道塌方 4人死亡,2人受伤 2010-03 集包线新旗下营铁路隧道塌方 10人左右被困 2010-01 南广高铁广东云安隧道塌方 4人死亡,4人受伤 2009-11 十堰至天水高速公路隧道塌方 5人死亡,6人受伤 2009-03 连云港东疏港高速后云台山隧道 3人死亡,4人受伤 2009-02 包西铁路复线塌方 2人死亡 2008-03 包西铁路活沙兔隧道塌方 4人死亡,1人受伤 2007-11 高阳寨隧道塌方 39人死亡 隧道安全事故调查结果表明：隧道施工安全预警体系不完备和施工过程监控反馈不及时是事故发生的重要原因。降低隧道施工监测误差、及时有效上报监测结果、实施开展隧道安全评估、建立隧道安全预警体系是避免事故发生的最有效的途径，因而开发一套基于隧道安全智能监测预警技术的安全管控平台对隧道施工安全意义重大。 1.2项目必要性 隧道事故的发生已经给人们带来了惨痛的教训,同时,隧道施工的安全问题也引起了有关部门的高度关注。根据2014年中交集团工作会议刘起涛董事长工作报告《中交股厅发[2014]53号》，集团正加大向铁路轨道进军。目前，中交集团已经在公路隧道领域实现一定程度的技术积累，集团股份有限公司成立路桥轨道交通事业部是集团全面进军轨道市场的重要举措，是中交集团占领隧道施工领域制高点的又一个宏伟蓝图，因而如何保障集团在建项目的施工安全是迫切需要解决的问题，亟需我们解决如下几个问题： （1）确保监控测量实时准确有效 目前常规的隧道监控手段主要存在如下问题： ①现场监测与施工相互干扰：隧道施工监测时，需要使用现场机械设备配合，影响现场施工，因而往往留给监测的时间很短，造成监测工作中断或不及时。 ②精度难以保证：隧道施工时，往往存在通风不畅、照明不足、粉尘及机械尾气不能及时排出，从而造成隧道内粉尘浓度高、光线昏暗、能见度低，量测环境恶劣，量测精度难以保证。 ③测点容易破坏：采用收敛计或钢尺进行围岩收敛测量时，需要在隧道的初期支护中埋设监控点（挂钩）。隧道爆破、车辆通行、喷射混凝土及其他人为因素都可能造成挂钩的变形、移动、甚至破坏，不能真正反应围岩变形，给施工带来了较大的安全隐患。 ④监测点不一定具有代表性：利用收敛计量距断面布设有限，且在施工过程中由于布设的不便往往导致监测结果不具代表性。其次拱顶竖向位移布设点虽能基本反映出拱顶的变形，但由于测点布设困难，往往难以达到设计要求的天顶点。 三维激光扫描技术克服了传统数据采集方法中速度慢、人力要求高等缺点，在高层建筑、桥梁等方面已成功应用，精度可达0.6mm。然而对于隧道施工而言，由于施工环境恶劣、粉尘较多、照明不足，对三维激光扫描精度有一定的影响，因而有必要开展隧道工程中三维激光扫描监测及数据后处理关键技术研究，使其最终量测精度优于常规监测手段，满足隧道施工安全控制要求。 （2）建立针对隧道封闭空间的施工安全预警体系 隧道监控数据是进行隧道施工安全评估的基础，是施工安全的重要保障，因而监控数据的实时传输和及时分析反馈，是安全控制的重要环节。据统计隧道施工中大多事故皆涉及到掌子面的稳定性，同时由于隧道封闭空间内通讯信号难以覆盖，监控相关信息无法实时传输至控制中心，控制中心也无法及时将监测数据分析结果及预警