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老挝卡西隧道风险实时监测预警

一、项目概述

中老铁路是“一带一路”铁路走出去新建泛亚铁路中通道的重要组成部分,北起中老边境口岸磨丁,北连中国境内玉磨铁路、昆玉铁路到达昆明;南经老挝朗南塔、乌多姆赛、琅勃拉邦、万象省到首都万象市,长414.516㎞。项目按照中国铁路标准国铁I级设计,单线,客货混运,电力牵引,设计速度160km/h。本项目重难点工程主要为隧道,全线新建隧道75座,总长197.835km,以IV级和V级围岩为主,分别占比46.2%和32.5%,其中穿过断层69处,影响范围8338米;15座隧道岩溶发育长18.516公里。施工技术难度大,质量安全控制压力大,特别是国外隧道专业救援力量薄弱,难以应对可能出现的各类安全风险。

 

隧道施工

 

为此,在该项目的隧道施工中应用高风险工序和围岩变形的实时监测系统非常有必要,可以极大程度降低塌方风险造成的人员伤害和财产损失,有利于中国铁路走出去的安全管理和形象建设。

卡西隧道进口DK245+459-462.6段,V级围岩,∨c复合式衬砌支护,为三叠系紫红色泥岩夹砂岩,岩质极软全风化,泥质结构,无明显结构层,岩体破碎节理裂隙发育,整体湿润有渗水,自稳能力差。仰拱仰拱为I18钢架,间距0.6m。

 

二、监测难点及风险分析:

传统人工监测需要在隧道拱顶布设反光标签或者棱镜,拆装非常麻烦。本项目需要通过非接触式监测来解决这个问题。但非接触式监测在复杂的隧道环境中,除了振动干扰外,还会有较多的干扰,典型的是车辆及人员对激光束的遮挡和粉尘对激光散射的干扰。因此需要对干扰做出相应的处理,以提升监测数据的准确度和环境适应性。

 

三、监测系统达到的效果

本项目中采用了集变形及变形速率实时监测、数据自动解算、自动滤除施工干扰、超限声光报警、4G无线通信、视频采集及存储等功能于一体的实时监测预警器,主要实现以下功能:

  1. 自动监测:拱顶和边墙的累计位移及变形速率的自动实时监测;自动测量设备与隧道方向的夹角与水平面的倾角,进行数据解算; 自动判识施工机械/人员遮拦、灯光、震动等施工干扰;无需在监测点设置反光标,自动计算喷射混凝土粗糙表面的位移值;自带电池,无需布线,现场视频叠加变形数据后实时记录及传输;

  2. 多级预警:当监测数据没发生变动时,爆闪高亮绿灯;对应响起“嘀…………嘀…………”的警示音;当监测数据发生变化时,爆闪高亮黄灯;对应响起“嘀……嘀……”的警示音;当监测数据达到设置的阀值时,爆闪高亮红灯,对应响起“嘀…嘀…”的警示音;

  3. 本地存储:自带TF内存卡插槽,最大兼容512G内存卡;可在本机内循环存储数月的监测数据,保证断电断网时数据不丢失;

  4. 远程传输:设备可单机工作,也可将采集到的数据通过有线、wifi、4G的方式实时传输到监测云平台。满足不同环境的组网需求。

 

隧道现场施工隧道监测

 

施工现场隧道风险监测预警系统
隧道风险监测预警系统部分现场图

 

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