隧道安全監測方案精選(九篇)

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第1篇：隧道安全監測方案范文

Abstract： This paper， based on the construction of the tunnel， studies and analyses the blasting construction scheme in the tunnel construction， introduces the basic situation of the tunnel， the engineering geology and the hydrology geology， describes the key technical problems， such as blasting point， drilling and blasting design， blasting vibration monitoring， blasting data processing and so on， and provides reference for tunnel construction.

關鍵詞：爆破施工；鉆爆設計；振動監測

Key words： blasting construction；drilling and blasting design；vibration monitoring

中圖分類號：TD235 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）12-0232-03

0 引言

隨著“一帶一路”戰略的實施，中西部基礎設施建設規模逐步擴大，交通建設方面飛速發展，其中隧道里程所占的比例也越大。為保持我國經濟持續穩定增長，需設計及修建大量的鐵路、公路隧道。隨著隧道工程開發規模的不斷擴大，隧道修建時與已有隧道鄰近會增加新建隧道的工程爆破施工風險和施工難度。

關于隧道的施工爆破技術的現有研究中，李玉磊將爆破振動監測試驗數據同數值模擬結果進行分析對比后，提出了預留側向臺階土體的小間距隧道爆破施工工序；孫箭林采用ABAQUS軟件建模和青島地鐵二號線隧道工程實例情況提出了求施以最大進尺和爆破工法的極限距離，來減少進尺荷載的措施；醋經緯依托蘭州樞紐北環隧道上穿紅山頂隧道工程，綜合爆破振動理論、現場實測、數值模擬三個方面，研究小凈距空間交叉隧道爆破施工控制技術。

本文依托實際工程的基本情況，對爆破方案中的爆破要點、鉆爆設計、爆破振動監測、爆破數據處理等關鍵技術問題進行了闡述，為隧道建設工程提供參考。

1 工程概況

某隧道全長1126m，為單線隧道。其所在位置平均海拔440～560m，埋深最大和最小分別為220m和10m。進出口均位于斜坡上。洞身穿越兩斷層，2處節理密集帶。在建隧道與既有隧道相鄰最小間距42.07m，隧道位置及平面位置關系圖如圖1、圖2。施工時可能會發生坍塌、突泥、涌水等問題，同時需考慮對建成隧道的影響，施工技術復雜，施工難度大。

隧道施工范圍內地質土層主要為第四系全新統坡積膨脹土、寒武系片巖、片巖夾灰巖夾板巖，構造巖主要為壓碎巖、斷層角礫。隧址區洞身淺埋段為干溝，進、出口沖溝不發育，存在基巖裂隙水，構造裂隙水及巖溶水。在斷層帶段落，灰巖段為中等富水區，其他段為弱富水區。地下水Cl-含量11.7mg/L，SO42-含量71.1mg/L。

2 方案選擇

方案的可行性要符合實際情況，不適應進度或不經濟的方案應該直接予以剔除。考慮工程進度（見表1）和圍巖開挖費用（見表2）后，從控制爆破、機械開挖、靜態爆破和機械配合靜態爆破這四種方案中選取控制爆破施工方案。

根據表1可以得知，控制爆破方案開挖進度最快，可縮短工期。

根據表2可以得知，控制爆破方案開挖費用最少，可節約經濟成本。

綜合上述兩方面數據，可以得知此隧道出口臨近營業線采取控制爆破方案最為合適，故選取控制爆破施工方案作為此隧道出口臨近營業線的施工方案。

3 爆破方案

考慮臨近建成隧道資料、在建隧道開挖情況和建成隧道控爆方案專家意見，隧道開挖采用機械開挖隔震槽結合控制爆破的方式，減弱對既有隧道的爆破震動，爆破震速宜按5cm/s控制。隧道隔振槽深度不小于每循環開挖進尺，寬度不小于0.5m，確保既有隧道加固段落超前20m以上。

根據設計與實際情況Ⅴ級圍巖采用三臺階留核心土法施工。施工嚴格按照“先加固、后開挖、弱爆破、短進尺、強支護、勤量測、襯砌緊跟”的原則組織施工。開挖工序見圖3所示。

3.1 三臺階法開挖

Ⅴ級圍巖采用三臺階法開挖光面爆破時，采用楔形掏槽，周邊眼采用不耦合裝藥，裝藥結構見周邊眼采用裝藥和輔助眼裝藥結構圖，如圖4。

3.2 爆破控制要點

①采用光面爆破技術和微震控制爆破技術，嚴格控制裝藥量，以減小對圍巖的擾動，控制超欠挖，控制洞碴粒徑以利于挖掘機、裝載機裝碴。

②隧道開挖每個循環都進行施工測量，控制開挖斷面，在掌子面上用紅油漆畫出隧道開挖輪廓線及炮眼位置，誤差不超過5cm。并采用激光準直儀控制開挖方向。

③鉆眼按設計方案進行。鉆眼時掘進眼保持與隧道軸線平行，除底眼外，其它炮眼口比眼底低5cm，以便鉆孔時的巖粉自然流出，周邊眼外插角控制3°～4°以內。掏槽眼嚴禁互相打穿相交，眼底比其它炮眼深20cm。

④裝藥前炮眼用高壓風吹干凈，檢查炮眼數量。裝藥時，專人分好段別，按爆破設計順序裝藥，裝藥作業分組分片進行，定人定位，確保裝藥作業有序進行，防止雷管段別混亂，影響爆破效果。每眼裝藥后用炮泥堵塞。

⑤起爆采用復式網絡、導爆管起爆系統，聯接時，每組控制在12根以內；連接導爆管使用相同的段別，且使用低段別的導爆管。導爆管連接好后有專人檢查，檢查連接質量，看是否有漏連的導爆管，檢查無誤后起爆。

3.3 爆破標準

開挖斷面不得欠挖；炮眼利用率在95%以上，光爆的半壁炮眼留痕率Ⅴ級圍巖在80%以上；相鄰兩循環炮眼銜接臺階不大于150mm；爆破巖面最大塊度不大于300mm。

3.4 安全用藥量和炮孔裝藥量

依據《爆破安全規程》，可以初步計算隧道掘進爆破炸藥安全用量，確定循環進尺。

通過安全用量公式

計算得出不同距離下，在確保既有線隧道二次襯砌爆破振速V不大于10cm/s的條件下，最大起爆炸藥用量。當Ⅴ圍巖加強復合式襯砌R=38.76m，時Qmax=327.18kg，Ⅴ圍巖加強復合式襯砌R=60m，時Qmax=998.1kg。

3.5 非電毫秒雷管的選用

導爆管為非電起爆系統中的毫秒雷管1-7段，其間隔時間小于50ms；而7段之后，段與段起爆間隔大于50ms。根據隧道爆破掘進時，實際爆破情況表明起爆間隔大于50ms，爆破振動基本不疊加這一規律，現場爆破時采用分段起爆，保證同一段別雷管同時起爆炸藥用量均在安全用藥量范圍以內。

隧道Ⅴ級圍巖加強復合式襯砌每循環掘進0.6m。

3.6 微振爆破鉆爆設計

光面爆破周邊炮眼采用？準25mm小藥卷間隔裝藥，導爆管、導爆索、竹片用電工膠布與炸藥卷綁在一起，輔助眼采用普通裝藥，裝藥結構分別如圖5、圖6所示。

4 爆破振動監測

4.1 振動速度監測方案

新建隧道離既有線隧道較近，屬臨近既有營業線復雜環境下的隧道開挖爆破，且隧道地質條件復雜，巖性不一，爆破振動衰減規律變化不一致，因此，在試爆段需要對隧道爆破進行全程監測，其余地段每周進行復測一次。既有隧道線通車量大，新建隧道試爆期間必須在列車間隔時間進行，由于列車間隔時間較短，進入隧道安裝傳感器和測試儀器必須抓緊時間，提前聯系好監測單位、設備管理單位、各站段。結合隧道的開挖特點、施工方法、測試條件以及振速控制要求等內容，確定監測方案如下：

①將整個隧道分成洞口和洞身二部分，監測重點是洞口部分。

②將明暗交接洞口作為試驗段進行重點監測。進口段距既有隧道較近。試驗段選擇在進口段，試驗段監測內容包括：尋找該區域的爆破振動衰減系數k、α值，為爆破設計提供依據；監測既有隧道及其附屬結構的爆破振動安全，控制爆破振動速度低于10cm/s；監測洞口周邊建（構）筑物的爆破振動安全，控制爆破振動滿足振速控制要求。為準確獲得該區域的爆破振動衰減規律，傳感器安裝在既有隧道邊墻的拱腰部位，一次安設4個傳感器，傳感器之間的距離如圖7所示，這樣一次監測的隧道掘進長度為105m，所獲得的爆破振動衰減系數k、α值能正常反映本區域的場地條件。當開挖隧道的掌子面進洞后正式進入振動監控階段。洞口周邊建筑物的振動監測需要在保護對象附近安設傳感器，獲得該處的最大質點振動速度和主振頻率。

③洞身作為控制區域進行監測。進入振動監控階段，在既有隧道的邊壁上每隔50m安裝一個傳感器，每個掌子面前后共安裝4個傳感器，位置如圖8。每次爆破均進行遙控監測，每次爆破監測數據均通過無線數據傳輸進行收發，既有隧道的爆破振動速度控制在10cm/s以內。

爆破振動強度用介質質點的運動物理量來描述，包括質點位移、速度和加速度。但大量工程實踐觀測表明，爆破地震破壞程度與振動速度大小的相關性比較密切，故在實際測試中，大都采用質點振動速度作為衡量地震波強度的標準。本次測試采用質點振動速度作為主測試量，爆破振動頻率作為評價隧道洞身和附屬結構以及洞口周邊建筑物的輔助測試量。

爆炸引起巖石內部質點振動有垂直、徑向和切向三個速度分量，以往的測試數據表明，三個方向形成的合速度對爆破地震動起控制作用。因此，在本工程中，全部采用合速度作為測試量。

4.2 監測方法

以往隧道振動檢測結果表明，最大爆破振動速度通常出現在拱腰的位置處，因此將傳感器安裝在臨近開挖隧道一側的既有隧道的墻壁拱腰上，爆破振動記錄儀和無線發射裝置固定在距墻角1m高的邊墻上。傳感器在墻壁上安裝必須牢靠，安裝方法為在隧道壁上鉆孔，埋入螺栓，在孔中灌入水泥砂漿固定，在傳感器底部焊接螺母，利用螺母與邊墻處螺栓連接固定傳感器。為防止爆破振動記錄儀和無線發射裝置被損壞，在其外部罩一鐵皮方盒，鐵皮方盒錨固在邊墻上。測試時，準確記錄各傳感器距洞口的距離，以便根據爆區的位置，準確計算爆區與測試點之間的距離。

對洞口周邊建（構）筑物進行監測時，傳感器布置在需保護的建（構）筑物距爆區的最近點處；測點盡可能布置在基巖上，找不到基巖的區域將爆破振動監測點布置在壓實的路面上；準確測出測點的位置，確定至爆源的距離；所有傳感器用石膏粉牢固粘結在地表，傳感器至記錄儀的傳輸信號線長度小于5m，避免長距離的信號衰減。

4.3 監測數據的處理

①回歸爆破振動衰減規律

將收集得到的數據按下式進行回歸分析，找出該區域的爆破振動衰減系數k、α值。

式中：V―爆破振動速度最大值（cm/s）；Q―同段別雷管同時起爆炸藥安全用量（kg）；R―爆破區藥量分布的幾何中心至既有隧道邊墻的距離（m）；K、α―與地形、地質條件相關的系數。

②對比既有隧道的爆破振動速度是否小于10cm/s。

③判別被保護的建（構）筑物的爆破振動是否滿足要求。各種建（構）筑物的爆破振動安全判據，采用保護對象所在地質點峰值振動速度和主振頻率為指標，將監測結果與《爆破振動安全允許標準》數據進行對比，即可得到爆破振動是否對周圍建（構）筑物造成影響。

④將上述得到的數據及時反饋，指導爆破設計和施工。

5 結論

爆破控制技術是隧道建設施工中必不可少的技術，雖然只是整體施工中的一道工序，但對整個隧道工程極其重要。由于爆破控制技術具有技巧性、靈活性和因地制宜性，故需根據具體工程條件，制定合適的爆破控制方案。本文通過對隧道爆破施工方案的設計，為今后類似工程提供一些參考。

參考文獻：

[1]汪旭光.中國典型爆破工程與技術[M].北京：冶金工業出版社，2006.

[2]汪旭光.中國工程爆破與爆破器材的現狀及展望[J].工程爆破，2007（4）：01-08.

[3]黃選軍，梁進.鄰近營業線隧道小凈距控制爆破施工技術[J].鐵道建筑技術，2014（07）：01-06.

第2篇：隧道安全監測方案范文

關鍵詞：高速公路隧道；下穿；機場；監控量測

0 引言

一直以來，下穿問題的研究都是隧道建設者的重要課題。如何保障既有建筑物的安全，以及新建隧道的安全修建是這類工程問題的關鍵點。隨著數學、力學和數值模擬計算的發展[1]，對近接問題的研究越來越深入。為許多高難度的工程修建提供了有力的條件。國外一些學者研究了一些隧道下穿建筑的課題，并取得了不錯的成果，解決了許多技術難題，確保了工程的順利進行[2]。國內許多隧道專家在近接方面做了很多工作，總結了前人的研究成果，并提出了比較系統的近接力學理論，為解決下穿問題奠定了力學基礎[3~4]。雙孔分離式隧道正交下穿機場跑道，工程施工過程對機場建筑的影響是工程的難點。為保障機場的正常運營，避免造成重大的損失，應加強隧道施工的安全工作。控制地表沉降、拱頂下沉等工程參數，預防、避免重大安全事故的發生。

1 工程概況

某隧道工程位于某市城區，隧道采用雙孔雙向四車道布置型式，為左、右兩個分離式隧道。線路向北避開右側監獄，進入機場范圍，左、右線先下穿機場停車場、航站樓，然后正交下穿機場停機坪、機場滑行道、機場跑道，從機場邊坡的農田出地面，以路基型式連接另一面大道。

本工程范圍左線SZKO+000~SZK1+490.445，右線為SYKO+000~SYKI+486.798。道路采用城市主干道Ⅱ級標準，雙向四車道：設計速度為40km/H；建筑限界：隧道單向寬度（2×3.75m+2×0.25m+1.5m+0.75m）。

2 監控量測方案

安全是工程的生命，為保障工程建設順利進行，針對工程問題的具體性質，采取相應的策略，做到早發現、早治理，將危險從根源上清除，避免損失。根據工程的特點，對地表沉降、拱頂下沉等重要安全指標采取相應的技術保障措施，指導施工，確保工程安全。

2.1地表沉降

由于高速公路隧道下穿機場工程的特殊性，控制地表的下沉狀況，確保機場工程的安全是隧道修建必須保障的工程指標。如何控制隧道修建引起的地表建筑物下沉，尤其是對機場敏感建筑物的影響控制在允許的范圍內，是工程的難點和重點。做好地表下沉的測量作業，將結果應用在指導施工上，為工程的安全建設提供必要的指導。

地表下沉量測主要在隧道淺埋處、機場航站樓及下穿機場跑道范圍的地表建筑物和跑道進行，地表下沉量測應在開挖面前方（h+9）m處開始（h為隧道覆蓋層厚度），直到襯砌結構封閉，下沉基本停止時為止。根據觀測數據匯總表，繪制出主要沉降點的沉降過程線，它可以明顯地反映出沉降的趨勢、規律和幅度。沉降趨勢預報是沉降測量的重要環節；通過大量的沉降觀測后，獲得對地表沉降規律的理性認識，確定未來的沉降趨勢，這是確保地表建（構）筑物安全運營的可靠保證。

2.2拱頂下沉

隧道開挖后，由于圍巖自重和應力調整造成隧道頂板向下移動。拱頂下沉量是隧道安全的重要控制因素，做好拱頂下沉量的測量工作，根據測量結果指導施工工作是工程建設的重要環節。拱頂下沉量測斷面的間距為：Ⅳ級圍巖不大于25m，Ⅴ級圍巖應小于20m。圍巖變形處應適當加密，在各類圍巖的起始地段增設拱頂下沉測點1~2個。當發生較大涌水時，Ⅴ級圍巖量測斷面的間距應縮小至5~10m。各測點應在避免爆破作業破壞測點的前提下，盡可能靠近工作面埋設，一般為0.5~2.0m，并在下一次爆破循環前獲得初始讀數。初讀數應在開挖后12h內讀取，最遲不得超過24h，而且在下一循環開挖前，必須完成初期變形值的讀數。對監測結果進行分析，可以得出累計沉降、單次沉降等曲線，并可對其進行擬合，進而可以對其最終沉降做出預測，來指導施工。

2.3周邊收斂

周邊收斂量測和拱頂下沉量測應布置在同一個斷面，是衡量隧道開挖后圍巖變化的另一個重要參數。測量時將收斂計一端連接掛鉤與測點錨栓上不銹鋼環（鉤）相連，展開鋼尺使掛鉤與另一測點的錨栓相連。張力粗調可把收斂計測力裝置上的插銷定位于鋼尺穿孔來完成。張力細調則通過測力裝置微調至恒定拉力為止。在實施中，隧道開挖后在設計的監測點位埋置監測掛鉤，測量初始值，然后根據施工的進程監測收斂值，直到穩定為止。將量測結果進行分析，可以得出累計洞周凈空收斂與時間的關系曲線，對曲線進行擬合分析，可以對隧道洞室的最終變形進行預測，從而達到指導施工的目的。

2.4 地質勘探

在地下工程中，開挖前的地質勘探工作很難提供非常準確的地質資料，所以，在隧道過程中對前進的開挖工作面附近圍巖的巖石性質、狀態應進行觀察，對開挖后動態進行觀察。地質勘探主要目的：（1）預測開挖面前方的地質條件；（2）為判斷圍巖、隧道的穩定性提供地質依據；（3）根據噴層表面狀態及錨桿的工作狀態，分析支護結構的可靠程度。地質勘探包括洞內觀察和洞外觀察。洞內觀察分開挖工作面觀察和已施工區段觀察兩部分，開挖工作面觀察應在每次開挖后進行一次，內容包括節理裂隙發育情況、工作面穩定狀態、涌水情況及底板是否隆起等。初期支護完成區段觀察內容包括：噴混凝土是否產生裂隙或剝離，要特別注意噴混凝土是否發生剪切破壞的現象等。洞外觀察包括洞口及洞身淺埋段地表情況、地表沉陷、邊坡及仰坡的穩定、地表水滲透的觀察。

2.5 其他重要指標

隧道安全控制指標除了上述4個指標以外，還包括圍巖的位移、錨桿應力、后行洞襯砌鋼筋應力、圍巖與支護結構界面及初期支護與模筑襯砌界面壓應力等。這幾個主要是隧道結構的安全指標，其中，為了探明支護系統上承受的荷載，進一步研究支架與圍巖相互作用之間的關系，不僅需要量測支護空間產生的相對位移(或空間斷面的變形)，而且還需要對圍巖深部巖移進行監測和掌握。錨桿應力、后行洞襯砌鋼筋應力、圍巖與支護結構界面和初期支護與模筑襯砌界面壓應力主要反映支護措施的作用效果，屬可控認為可控因素，做好測量反饋工作，尋找相應的規律，最大限度地發揮支護作用，為地表建筑物指標控制工作提供更寬松的操作條件。

3 結言

針對工程的特殊情況，對地表沉降、拱頂下沉等工程重要指標進行嚴密監控，并及時根據測量結果進行分析，指導施工工作。地表沉降沉降等指標能合理反應隧道施工對地表建筑物的影響，監控方案科學、可靠。

參考文獻：

潘昌實．隧道力學數值方法[M]．中國鐵道出版社．北京：1995

K.W.Lo,L.F.Leung,S.L.Lee.H.Makino,H.Tajima,Field Instrumenta-tion of a Multiple Tunnel Interaction Problem,Tunnels & Tunnelling,July,1998

第3篇：隧道安全監測方案范文

關鍵詞：客運專線；隧道工程；監控量測；回歸分析；穩定性；動態控制 文獻標識碼：A

中圖分類號：U455 文章編號：1009-2374（2016）12-0092-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2016.12.043

1 工程概況

滬昆客專苞谷壟隧道位于湘潭市九華區，全長420m，下穿湘望公路，屬Ⅴ級圍巖淺埋隧道。其圍巖主要表現為：（1）黏土：含少量高嶺土及少量細圓礫，表層含植物根，具膨脹性；（2）粉質黏土：軟～硬塑，含少量礫石，表層含植物根，具膨脹性；（3）細圓礫土：灰黃色，中密，飽和，圓礫成分主要由砂巖組成，充填細砂及黏性土；（4）泥質粉砂巖：風化層都從全風化～弱風化不等，節理裂隙發育。全隧道最大埋深為29.86m，最小埋深為2.38m，在隧道施工過程中圍巖極易失穩、坍塌。

2 隧道監控量測的目的及內容

2.1 監控量測的目的

苞谷壟隧道監控量測的目的主要為：（1）通過對量測數據的分析，對在施工中即將發生的危害進行預警提示，可確保施工安全；（2）根據數據分析結果，指導施工內容，如支護參數選擇、開挖預留變形量及二襯施工等；（3）根據監控量測數據分析結果，可以優化設計支護參數，同時也可驗證設計支護參數的可靠性；（4）隧道施工過程中對周邊環境會產生相關影響，而通過監控量測可對其影響程度做出相應判斷。

2.2 監控量測的主要內容

苞谷壟隧道監控量測項目如表1所示：

3 隧道監控量測方案設計

3.1 監測點布置

3.1.1 洞內監測點布設。苞谷壟隧道采用雙側壁導坑法進行開挖施工，其觀測點布置如圖1所示：

3.1.2 地表監測點的布設。苞谷壟隧道地表監測點設于隧道開挖影響范圍內，每個橫斷面設置17個觀測點，間距為2.0m，以隧道中線對稱布置，且與洞內拱頂下沉和凈空變化量測在同一斷面內。

3.1.3 監測點布設要點。

第一，測點一般在距開挖工作面2m范圍內設置，測點埋設應牢固可靠，埋設完畢盡快測量。

第二，位移監控測量采用收斂計量測時，每次測點位置應固定，掛鉤應采用三角形掛鉤。目前隧道施工中常用的收斂計為機械式的收斂計和數顯式收斂計。測試原理：測試中讀得初始數值X0；間隔時間t后，用同樣的方法可讀得t時刻的值Xt，則t時刻的周邊收斂值Ut為兩次讀數差。即：

3.2 隧道施工監測點觀察

3.2.1 洞內觀察。

第一，在每次開挖后進行開挖工作面觀察。觀察中若發現圍巖情況異常，應及時進行記錄，并確定后序施工方案，若圍巖惡化，則應及時進行處理；觀察中可繪制掌子面地質素描簡圖，觀察完畢后及時進行完善，并判定圍巖等級，填寫相關記錄表等。

第二，在節理、裂隙發育的鑲嵌狀、塊狀脆性硬巖地段應重視觀察圍巖的節理、裂隙走向及發育程度，對易引起坍塌的巖塊及時加強支護措施。

第三，每天至少應進行一次對已施工地段的觀察，重點觀察噴射混凝土是否存在裂紋或脫落，鋼架是否變形、傾斜，錨桿是否松動，二襯是否存在滲水等，以判斷其工作狀態是否良好。

3.2.2 洞外觀察。洞外觀察的重點部位為洞口段和洞身淺埋段。洞口段觀察主要為洞口處邊坡、仰坡位移情況，是否存在裂紋等。洞身淺埋段觀察主要為地表是否存在下陷、開裂及地表水滲透情況等。

3.3 觀測數據采集及注意事項

3.3.1 凈空變化、拱頂下沉和地表下沉（淺埋地段）等量測項目應設置在同一斷面，苞谷壟隧道量測斷面測點數量如表2所示：

3.3.2 因隧道開挖后最初時間的變形及應力變化較快，因此宜在開挖支護完成后2h內完成收斂量測及拱頂下沉起始讀數的量測工作，其他量測必須在開挖之后12h內取得起始讀數，在噴射砼后、下次爆破前測取初讀數。洞內、外水準基點應與拱頂下沉和地表下沉量測基點建立聯系，應加強測點保護，防止損壞。

3.3.3 地表下沉量測必須至二襯結構封閉、下沉基本停止時方可結束。量測位置于開挖工作面前方，隧道開挖與埋深高度之和處開始，其量測頻率與拱頂下沉和凈空變化頻率一致。

3.3.4 每15d應進行一次隧道二襯沉降縫兩側不均勻沉降量測以及洞口段與洞口過渡段不均勻沉降觀測。洞內沉降縫處每側宜布設四個以上觀測點；洞口觀測點布設根據過渡段的情況而定，通過沉降曲線明確道床板施作時間。

3.3.5 各量測項目量測頻率按兩種方法進行確定，如表3所示。施工過程中，取量測頻率較高的作為實施的量測頻率。

3.3.6 變形基本穩定后，各項量測作業仍應繼續觀測2～3周時間。對于部分特殊圍巖，若位移長期沒有減緩趨勢，則應適當延長量測時間。

3.3.7 量測數據整理、分析與反饋必須符合下列

要求：

第一，數據量測結束后，必須由專人負責及時進行整理歸檔，同時繪制量測數據的位移與時間的時態曲線。

第二，量測數據時態曲線一般采用Excel進行繪制，但因量測誤差所造成的離散性，所繪制出的散點圖很不規則，分析較為困難。因此，必須對其進行回歸分析，以預測可能出現的位移最大值和變化速度。回歸分析使用的函數有：

苞谷壟隧道回歸分析中基本采用的是指數函數，因指數函數為非線性函數，因此對其兩邊取自然對數的方法轉化為直線函數lnu=lnA+（-B）/t，然后使用Excel數據分析工具庫中的回歸分析，計算出A、B值，代入指數函數中當t∞時，求出位移u的終值。

第三，數據異常時，應視具體情況進行支護加固或及時與設計聯系，確定加固方案，預防危險發生。

3.4 圍巖穩定性判別

圍巖穩定性的綜合判別，應根據量測結果按下列指標進行：

3.4.1 根據位移變化速度判定。（1）凈空變化速度持續大于5.0mm/d時，圍巖處于急劇變形狀態，應加強初期支護系統；（2）水平收斂（拱腳附近）速度小于0.2mm/d，拱部下沉速度小于0.15mm/d，圍巖基本達到穩定。

在苞谷壟隧道淺埋地段主要采用監控量測數據分析來判別圍巖穩定性。

3.4.2 根據位移時態曲線的形態來判別（如圖2所示）。（1）如曲線a中位移速率很快變小，時態曲線很快平緩，表明圍巖穩定性好，可適當減弱支護；（2）如曲線b中位移速率逐漸變小，即d2u/dt20，時態曲線出現反彎點，表明圍巖失穩，必須停止施工，分析原因，上報設計單位采取支護加強措施，以確保后續施工安全。

4 結語

結合滬昆客專苞谷壟隧道的設計資料、勘探資料和相關規范，較為科學合理地制定了適合現場施工的監控量測實施方案，保證了檢測數據的真實性和準確性。通過實時進行數據分析，判斷圍巖及支護結構的變形、穩定性能及發展趨勢，合理確定隧道二次襯砌施作時間，有效地指導了隧道施工，既保證了隧道安全、有序作業，又確保了上方公路的行車安全。

參考文獻

[1] 中華人民共和國行業標準：高速鐵路隧道工程施工技術指南（鐵建設[2010]241號）[S].北京：中國鐵道出版社，2011.

[2] 中華人民共和國行業標準：高速鐵路隧道工程施工質量驗收標準（TB10753-2010）[S].北京：中國鐵道出版社，2011.

第4篇：隧道安全監測方案范文

關鍵詞：隧道建設；安全；管理措施

太佳高速公路呂梁段，全長119.55km，共有隧道18座(其中：石質隧道2座、土質隧道16座)，單洞長45133m，占總里程的19.24％，寶塔山、架梁山、臨縣3號隧道為特長隧道，難度最大，且為全線的控制性工程。由于本項目地處山區，地形地貌地質非常復雜，建設工期又短，因此，如何安全組織管理好全線隧道工程建設顯得尤為重要。

1　加強培訓，落實責任

加強安全宣傳、教育和培訓，建設符合工程實際的安全生產文化；提高安全生產認識，認真做好技術培訓工作，包括光面爆破技術、濕噴混凝土施工技術、黃土隧道分部開挖法、隧道施工技術培訓等。不斷提高管理人員、操作人員的技術水平和安全生產知識。建管處根據有關安全生產的法律法規和規章制度，多次通過會議、文件及現場督導等多種方式，促使各施工、監理單位建立健全了安全管理組織機構和安全生產保障體系，落實各項安全生產措施，做好了隧道塌方、涌水、瓦斯、交通事故等各類事故應急救援預案，配備應急救援人員、器材、設備，應急救援預案按規定報監理單位批準并報建設單位核實，并進行了多次預演；各施工單位組織管理人員和作業人員進行了隧道開挖、噴錨支護、二次襯砌施工的崗前技術、安全培訓，建管處組織進行考試，考試合格后方可上崗；特種作業人員必須持證上崗。同時。將地質超前預報、洞內通風、鉆爆設計和爆破器材的管理、圍巖變形監控量測及初期支護、二次襯砌、防水堵漏、臨電管理等工作作為主要控制點，通過巡檢、專檢、旁站、指令、專題會議等手段進行監控；對預防坍塌、漏水、突泥、瓦斯爆炸事故措施的落實以及應急預案的審查和演練情況進行監控。

2　強化組織，規范現場

嚴格施工現場安全管理，強化安全管理隧道施工組織設計，把安全生產、危險源識別、評價與控制、應急救援預案等作為主要內容。對穿越斷層破碎帶、軟巖變形、膨脹土、富水黃土等不良地質地段編制專項施工方案。由項目經理、技術負責人和安全負責人共同組織編制，經監理部審核、建管處審查以及專家評審論證后實施，并由施工員、專職安全員進行現場監督。嚴格按照安全生產的相關法律法規、規章制度和現行隧道施工技術規范，對隧道的開挖、錨桿施工、鋼筋網加工及安裝、鋼支撐的加工及安裝、噴射混凝土、仰拱全幅施工、二次襯砌、隧道防排水以及隧道輔助措施等各分項工程進行了逐級交底工作。施工中，嚴格工序管理，規范作業流程，加強對進入隧道人員的管理，建立出入隧道登記制度。嚴格按照相關法律法規和規章制度對火工品進行管理，火工品專庫存放專人管理，雷管、炸藥、導爆索分庫存放，嚴格執行火工品的出入庫登記和使用登記制度。對納入合同的安全生產費用，必須保證足額投入，絕不允許挪作他用。

3　超前預報，實時監測

對隧道施工中可能出現的不良地質現象，結合隧道工程地質條件和指導性施工組織設計編制超前地質預報方案，明確隧道超前地質預報的方法、預報的內容、預報頻次、實施計劃，配備符合信息判斷、數據采集與處理、預報成果報告編制等技術要求的先進儀器和能夠勝任超前地質預報工作的技術人員。同時，將超前地質預報工作納入工序管理，嚴格按超前地質預報方案實施。超前地質預報顯示地質條件異常時，應及時采取措施，防止事故發生。

在上述前提下，將監控量測納入施工工序，制定詳細的監控量測方案。配備監控量測專業人員，并根據地質情況及時進行調整；建立最大日變形量和累計變形量的風險預警機制；嚴格按照規范要求布點量測，確保監控量測數據真實、準確、完整，及時對量測數據進行分析，根據分析結果調整支護參數。并及時反饋量測數據和分析結果，設計驗證后及時根據量測數據調整設計參數，隨時調整開挖輪廓、支護參數，根據量測數據指導施工生產。

4　嚴細程序，穩妥進洞

隧道進洞前，由建管處組織設計單位、技術專家組、監理單位和施工單位的相關人員參加，詳細調查洞口地質、地形特點，對洞口段100m范圍內每2m實測橫斷面，對洞頂沖溝發育情況進行掌握，并查看地質資料，做到心中有數。同時，結合隧道洞口的實際情況。每一個隧道洞口均進行了大管棚超前支護，短進尺、強支護、預留核心土、三臺階開挖支護的進洞方案。進洞施工專人負責監控量測，逐榀開挖，及時支護，進洞15m后仰拱封閉成環，并且在進洞前襯砌臺車進場，對洞口段盡快施工襯砌，確保了安全進洞。

5　嚴格工序，均衡推進

隧道施工既不能盲目追求單工序的超前，也不能單單把開挖進尺作為隧道進度的考核指標，而是應科學組織、嚴格工序。均衡推進。我們一是做好了開挖支護斷面上中下分部施工之間的工序銜接及質量控制，確保在各臺階分部轉換時隧道沉降、收斂變形受控，保證開挖支護安全順利進行；二是堅持以新奧法指導施工，開挖后立即初噴混凝土封閉，及時進行初期支護施工，縮短巖面暴露時間，充分發揮圍巖自穩能力，保證洞身穩定；三是堅持“仰拱超前，襯砌緊跟”，V級洞口段仰拱距掌子面不大于30m，二襯距掌子面不大于40m，不留隱患。

第5篇：隧道安全監測方案范文

【關鍵詞】： 鐵路隧道 施工特點 風險控制

一、前言

隨著中國經濟的快速發展，鐵路十二五規劃新線建設和投資，未來鐵路建設將以高速鐵路為主骨架的快速鐵路網按三個速度等級來建設。當前中國建成的鐵路隧道總長度已經超過7000km，在建鐵路隧道總長約4600km到2020年前，規劃建設5000座隧道，長度超過9000km，總量已經遠遠超過世界其他國家，目前大量的鐵路工程建設向西部等山嶺高原地區延伸，而由于隧道工程與其他工程相比具有其隱蔽性施工周期長，施工技術復雜性地層條件不可預見性周圍環境的不確定性等特點，加大了隧道施工技術的難度，再加上工期緊任務重，技術和管理力量不能充分保證，風險管理不到位，從而增加了施工過程中的風險性，如何提高鐵路隧道施工的安全風險管理水平，建立可操作性強又符合施工實際的應急搶險救援體系，是廣大鐵路建設者面對的課題，也是必須迅速解決的課題，這樣才能保證人民生命財產安全，才能適應中國鐵路規模大發展快的要求。

二、隧道施工安全風險管理的特點

（1）由于隧道開挖圍巖性質工程水文地質條件復雜，隧道施工的風險是客觀存在的；

（2）由于勘察設計資料有限，設計計算理論不完善和在隧道施工中會不可避免地遇到一些突發偶然事件等原因，使得隧道施工的風險具有發生的偶然性和大量發生的必然性；

（3）在隧道施工過程中，由于試驗數據離散性大，勘察報告提供的場地性質資料有限，地下情況的不可預知性，施工風險的可變性就更加明顯；

（4）由于隧道施工對場地周圍土體的擾動大，造成了對場地周圍建（構）筑物地下管網（線）居民生活和環境的影響，除本身的技術因素影響外，隧道施工還不得不與外部環境發生關系，這樣使得隧道施工風險不但具有內部因素的多樣性，而且還具有鮮明的層次性，同時也使得隧道工程風險更加復雜化。

三、軟弱圍巖隧道施工安全風險控制要點

軟弱圍巖一般是指巖質軟弱承載力低節理裂隙發育結構破碎的圍巖，工程地質特點有：巖體破碎松散粘結力差；圍巖強度低遇水易軟化；巖體結構面軟弱易滑塌而高速鐵路大斷面隧道較以往普通鐵路單線或雙線隧道開挖跨度大，高度更高受當前勘察技術手段限制，開挖前難以準確判定隧道（特別是長大或特長隧道）的地質條件和圍巖特性。因此，為保證軟弱圍巖地質隧道施工安全，在隧道施工中必須牢固樹立施工安全風險管理理念。

3.1軟弱圍巖隧道施工風險控制技術要點

（1）施工方案確定根據現場洞口地質地貌和開挖掌子面暴露出地質情況，詳細進行地質勘察水文調查及環境調查，并作出正確的施工方案和加固方案，選擇科學合理的工程措施。

（2）超前地質預報技術通過地質分析法超前水平鉆孔法物探法及特殊災害地質預測方法和手段判明掌子面前方的水文地質情況，并根據判斷和預報結果提出相應的預防和處理措施。

（3）圍巖監控量測按照現行鐵路隧道監控量測技術規程（TB10121-2007）的規定和要求設置圍巖量測點，準確掌握洞內水平收斂拱頂沉降和洞頂地表沉降的數值和速率，建立等級管理信息反饋和報告制度。

3.2軟弱圍巖隧道塌方風險預防與控制要點

如何提高軟弱圍巖隧道施工水平，預防變形和坍方，確保施工安全，其核心是抓住軟弱圍巖隧道工程特點。同時提出三超前四到位一加強施工技術關鍵環節即：三超前：超前預報超前加固超前支護；四到位：工法選擇到位支護措施到位快速封閉到位襯砌跟進到位；一強化：強化量測預防隧道坍塌從以下幾個方面進行加強：

（1）工程地質方面：軟弱不良地質隧道施工，應首先核對設計文件，詳細調查工程地質及水文地質情況，做好相應的準備，采取與之相適應的施工控制措施。

（2）采取正確的支護手段和方法：軟弱圍巖隧道施工本著寧強勿弱的原則，必須嚴格按照設計的初期支護參數進行施工，初期支護必須在隧道開挖后及時施作，及時封閉成環；特別是下部（邊墻）開挖后鋼架及時落底接長，及時封閉成環隧道內施工當斷面圍巖發生突變時，圍巖必須提高一級處理，設計單位對襯期支護參數要發生相應調整。

（3）采取嚴格的現場管理措施：現場工程技術人員首先要掌握領會圖紙設計意圖，熟悉施工技術規范和設計標準，正確指導施工嚴格要求每個作業人員遵守操作規程，按標準作業，規化施工同時，對于不良地質特殊巖土淺埋軟弱隧道施工過程中可能出現的重大地質災害等開展專項風險評估，并依據專項評估意見完善施工技術方案，改進和加強安全生產及防范風險的具體技術措施，制訂風險防范及突發安全事故應急預案等。

四、隧道施工應急救援技術

4.1應急救援預案的編制

由于隧道施工本身不可預見因素多，一旦發生重大事故，往往造成慘重的生命財產損失和環境破壞通過編制隧道施工風險事故基本應急預案，可保證應急預案足夠靈活，對那些事先無法預料到的突發事件或事故，也可以起到基本的應急指導作用，成為開展應急救援的底線應急救援預案經項目施工單位評審后，報建設單位和監理單位核查，并經項目第一負責人簽署。

4.2應急救援體系的建立和工作程序

嚴格遵守有關安全生產的法律法規和規章制度，建立安全生產保障體系，落實各項安全生產措施，加強和改進安全生產管理，成立安全應急救援組織機構，配備應急救援人員器材設備，一旦隧道施工現場災害事故發生后，應立即按規定啟動現場應急預案，成立現場救援指揮部并及時按程序上報現場救援搶險指揮部，建立應急救援指揮領導小組，由現場救援小組施救方案組量測監控。圍繞救援方案和總策劃的要求，開展相關工作。

五、安全風險管理措施

（1）建立隧道重大危險源管理臺帳，與施工進展同步實施施工風險動態管理在監控臺帳中明確風險危害程度預控措施各級管理責任人，注重現場施工管理，嚴格執行各項風險管理制度同時在每座隧道洞口樹立隧道施工風險告示，主要向現場作業告知各種風險描述應急預案現場緊急處置聯系責任人。

（2）建立風險監測和現場巡視機制根據風險評估報告，隧道超前地質預報工作主要針對軟弱地質及特殊地質災害突發地段進行全隧隨時探測預報實施方案是：掌子面的地質素描；長距離TSP203距離120m；超前水平鉆孔，不小于距離30m，超長炮眼3～5孔，距離4～6m；異常處富水斷層及巖溶發育層面增加地質雷達或紅外探水對于軟弱圍巖地質的隧道，監控量測工作必須緊跟開挖支護作業進行布點和監測使用徠卡全站儀可以精確測量變形參數，測量人員可以利用計算機快速對數據進行處理，指導現場施工此外，通過現場技術人員每天巡視檢查作業面地質情況，與風險監測結果相印證，提前識別和預測地質風險因素，保證施工安全。

（3）及時做好隧道優化設計工作由于地質條件的復雜性和不確定性，根據風險監控量測工作，準確分析量測數據，判定風險等級，做到巖變我變并及時上報圍巖變更。由于隧道地質情況復雜多變，工法轉換頻繁，且設計圖中地質資料與現場實際存在一定偏差，項目因地制宜采取了根據掌子面圍巖超前地質預報情況及監控量測情況等因素及時進行工法變更，采取最適合現有地質情況下的工法進行施工，保證施工安全和施工進度。

六、幾點結論

（1）結合軟弱圍巖隧道施工管理的特點和工程實例，對軟弱圍巖隧道施工安全風險管理技術理論和關鍵技術進行了深入的研究和論述，在工程實踐中采取風險控制和應急管理等技術措施和管理措施，主要是按照設計規范施工，技術措施工序工藝機械配置各種保障手段等要堅決做到位；不得擅自改變施工過程的開挖支護方式；嚴格認真做好超前地質預報工作和圍巖量測評估工作，從而降低了隧道施工安全風險。

（2）建立專家治理機制，隧道施工風險管理涉及面廣，包括施工安全風險識別、安全風險評估、安全風險管控等多方面在隧道施工中出現復雜重大的安全風險問題時，施工單位應該邀請科研院校工程技術專家組織評審，通過現場查看進行咨詢評估。落實施工期間的安全措施，既保證了隧道安全，又提高了風險控制管理水平。

（3）建議進一步增強工程保險與隧道施工過程的結合，鐵路隧道工程施工總是處于多種風險的環境之中，諸多的不確定性事件都會對工程預期目標產生影響和危害，并可能導致生命財產的損失。目前鐵路工程保險已經列入鐵路施工總價承包工招標文件中，施工單位通過花費高額購買工程保險，目的就是在施工過程中所發生的各種意外風險能得到保險保障，減少對施工企業的損失，當意外發生時將部分風險損失轉移給保險公司承擔。雖然隧道施工建設中實行了強制性保險，但是并不能意味著購買了保險，施工安全風險就降低了工程保險還具有不確定性，仍要經常注意各種潛在的風險征兆，如社會負面影響工期延誤善后處理等其他風險，所以不能全部依賴保險公司進行全部經濟損失理賠，項目仍然要采取各種有力措施，防止事故和災害的發生，并阻止受災后損失的繼續擴大，所以工程技術管理人員要熟悉和運用保險合同條款風險索賠的程序，爭取在工程理賠中取得更大的風險效益。

參考文獻：

[1]楊秀權，平正杰.復雜地質條件下長大隧道施工安全管理對策探討[J].

第6篇：隧道安全監測方案范文

關鍵詞:盾構施工;過河隧道;超淺覆土層;掘進參數;同步注漿

中圖分類號:U445文獻標識碼:A文章編號:1009-2374(2010)12-0167-02

一、概述

(一)工程概況

南京地鐵二號線一期工程莫愁湖站～漢中門站區間,從莫愁湖公園西北角(即莫愁湖站),由莫愁湖站沿漢中門大街向東,經蔚藍之都,以400m的半徑曲線向北拐,下穿秦淮河,過漢中門立交橋,進入漢中門站。莫～漢區間全線設計里程為:右線K11+210.508～K12+026.700,長度816.192m;左線K11+211.146～K12+026.700,長度828.869m。盾構機穿越秦淮河段處于圓曲線上,轉彎半徑R=400m,縱坡最大坡度為2.9%;設計里程左線為K11+807.216～K11+891.858,長度84.642m,實測為73m,管片序號為503～565;右線設計里程為K11+804.607～k11+899.540,長度94.933m,實測為73m,管片序號為496～560。

(二)工程地質

根據莫愁湖站～漢中門站區間的地質資料,結合該區域地質條件,秦淮河段上部覆土以淤泥質粉質黏土為主,下部以粉土砂性土為主。盾構過河段主要穿越地層為淤泥質粉質粘土,部分為粉土砂性土為主。土質的物理力學性質指標見表1:

表1 土質主要物理力學性質指標

土層名稱 抗剪強度 地基承載力標準值fx(kPa) 透水性

C(kPa) Φ(度)

淤泥質粉質粘土 8.9 12.3 85 不透水

粉質粘土 29.7 20 140 不透水

粉砂 4.0 29.7 105 微透水

砂土 7.0 16.6 110 微透水

二、工程重點及主要施工對策

(一)工程重點

盾構過河段覆土較小,且處于半徑R=400m圓曲線上。要求盾構掘進通過時對隧道線形、掘進參數和注漿壓力予以嚴格控制,以防因坍塌或擊穿覆土層引起河底漏水,保證盾構順利通過秦淮河。

針對本工程特點及各種不利因素,制定了各項應急預案,并進行了嚴格的審查,主要包括《盾構長時間停車應急預案》、《盾構穿秦淮河河堤應急預案》、《盾構穿越秦淮河河道應急預案》等。同時,對各項應急預案中的應急物資進行實物檢查,并將應急物資存放在現場操作區域范圍內,將險情控制在萌芽狀態。

(二)主要施工方案

1.確保設備良好。(1)停機點的選擇。盾構機穿越秦淮河前,必須選擇一個地層條件好、線型平緩、地面建筑物少、地下管線少的位置進行停機檢修。根據設計給出的平、縱斷面圖并結合現場的實際情況,莫～漢區間左線盾構的停機點選在:K11+787.216(距秦淮河20m)莫～漢區間右線盾構的停機點選在K11+784.607(距秦淮河20m)。(2)設備檢修項目。全面檢修盾構機及附屬設備,對盾構機存在的隱患問題徹底解決,為盾構機過秦淮河做好準備。其中包括:1)驅動系統檢查,如電機、油馬達、高壓油管等;2)電氣控制系統檢查,如電磁閥、接觸器、傳感器等;3)注漿系統檢查,如修注漿泵、清通注漿管路;4)渣良裝置檢查,如檢修泡沫泵、水泵,清通管路,使之保持暢通;5)運輸系統檢查,含皮帶機及電瓶車。根據中鐵隧道公司的意見,改造皮帶機,使之少落泥,尤其是電瓶車,保證剎車系統正常工作;6)盾尾排水設備檢查,改潛水泵為隔膜泵配潛水泵,利用原改造過的雙管路排除盾尾泥水。潛水泵為備用設備;7)氣壓設備按照3bar(0.3MPa)壓力進行保壓試驗,對氣壓設備的氣密性進行全面檢查;8)檢查鉸接密封、盾尾密封,保證各部位具有良好的密封性能。

2.控制掘進參數。(1)土倉壓力。在盾構機進入河段施工前對隧道軸線沿線的河底水深情況進行一次全面的測量,復核隧道覆土層的厚度。根據朗肯土壓力計算,盾構穿越秦淮河段所需的土壓力為0.11～0.14MPa,實際掘進過程中以土倉壓力傳感器值為準(0.18～0.20MPa),避免超挖或欠挖。(2)注漿量和注漿壓力。盾尾油脂及時加注以避免盾尾涌水,壁后注漿壓力控制為(0.2～0.3MPa),避免注漿壓力大于盾尾密封壓力時漿液殘留固結在密封區。加大注漿量,按理論值的150%～200%進行注漿。注漿壓力應保證足夠注漿量的最小值為準,一般為0.2～0.32MPa。盾構進入河床底部后,為防止隧道上浮,注漿量再根據隧道覆土厚度的變化進行調整。(3)掘進速度及出土控制。盾構進入河底后保持平穩掘進,減少糾偏,減少對土體的擾動,出土量保持為97%左右,減少土體擾動,保持土體密實。掘進速度控制為5.4 cm/min。(4)測量控制。盾構過秦淮河時,處于圓曲線上,測量人員應嚴格的按照設計圖紙,做好控制點,并將后視點設置在合理的位置,避免后視點的移動。(5)監控量測。為了確保安全,在原有監測方案基礎上,加密點的布置,加密監測頻率,提高變形控制標準,保證數據及時反饋,做到第一時間采取應急措施。

三、施工主要風險分析及應對措施

(一)施工風險分析

1.噴涌。地下水或者通過地層滲透的地下水沒有及時與渣土排出從而導致地下水壓力不斷增大是發生噴涌的主要原因。本區間過河段盾構穿越的地層主要以淤泥質粉質粘土為主,擾動后易產生滲水現象。當渣土與大量地下水混合成流體狀后進入土倉,隨著倉內壓力的增大,容易形成噴涌現象。

2.設備漏水。機械設備出現密封泄漏,如盾尾和盾體鉸接出現嚴重漏水。

3.因坍塌或擊穿覆土層,掌子面與河水連通。

(二)應對措施

針對上述風險問題,采取如下應對措施:

1.盾構穿越時,應保證盾構機平穩、快速的通過,盡量減少對隧道圍巖的擾動,降低渣土中水的比例,向土體中適當加入適量的彭潤土泥漿、高分子聚合物等改善渣土的和易性。

2.加強設備的維修保養工作。每日定時對設備進行檢查工作,避免機械故障帶來不必要的誤工。

3.加強管片拼裝質量防止管片滲漏水,保證過河段隧道管片不出現嚴重滲漏水,嚴格控制過河段的管片拼裝質量。

4.盾構機若密封不好應采取緊急措施。如對盾殼鉸接處可采取對緊急氣囊充氣先止住漏水,再對漏水處密封進行修復后對緊急氣囊泄氣,重新掘進。盾尾密封處如在河底發生較大泄漏,首先考慮多注盾尾油脂止水止砂漿,如情況仍無好轉,則盾尾密封刷可能已損壞。此時在河底已不大可能對盾尾刷進行更換,可從管片與盾殼間隙處塞入海棉條,暫時止住漏水,等盾構機過河到站后對盾尾密封刷進行更換。

5.施工過程中,加強監測,加強對河面觀察,并將監測信息、觀察情況及時反饋到掘進作業面,做到信息化施工。特別情況直接回報至應急小組組長。

6.掘進時若發現掌子面與河水連通,采取先暫時關閉出土閘門,在少出土或不出土的擠壓狀態下繼續向前推進,通過連通段后恢復正常掘進。必要時在河面拋填粘土袋,填壓漏水點。

(三)制定應急程序,準備搶險物資

1.編制切實可行的應急程序,成立應急組織。

2.現場備用的物資設備有:壓力傳感器、流量調節閥、注漿泵過濾濾芯、土壓傳感器、盾尾注脂壓力傳感器、油脂泵密封、電磁閥插座、電磁閥閥體、二次注漿設備、高效聚合物(可很好的改良渣土狀態)、海綿條、粘土及鐵鍬、編織袋、水泵、船等工具設備。

3.在河岸兩邊空曠處準備袋裝粘土,一旦河底發生坍塌立即向河底拋填袋裝粘土,確保盾構順利通過。

四、結語

1.在通過淺覆土河道的隧道施工中,要綜合考慮全線的地質、水文、地面構筑物,然后根據所選的機型與河道覆土、水文情況、航道要求采取相應的施工措施,安全施工并保證以后運營時的隧道安全。

2.采用土壓平衡盾構機進行河底淺覆土隧道施工時要驗算隧道上覆土的安全厚度。

3.淺覆土厚度不足時,河底注漿加固與設置抗浮板是有效措施之一。

第7篇：隧道安全監測方案范文

關鍵詞：監測，信息系統，數據管理，GIS[]

Abstract: In view of the traditional data management and monitoring system of simple model, the subway safety monitoring system is similar to that of the network function of GIS[1], in the system can import the map the visual display of the subway construction and operation, the distribution of monitoring objects and monitoring point spatial attribute data and monitoring data, which can improve the control ability, execution ability.

Key words: monitoring, information system, data management, GIS

中圖分類號：U231+.7 文獻標識碼： A文章編號：

引言

地鐵是一種獨立的有軌交通系統，不受地面道路情況的影響，能夠按照設計的能力正常運行，從而快速、安全、舒適地運送乘客。因此，地鐵將會成為一種有效緩解交通堵塞的城市交通方式。然而由于地鐵隧道建造在地質條件復雜、道路狹窄、人口稠密、地下管線密集、交通繁忙的鬧市中心,其安全問題不容忽視。地鐵施工期產生的位移、沉降和變形以及地鐵運營期產生的振動作用和周圍土體的長期沉降等都有可能造成嚴重的工程事故。由于地鐵施工及其運營監測工作的長期性，數據管理的復雜性以及監測信息技術的滯后性，所以，有必要開發一套既可應用于地鐵施工中監測數據的存儲、整理、分析、，又同時可以升級應用到地鐵運營期的數據管理以及反饋指導的信息化、自動化、網絡化的安全監測信息系統。

系統結構及其功能分析

數據采集與預處理系統

數據采集與預處理系統布設在地鐵施工與運營的各施工段和區間段上，由監測人員操控，根據施工單位，業主單位，設計單位，監測單位以及相關規范要求，采集監測數據，并對其進行計算預處理,得到相應的觀測成果數據。系統基于C/S(Client/Server)模式，其實現的主要功能有：

項目編輯功能:根據不同的量測項目要求需具備一定的項目編輯、工點編輯、測點編輯等部分管理功能。

基礎資料錄入功能：包括各勘察單位，測繪單位提供的地質數據和測繪數據的錄入。

監測數據錄入功能:監測數據錄入分人工手動錄入和儀器自動導入。

格式轉換功能:由于各個廠家的監測儀器數據格式和各個監測單位的報表格式的不一致性，所以為了統一相關的數據格式,系統需具有數據轉換的功能以及一些典型的坐標轉換功能。

監測數據審核功能:根據相關的限差要求，由專門的人員進行數據審核，剔除由于人為原因和儀器異常產生的粗差。

最后，所有數據審核合格后,上傳到數據服務器,由數據服務器綜合分析處理,向各方。

數據管理中心

數據管理中心布設在地鐵管理單位, 數據采集子系統采集數據并傳輸至數據中心服務器，然后進行集中管理和存儲,實現各施工現場監測數據的對比分析,以及監測信息的對外, 并對監測信息進行分析和長期保存，提高資源的共享水平，相關各方可以隨時隨地通過Intranet 或Internet網絡查詢自己關心的數據,并及時進行各方溝通。本數據管理中心是基于C/S和B/S（Browser/Server）模式相結合的方式開發,其主要實現功能如下：

工點布置功能：依據設計好的監測方案，完成系統工點的布置，并在數據庫中建立新建工程的測點數據表。

監測數據編輯及計算功能：根據用戶不同的操作權限，可以對數據進行修改，添加和刪除。利用現場量測的沉降、水平位移原始數據，導入數據庫進行平差處理。

監測信息的查詢功能：包括屬性數據查詢和監測成果數據查詢，同時可以實時生成各類報表,時程曲線,工況報告等。

報表與圖表生成功能：依據第三方監測單位上傳的實時數據，生成各時間段的檢測數據表格，以及各測點沉降過程線圖、水平位移過程線圖等直觀圖，同時生成數據報表。

網絡GIS[1] 功能：在系統導入的現場施工圖和地形圖上進行測點布置，并且能夠形象，準確地顯示各工點、各測點和各施工對象的數據資料,把監測資料、地質資料和施工圖動態顯示于地圖上,更加便于綜合分析。

報警與預測功能：依據系統設置的報警、預警的警戒值，系統會自動將報警測點以特殊顏色顯示在地圖上，并以短信或電子郵件的方式及時通知負責人。系統可以根據已有的監測數據，按照一定的變形模式，運用數理統計模型對當期監測數據進行分析，并預測各項監測數據未來的變化情況。

用戶權限設置功能：依據不同管理體系和用戶要求，設置相應的使用權限，可以有效的保證數據訪問的安全性。

系統升級與整合功能：通過網絡方式提示用戶升級信息，考慮建立系統自動升級功能。可以和業主單位的相關辦公信息系統，用戶網站和GIS軟件進行整合,建立一套綜合、完善的工程信息管理數據系統。

客戶端系統

客戶端系統分布于所有與地鐵施工，運營有關的單位或個人計算機上，使不同權限的客戶，方便的瀏覽和查詢數據中心存儲的及處理過的數據。本系統依據客戶種類的不同，開發方式是以C/S和B/S相結合，其實現的功能與數據中心有類同之處，只是操作權限不同。

客戶端系統所應具備的功能有：各期查詢功能、圖形圖表瀏覽功能、工程進度查詢功能、信息交流與反饋功能、預警功能、幫助功能等。此外客戶端也完成一部分數據對比分析與數據更新工作，這樣可以降低服務器負擔，提高系統工作效率。

系統開發環境與開發工具

地鐵安全監測信息系統主要建立在WINDOWS 操作平臺，以B/S和C/S想結合的模式進行開發，數據傳輸以有線為主，無線為輔的方式，利用VPN技術組網,數據中心采用ADSL專線，經Internet組網,達到數據傳輸的目的，并降低通訊成本，數據量負荷較小的傳輸則采用CDMA1X 無線技術。系統采用在Visual 開發環境中面向對象的程序設計語言Visual C++作為開發工具，web 服務器軟件使用目前最流行的Microsoft IIS，數據庫使用可以與Internet 相集成的Microsoft SQL Server 2000關系數據庫管理系統。

結語與展望

地鐵安全監測信息系統是集存儲、管理、查詢、分析于一體，并通過網絡通訊技術地鐵信息，同時進行反饋指導的綜合性信息管理系統。它可以直觀的展示地鐵施工和運營當中各監測對象和監測點的空間分布狀態、屬性數據和監測數據，其迅捷的判斷分析能力和動態的預報警功能可以提高現場控制能力，執行能力，并通過監測系統的主動控制約束各相關人員的責任心，提高所有人的安全意識，進而提高工程安全度和遠程監控的整體管理水平。地鐵安全監測信息系統的升級功能可以實現系統的可擴展性，隨著監測數據的積累，地質資料的完善以及視頻監控的普及，可以提高系統的分析預測能力，進而更加安全、可靠、有效的指導施工，預防地鐵事故，保證生命財產的安全。

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第8篇：隧道安全監測方案范文

Abstract： Pipeline leak detection and location technology is not only the core issue in pipeline safety study， but also the important part of public safety. This paper reviews the mainstream pipeline leak detection and location technologies in the world in three major areas： external detection， wall detection and internal flow state detection， and describes the mechanism， advantages and disadvantages and applicable conditions. Finally， combining with the status at home and abroad， a summary is proposed from three aspects： technology， economy and application， which thinks the internal flow state detection method will play a more and more important role in the future， especially the dynamic pressure wave method and acoustic method. Additionally the four key research directions of the internal flow state detection method are also disscussed.

關鍵詞： 管道；泄漏檢測與定位；動態壓力波法；聲波法

Key words： pipeline；leak dection and location；dynamic pressure wave method；acoustic method

中圖分類號：TE973 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）08-0007-05

0 引言

管道作為當今世界的五大運輸方式，憑借其高效、安全、經濟、便于控制和管理等多項優點，在長距離輸送油氣、供水、城鎮燃氣、工業裝置等領域占據了主導地位。但是由于管道老化（如腐蝕、材料失效）、地質條件變化（如滑坡、地震）以及第三方破壞等原因[1]，管道泄漏事故經常發生，輕則造成停工停產、資源浪費，重則會導致爆炸、火災等次生災害，造成管道附近的人員傷亡和環境污染。因此，對管道泄漏檢測與定位技術的研究具有極為重要的現實意義。

管道泄漏檢測技術眾多，分類方法也呈現多元化的特點。我國學者王桂增、葉昊等[2]人將基于檢測部位的差異將管道泄漏檢測方法分為管外檢測、管壁檢測和管內流動狀態檢測三類；羅馬尼亞學者Pal-Stefan Murvay等[3]從人類干預的程度出發將管道泄漏檢測方法分為全自動檢測、半自動檢測和人工檢測三種；Folga等[4]人將管道泄漏檢測方法分為直接檢測法和間接檢測法；美國學者Scott等[5]則提出了基于硬件和軟件的泄漏檢測方法。本文按照我國學者王桂增等人的分類方法來介紹目前管道泄漏的主流檢測方法。

1 管外檢測方法

管外檢測方法主要是在非開挖的情況下，采用檢測設備非接觸式的對管道是否發生泄漏進行檢測，目前方法有外部巡視法、線纜檢測法、光纖傳感檢測法、示蹤化合物檢測法、遙感檢測法、紋影成像技術檢測法和生物檢測法等。

1.1 外部巡線法

外部巡線法是管道泄漏檢測的早期方法，目前仍然活躍在許多行業當中，這種方法主要依靠有經驗的工作人員或者經過訓練的動物對管道進行巡線，通過感官器官判斷管道附近是否發生由泄漏造成的異常情況。這種方法的缺點是檢測速度慢且無法實現連續性檢測，并且不適用于有毒或者地理環境較差管道的泄漏檢測，但識別和定位準確度較高。

1.2 線纜檢測法[6]

線纜檢測法主要通過沿管道的外壁敷設對管道介質組分極為敏感的線纜來進行泄漏檢測和定位。該方法不僅檢測精度非常靈敏，還可以對管道進行實時監測，尤其針對小泄漏、滲漏具有良好的檢測效果。但是這種線纜造價昂貴，一旦檢測出泄漏，需要及時更換被污染的線纜，導致此方法具有極高的維護成本。

1.3 光纖傳感檢測法

光纖傳感檢測法與線纜檢測法類似，沿著管線敷設光纜并通過光纜兩端的光纖傳感器檢測的物理或化學特性變化來判斷管道是否發生泄漏或遭受到外部力量的破壞。常見的光纖傳感檢測法根據光纖傳感器的類型可以分為光纖溫度傳感器檢測法[7]、基于OTDR技術檢測法[8]、基于光纖干涉原理檢測法[9]和基于匹配光柵原理檢測法[10]。我國天津大學和重慶大學的相關研究人員在基于光纖干涉原理的檢測領域開展了長期研究，已在實驗室條件下獲得較好的效果。天津大學相關研究成果主要體現在周琰[11]、曲志剛[12]和張景川的學位論文中[13]，重慶大學相關研究成果主要體現在吳俊[14]的學位論文中。

1.4 示蹤化合物檢測法[15]

示蹤化合物檢測法是在管道內注入一定量的示蹤化合物，這種化合物實際上是一種無害、穩定且易揮發的惰性氣體。一旦管道發生泄漏，示蹤氣體就會隨管內介質泄漏到管外，被管道外部的探測設備所采集，應用氣相色譜的原理測定示蹤氣體的含量，由此確定泄漏位置。此法對小泄漏的靈敏度較高，但檢測周期較長，且需要在檢測過程中不斷加入示蹤氣體，花費較高，目前研究大多在實驗室完成，對于露天或埋藏較深的管道并不適用，而且管道所處的地質特性突變會對檢測結果有較大影響，因此現場應用較少。

1.5 遙感檢測法

遙感檢測法主要適用于氣體管道，包括兩種檢測方法：主動檢測法和被動檢測法。主動檢測法應用紅外發射器向管道發射特定波長范圍的紅外射線，利用泄漏時生成的氣體云團對特定波長紅外線的吸收原理，通過測量能量差來實現管道的泄漏檢測和泄漏定位[16，17]。該方法受環境因素影響較多，容易產生較高的誤報率。

被動檢測法一般利用熱紅外成像進行檢測，主要通過各種攜帶熱紅外探測器的載體對管道進行巡檢。熱紅外探測器對溫度反應靈敏，能夠識別0.05℃～0.1℃的溫差，分辨率高，空間分辨能力可達10-3rad，其長波紅外影像可穿透云層和煙霧。管道發生泄漏時，壓力差導致泄漏點溫度低于管道溫度和環境溫度，產生溫度梯度，利用熱紅外成像技術對管道附近環境溫度場的變化進行泄漏檢測[18]。此方法在環境溫度與管道輸送溫度有較大的溫差時精度較高，且不適于埋深較大的管道，因此很少有現場應用。

1.6 紋影呈像檢測法

紋影成像技術近年來被不少學者引入用來檢測氣體管道泄漏。由于不同氣體對光的折射率不同，當管外氣體混有天然氣時會導致光的折射率增高，光柵之間的光線產生偏移，形成紋影圖像，因此利用攝像機拍攝下來的紋影圖像能檢測管道是否發生泄漏，并能根據偏移量估算泄漏量。臺灣學者Ting等通過實驗驗證了該方法在管道壓力為5Torr時，可檢測出的最小泄漏孔徑為27.5μm，當管道壓力為1Torr時，可檢測出的最小泄漏孔徑為35.32μm[19]。紋影成像檢測與其它被動檢測技術相比，紋影成像技術具有靈敏度高、設備輕巧、使用方便等優點，但不能連續檢測泄漏，實時性較差。

1.7 生物檢測法

生物檢測法是由英國REL Instrumentation Limited公司的Jun Zhang于1997年首次提出，主要基于生物組分識別原理對管道內介質泄漏進行檢測[20]。近年來希臘學者Batzias等[21]人設計了一種天然氣管道泄漏檢測系統：該系統包括23個步驟和7個決策點，根據管道內輸送介質的成分選擇生物傳感器，利用專家經驗、相關文獻和項目信息等知識建立數據庫，采用模糊多重分析的方法對實時數據進行分析來判斷管道是否泄漏。生物檢測法分析步驟較為復雜，對傳感器的數量和類型要求較高，對于遠距離管道并不適用，但用來檢測危險系數較高的管段（如海底管道、跨河管道、跨隧道管道、廠內管道）較為適合，具備一定的發展前景。

2 管壁檢測方法

管壁檢測法主要有兩種思路：一種是采用加速度傳感器固定在管壁外側對管壁進行監測，一旦管道發生泄漏，泄漏聲波會沿著管壁傳播進而被傳感器捕捉；第二種是將搭載檢測設備的探測器從管道一端放入，探測器隨著介質向管道下游漂浮而下，不僅可以檢測出管道泄漏的位置，還可以觀察管壁的腐蝕和損傷情況。

2.1 聲發射檢測法

聲發射法[22-28]是目前研究最為廣泛的管道外壁檢測法之一，其原理是當高壓管道發生泄漏時，管內介質在巨大的壓差作用下從泄漏孔高速噴出，產生較強的噴射噪聲，該噪聲引起的管壁振動會向管道兩端傳播，在管壁外側安裝聲波傳感器或振動傳感器采集聲波信號，經過放大電路和模數轉換存儲到工控機中，通過人工智能算法對聲波信號進行分析完成對管道泄漏的檢測和泄漏點定位，該方法較其它檢測方法具有較高的靈敏度和定位精度。然而由于聲發射信號在管壁傳播衰減極快，只適合較短距離管道的檢測，不適合遠距離管道檢測。

2.2 管內探測器檢測法

采用管內探測器（也叫智能清管器）直接對管道內壁進行檢測，分析是否發生腐蝕或者破裂[29]。管內探測器是一種基于漏磁技術[30]或超聲波技術[31]，可在管道內部隨介質漂流的探測裝置。漏磁檢測是通過管內探測器上攜帶的永久強磁體磁化管壁并達到飽和，磁體兩極和管壁形成閉合的磁場，當管壁材質處于分布均勻且無缺陷的完美狀態，磁通不會從管壁外通過，反之若管壁由于缺陷產生變形則會產生漏磁現象，通過對漏磁場的空間分布、強弱大小進行分析可以確定泄漏點的位置。基于超聲波的檢測器主要包括智能球、主機、超聲波發送和接收器等部件。通過檢測器內部的集成計時器和速度計對數據進行分析處理達到泄漏定位的目的。超聲波技術是通過發射源向垂直于管道表面的方向（徑向）發送超聲波信號，管道內壁和外壁的超聲波反射信號被傳感器接收，利用超聲波的穿越時間和波速可以計算得到管壁的壁厚。當管壁存在缺陷時，超聲波穿越管壁的時間會縮短，可根據此規律判斷管壁是否發生缺陷，其檢測準確率和精度極高。管內檢測法適用于大口徑管線，可以進行滲漏檢測，其檢測效率高，一次可以進行長達12個小時的檢測，但是由于檢測過程需要在管道內部運行，無法采用GPS、地磁等外部定位的方法，關于此方面的研究正成為管道檢測領域的熱點。

3 管道內部流動狀態檢測方法

近年來，隨著信息化與工業化融合的不斷深入，基于遠程數據采集系統（如PLC、RTU等）可以實時采集并記錄管道的壓力、流量等流動狀態參數，基于各種數據挖掘理論能夠有效提取管道狀態特征，達到對管道泄漏檢測與定位的目的。目前該方法已成為管道泄漏檢測領域的研究熱點。

3.1 基于模型法

基于模型法[32-34]是利用管道中輸送流體的連續性方程、動量方程、狀態方程和能量方程進行機理建模，達到對泄漏量和泄漏位置預測的目的。由于管道輸送系統是一個非線性分布參數系統，所建立的模型為非線性偏微分方程，為便于求解，孫良等[35]采用差分法或特征線法等方法將其轉化為線性差分方程來進行泄漏判斷和定位。基于模型的方法可分為穩態模型法和瞬態模型法。

穩態模型法是通過搜尋管道的穩態壓力梯度拐點來預測泄漏位置。基于穩態模型的管道泄漏檢測方法計算簡單，已經在原油、成品油管道上成熟應用[36，37]，然而對于可壓縮性氣體，受輸送溫度和壓力的影響較大，因此穩態壓力梯度拐點很難獲取，加之穩態模型建模時需要進行各種簡化，導致此方法對輸氣管道的泄漏檢測和定位效果并不理想，目前國內外很少有相關文獻提及穩態模型法在輸氣管道泄漏檢測的應用效果。

瞬態模型法又分為實時瞬態模型法[38-40]和狀態空間模型法[41，42]，其中實時瞬態模型法雖然基于完整管道瞬態方程，但在定位上仍然采用類似于穩態模型法的算法，因此對于輸氣管道定位誤差較大；狀態空間模型法又分為觀測器法和狀態估計法，其中觀測器法與實時瞬態模型法的原理類似，只是通過狀態空間的形式表達管道模型。狀態估計法在管道內設置虛擬泄漏點，通過對比虛擬泄漏點、虛擬泄漏量與真實泄漏點所形成的壓力梯度關系進行泄漏點預測，但是該方法沒有考慮泄漏產生的瞬態信號的時間順序，因此仍然存在難以穩定定位的問題，此外基于模型的方法需要建立關于管道流動的較為準確的數學模型，其中流量參數至關重要，因此對于沒有安裝流量計的管道，模型法的使用則受到了限制。

3.2 基于動態壓力波方法

基于動態壓力信號的管道泄漏檢測方法主要包括壓力點分析法[43]、壓力梯度法[44]和負壓波法[45]。

①壓力點分析法：管道處于正常運輸工況時，管道進出口的壓力分布趨于平穩，當發生泄漏時壓降產生的擾動波向上下游傳播，導致管道沿線的壓力分布失穩，通過動態壓力傳感器獲取動態壓力變化信息，崔謙等[46]應用統計學原理分析獲取的壓力變化信息，當壓力均值低于預設門檻值時進行泄漏報警，通過上下游站點獲取壓降拐點的時間差和壓力波速進行泄漏定位。Schlaffman等[47]通過實驗證明壓力點分析法具有較好的檢漏性能，但檢測時需要準確捕捉泄漏發生時的瞬態壓力變化，所以無法檢測小泄漏。

②壓力梯度法：輸氣管道輸送介質的粘度系數、沿程摩阻系數及密度等參數都是溫度函數，在穩定流的理想條件（等溫）下，沿管道壓力梯度為固定斜率的直線，泄漏時泄漏點上游流量增大，壓力梯度增大，泄漏點下游流量減小，相應的壓力梯度也減小，壓力梯度由直線變為折線，形成的第二類間斷點即為泄漏點。對于非恒溫長輸管道，由于首末端溫差較大，導致沿程壓力梯度呈非線性變化，忽略熱力變化的簡化方法將產生較大誤差，甚至檢測結果無效。此外該方法不考慮管道內流體的可壓縮性，并假定管道進口到泄漏點處的壓降和泄漏點到出口處的壓降沿呈線性分布，因此針對長輸輸氣管道誤差較大，李俊華等[48]將壓力梯度法與逆瞬態法相結合，以管道泄漏點前后摩阻系數和泄漏流量作為優化控制變量，數值模擬仿真結果與真實測量值之差作為控制目標，基于遺傳算法對管道泄漏點前后的摩阻系數進行尋優計算，結合壓力梯度法對管道泄漏點進行迭代更新計算，取得了較好的現場應用效果。

③負壓波法：當管道發生泄漏時，泄漏點因輸送介質損失引起局部流體密度減小，導致瞬時壓力突降和速度差，瞬時壓降作用在流體介質上形成減壓波，通過管內流體向泄漏點的上下游傳播，傳播速率大小等于當地聲速值。通過安裝在上下游站點的壓力變送器實時采集壓力信號，捕捉泄漏時產生的瞬時負壓波完成泄漏檢測，同時通過計算負壓波傳播到上下游的時間差和介質的波速實現泄漏定位。精確確定負壓波波速和時間差成為負壓波法的關鍵因素，而負壓波的傳播速度是一個動態變化的物理量，受管道彈性模量、管壁厚度和管徑大小等因素的影響[49]，其中Yang等[50]提出了一種基于小波分析的管道泄漏定位算法，采用龍貝格算法對負壓波波速進行動態實時修正，然后通過二分法搜尋泄漏位置，并在中國天津某管道開展了現場試驗，定位相對誤差僅為1%。Beck等[51]提出了一種基于互相關分析的方法來確定負壓波傳播到上下游的時間差，其原理是：若互相關函數值不收斂并出現周期成分說明兩組信號具有同頻周期或包含周期成分；若互相關函數值近似等于零則說明二者不相關。管道正常輸送時，采集信號不相關，互相關函數值接近零；當泄漏發生時互相關函數值發生明顯波動且存在極大值，極大值處對應的延遲即為負壓波達到上下游傳感器的時間差，因此可通過互相關分析來進行泄漏定位。此外針對小泄漏產生的負壓波特征不明顯的問題，Hu等[52]提出了一種基于諧波小波（Harmonic Wavelet）分析的管道泄漏識別方法，首先對采集的負壓波信號進行諧波小波分解，然后通過時頻網格圖、時頻等高線圖和時頻輪廓圖來提取泄漏特征，從而達到在復雜噪音環境下仍能對管道小泄漏進行識別的目的。由于氣體是可壓縮性的，因此氣體管道泄漏產生的壓力拐點很難獲取，因此負壓波法在應用到氣體管道的泄漏檢測與定位時誤差較大。

3.3 基于管內聲波法

聲波法應用于管道泄漏檢測源于上世紀30年代，其原理是高壓氣體管道由于腐蝕等原因發生泄漏時，管內壓力平衡被打破，管內氣體從泄漏口處高速沖出產生噴注噪聲，除了伴隨壓力的變化外，還會激發持續的噴注噪聲信號，噪聲能量以聲波的形式沿管壁和管內介質向管道上下游傳播，由于聲波在管壁傳播過程中衰減極快，所以對于氣體管道通常將麥克風傳感器鑲嵌在管壁內以獲取管內噪聲信號。金浩等[53]對天然氣管道泄漏噪聲聲源及泄漏噪聲沿管內傳播規律進行了仿真模擬研究，研究表明泄漏聲波主要源于流場中的壓力脈動和速度脈動，四級子聲源為管道泄漏聲源的主要聲源；泄漏聲波中的低頻部分（

4 結論

綜上所述，基于管道內部流動狀態檢測方法特別是聲波法、動態壓力波法，在未來互聯網+時代具有較好的應用平臺、較高的準確性和較合理的經濟性，但理論上目前仍需在以下幾個方面加強研究：①進一步加強管道泄漏特征參數產生及衰減規律的研究。目前該方法缺乏相對應的泄漏發生機理、泄漏特征信號在管道內傳播衰減規律方面的研究，導致相關方法在實際運用過程中缺乏理論指導和先驗知識，因此有必要立足于理論分析，利用數值模擬和現場實驗方法，開展管道泄漏流場、聲場特征及傳播衰減規律等方面的研究，以完善基于管道內部流動狀態檢測方法。②加強管道泄漏特征信號特征提取方法研究。泄漏信號的能量主要集中在低頻部分，且經過管道遠距離傳輸后泄漏聲波能量衰減嚴重，泄漏信號極易淹沒在各種噪聲里，如何根據泄漏信號的特征制定降噪方案，最大限度剔除干擾噪聲對于泄漏識別和定位至關重要的意義。③探尋穩定、可靠的管道泄漏識別理論。目前管道泄漏識別方法主要基于單一參數或基于傳統DS融合理論實現多傳感器融合，由于管道外部環境的復雜性，加之管道多、變工況產生的干擾和傳感器的不完善性，導致現場應用效果并不理想。筆者認為建立多參數、多階次、高沖突下的泄漏識別模型是解決這一問題的關鍵所在。④缺乏精確的管道泄漏定位算法。目前的定位算法計算結果與真實值誤差較大，主要是由于定位公式中的波速往往被設置為固定值，且不考慮管內流體流速或將流速也看成為一定值（平均流速）。然而音速與管內介質流速均與溫度、壓力等參數密切相關，對于長輸管道，由于站間距較長，管段兩端的溫度和壓力相差很大，因此采用固定的音速值和流速必定會產生較大誤差。因此必須從理論上探尋音速、流速與管道熱力學參數之間的關系，建立動態環境下泄漏位置、時間差、音速、流速之間的關系方程，并尋求高精度的求解方法計算泄漏位置。在實際運用上，建議根據對象性質選擇其他方法配合聲波法或者負壓波法進行聯合使用，以保證系統的準確性和經濟性。例如，對于長輸天然氣管道，建議定期開展外部或內部檢測法；對于固定區域內的管道，建議使用遙感檢測或示蹤化合物檢測法配合使用。總之，管道泄漏檢測與定位技術未來仍是管道安全領域的研究熱點和難點，具有很廣闊的研究前景。

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