GPS隧道工程论文范文

GPS隧道工程论文范文第1篇

摘  要：车载瞌睡检测系统是一种内部设有GPS及通讯录，以数据准确可靠、全程跟踪、精细化以及便捷高效为特色的瞌睡检测系统。当驾驶员打着瞌睡驾驶时，该系统会自动通过AI人脸检测进行判断，将瞌睡状态及车辆所在位置等信息通知给中央控制中心或交通事故研究所，同时系统能够连接到外部求助中心的移动电话，以综合性和多层性方法防止事故发生。

關键词：人工智能;GPS;面部识别技术;疲劳睡眠检测

Research on the In-car Drowsy Driver Detection and Early Warning System Based on Artificial Intelligence

LIN Guijia， CAI Haiwen， ZHU Xianze， CHEN Daihe， LUO Haiming

（School of Computer Science， Jiaying University， Meizhou  514015， China）

0  引  言

在我国，每年因为疲劳驾驶发生交通事故的事例数不胜数。有数据显示，中国每年发生近20万起交通事故，死亡人数逾6万，其中因疲劳驾驶造成近3千人死亡。国家统计局的数据显示，2019年全国发生交通事故24.8万起，死亡人数为62 763人，其中因疲劳驾驶造成3 056人死亡，占4.9%，在北京其比例更高达总数的1/5。在世界范围内，交通事故中约85%是人的因素造成的，其中驾驶员疲劳驾驶因素占据较大比例。据美国国家公路交通安全管理局发布的数据，每年约有10万起交通事故是由驾驶员在驾驶过程中打瞌睡造成的，其中约1 500起直接导致死亡，7.1万起导致人身伤害。欧洲的情况大致相同：根据德国保险公司协会的数据，在德国高速公路上造成人员伤亡的交通事故中，约25%是由疲劳驾驶引起的。2019年，在美国进行的一项调查发现，有53%的被调查者曾在驾驶时打过瞌睡。人们很多时候不得不持续驾驶，持续驾驶容易导致身体疲劳，人们在疲劳状态下容易打瞌睡。生理学家研究表明，当睡意向驾驶员来袭时，会产生5至10秒的短暂型睡眠，此时驾驶员的眼睛虽然是睁开着，但是大脑实际已经是进入睡眠状态。因此，针对人们行车驾驶打瞌睡的问题，开发一种能有效遏制驾驶员因驾驶瞌睡发生事故的安全设备就显得非常迫切，这也是本课题的研究意义和价值。

1  原理分析

基于人工智能的车载瞌睡检测预警系统设计原理只要有以下几点：

（1）获取到图像信息是否为有效的信息，除去遮挡、清晰度不够无法判断的信息。车载瞌睡检测主要检测的是人脸信息，如图1所示，首先对人脸信息进行识别，如果是有效信息，则使用算法进行判断;如果清晰度不够，则重新获取人脸信息，再重新识别;如果无法检测到人脸，则重新获取信息再进行信息处理。

（2）可判断驾驶员是否真正的处于瞌睡状态：主要通过判断眼睛和嘴巴的闭合度和闭合时间来进行判断。分析在连续20帧内的眼睛的闭合情况，如果在连续帧内眼睛闭合，并且没有睁开，就发送“请醒醒”的语音提示;如果闭眼次数达到了20次，则发送“请睁大眼睛”的语音提示;如果嘴巴张开尺度过大的话，则发送“你疲劳了”的语音提示信息。

通过图2的面部标志我们可以很简单的来获取到眼睛所处的位置，每只眼睛共用了6个点来进行表示，其中，37-42为右眼，43-48为左眼。图3为眼睛闭合度示意图。

眼睛闭合度计算公式为：

（1）

眨眼次数在连续帧达到一定次数时才判定该驾驶员有困意。

（3）对用户请求进行负载均衡设计，让每一个请求能够分散地落在每一个服务器上，减少单一服务器的负担。目前的想法是设计一个轮询的算法，如图4所示，首先按权重排序，然后接受请求，再建立连接。如果建立成功，则权重减重新排序，然后结束;如果建立连接失败，则进行相应标志置位，然后all down，如果是，则恢复初始状态，结束;如果不是，则重新接受请求。

（4）使用深度学习算法对人脸模型进行优化。目前的想法是通过卷积神经网络来进行优化，其结构如图5所示，首先输入图片，通过卷积层1分析图片，然后通过池化层处理;再通过卷积层2分析图片，再一次通过池化层2处理图片;然后再分别进入全连接层1、全连接层2然后得到分类结果。其中在卷积神经网络中最重要的就是过滤器，它可以将当前的层神经网络上的一个子节点矩阵转化为下一个单位节点矩阵。

（5）获取车辆位置信息。当打着瞌睡驾驶时，系统会自动通过AI人脸检测进行判断，将瞌睡状态及有关车辆所在位置信息通知给中央控制中心或监控中心。如图6所示，首先系统进行初始化，如果失败，则MCU进入低功耗，提示用户重启;如果初始化成功，则接受位置命令，调出监控中心号码，读取GPS信息，将GPS信息通过短信发送到中心。如果未收到GPS信息，则提示用户错误。

2  实施方案

2.1  实施人群

实施人群主要为中长途汽车驾驶员。

2.2  计划阶段

2.2.1  理论阶段

查阅Python相关的资料，学习车载程序的相关理论知识，了解并分析该系统的原理，小组讨论出可行性，提出算法的方案及功能如何实现，确定我们所采用的技术。

2.2.2  开发阶段

本系统开发分为三个阶段：

（1）开发出程序原型，在PC端进行测试效果，检测并优化以及对程序进行调整，测试完移植到电脑中进行实际测试。

（2）本程序内部设有GPS+AI人脸检测，连接服务器，在驾驶员打瞌睡驾驶时将瞌睡驾驶状态及有关车辆所在经纬信息通知给中央控制中心。

（3）建立相关的MySQL数据库，储存车辆经纬度信息，运用Dubbo服务框架，可视化车辆的位置信息。

2.3  技术支持

本方案设有六种技术支持，分别是Python编程语言、Dlib库、OpenCV（开源计算机视觉库）、GPS、MySQL数据库、Dubbo服务，下文对这六种服务逐一进行介绍：

2.3.1  Python 编程语言

在国外利用Python做科学计算的研究机构日益增多，因为Python语言拥有简洁性、容易阅读性以及可扩容性等显著优势。例如SciPy、NumPy和matplotlib这3个十分经典的科学计算扩展库，它们分别为Python提供了数值运算、快速数组处理以及绘图这三种强大功能。因此由Python语言及其众多的扩展库所构成的开发环境非常适合工程技术、科研人员进行处理实验数据、制作图表、开发科学计算应用程序等工作。

2.3.2  Dlib 库

Dlib库包含了機器学习的很多算法，是一个机器学习的开源库，他的使用方式非常简便，直接包含头文件即可使用，并且Dlib不依赖于其他库（自带图像编解码库源码）。Dlib是一个使用现代C++技术编写的跨平台的通用库，遵守Boost Softwarelicence。目前Dlib已经被广泛应用在机器人、嵌入式设备、移动电话以及大型高性能计算环境等行业和学术领域，这充分地说明了Dlib可以帮助使用者创建许多复杂的机器学习方面的软件来帮助解决使用者的实际问题。Dlib有以下主要特点：

（1）可移植代码：代码符合ISOC++标准，不需要第三方库支持，支持win32、Linux、MacOSX、Solaris、HPUX、BSDs和POSIX系统。

（2）线程支持：提供简单的可移植的线程API。

（3）网络支持：提供简单的可移植的 SocketAPI和一个简单的HTTP服务器。

（4）图形用户界面：提供线程安全的GUIAPI。

（5）数值算法：矩阵、大整数、随机数运算等。

（6）深度学习算法。

（7）图形模型算法。

（8）图像处理：支持读写WindowsBMP文件，不同类型色彩转换。

（9）数据压缩和完整性算法：CRC32、Md5、不同形式的PPM算法。

（10）测试：线程安全的日志类和模块化的单元测试框架以及各种测试assert支持。

2.3.3  OpenCV（开源计算机视觉库）

该库是用C和C++语言编写的，可以在Windows、Linux和Mac OS X系统上运行。该库的整个代码都经过了优化，计算效率非常高，因为它更关注于为实时系统设计一个开源库。OpenCV是用C语言优化的，在多核机器上运行得更快。近年来，OpenCV在入侵检测、目标定位、人脸识别、人脸跟踪等领域发挥了重要作用，这些只是其应用的冰山一角。

2.3.4  GPS

整个GPS系统分三大部分：地面站、卫星、接收机。地面站负责监控，通过接收和测量各种卫星信号，他们计算出卫星的轨道，并将轨道信息发送给卫星进行传输。卫星负责以无线电的形式向地面发送信号。norbit和来自卫星信号的其他信息，并通过c计算。

2.3.5  MySQL数据库

数据库（Database， DB）是按照数据结构来组织，存储和管理数据的仓库。典型特征：数据的结构化、数据间的共享、减少数据的冗余度，数据的独立性。

关系型数据库：使用关系模型把数据组织到数据表（table）中。现实世界可以用数据来描述。主流的关系型数据库产品：Oracle（Oracle）、DB2（IBM）、SQLServer（MS）、MySQL（Oracle）。

数据表：数据表是关系数据库的基本存储结构，二维数据表有行（Row）和列（Column）组成，也叫作记录（行）和字段（列）。

2.3.6  Dubbo 服务

Dubbo是一个分布式服务框架，致力于提供强大而透明的RPC远程服务调用系统和SOA服务治理系统。简而言之，Dubbo是一个服务框架。如果没有分布式需求，则不必使用它。只有当它是分布式的时，才需要像Dubbo这样的分布式服务框架，它本质上是一个服务调用的项目。

换句话说，它是一个用于远程服务调用的分布式框架，其核心部分包括：

（1）远程通信：它提供了基于长连接的各种NiO框架的抽象封装，包括“请求—响应”模式的各种线程模型、序列化和信息交换方法。

（2）集群容错：基于接口方式的透明远程进程调用，包括多协议支持、软负载平衡、容错、地址路由、动态配置等集群支持。

（3）自动发现：基于目录服务，服务用户可以动态查找服务提供方，使地址透明，并允许服务提供商平稳地添加或减少计算机。就像调用本地方法一样，调用远程方法时可以轻松配置且无API入侵。

（4）软灰尘补偿和容错功能可以取代F5和intranet上的其他硬件负载平衡器，以降低成本和单个点。

（5）服务被自动注册和检测。不再需要写入服务提供商的地址。注册中心向服务提供商的IP地址询问接口名称，并可以轻松添加或删除服务提供商。

（6）Dubbo的体系结构图如图7所示。

2.4  主要算法代码

下文为主要算法代码：

# 垂直眼睛坐标

A = dist.euclidean（eye[1]， eye[5]）

B = dist.euclidean（eye[2]， eye[4]）

# 水平眼睛坐标

C = dist.euclidean（eye[0]， eye[3]）

# EAR计算公式

EAR = （A + B） / （2.0 * C）

return EAR

A = dist.euclidean（mouth[13]， mouth[19]）

B = dist.euclidean（mouth[14]， mouth[18]）

C = dist.euclidean（mouth[15]， mouth[17]）

# MAR计算公式

MAR = （A + B + C） / 3.0

2.5  已有成果

本研究已取得一定的成果，如图8～13所示，當前已经完成了对眼睛闭合度算法的设计，疲劳驾驶状态算法有效性的测试，对车辆数据可视化的设计，当天疲劳驾驶时间段数据可视化的设计，车辆驾驶员个人信息展示和对车辆所处于位置的地图界面设计。

3  结  论

通过对驾驶员脸部进行识别获取到脸部图像，判断获取到图像信息是否为有效信息，除去无效信息。然后对图像信息进行算法计算，判断眼睛的闭合度和闭合时间，进而来确定驾驶员是否打瞌睡，并实现对其打瞌睡情况进行报警，对其信息进行上传保存，获取车辆位置信息，当驾驶员打着瞌睡驾驶时，系统进行判断并将瞌睡状态及有关车辆所在位置信息通知给中央控制中心或监控中心。通过对这些数据的实时监控，以及对这些数据的分析、可视化，能够提醒驾驶员安全驾驶，让驾驶员生命更加有保障。

参考文献：

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[4] 栾柱晓，唐琎，郑群英.一种改进的人眼模板匹配算法 [J].计算机系统应用，2009，18（12）：75-78.

[5] 孙洋，孙新宇，李珺珺，等.基于Dlib库的驾驶员疲劳及心率血氧检测系统设计 [J].电子技术与软件工程，2021（2）：108-110.

[6] 赖力潜，余星洁，曾晓勿，等.大数据校园招聘平台设计及初步实现 [J].电子技术与软件工程，2021（5）：184-186.

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[8] 黄子豪，孙沐阳，时田野.基于Python与OpenCV的人像检测和识别的研究 [J].电子测试，2021（13）：79-80+124.

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[10] 王琪，卢军.基于Dubbo的分布式能效管理系统的设计与实现 [J].电子设计工程，2018，26（11）：174-178.

作者简介：林桂佳（2001—），男，汉族，广东揭阳人，本科在读，研究方向：软件工程;蔡海文（2001—），男，汉族，广东茂名人，本科在读，研究方向：软件工程;朱贤泽（2000—），男，汉族，广东汕头人，本科在读，研究方向：软件工程;陈代荷（2001—），女，汉族，广东清远人，本科在读，研究方向：地理科学;通讯作者：罗海明（1987—），男，汉族，广东梅州人，讲师，硕士，研究方向：思想政治教育、计算机科学与技术。

GPS隧道工程论文范文第2篇

【摘要】 本文通过对移动通信无线信号传播特点的分析，结合高速公路无线信号覆盖的特点。通过对高速公路隧道无线覆盖各种场景的分析，设计出了高速公路各种隧道场景下的移动通信对应的实施方案。对高速环境下信号覆盖的、重点、难点问题进行分析，提出高速公路移动通信无线信号的场强问题、切换问题、多普勒频移问题，并提出了解决方案。

【关键词】 移动通信 高速公路 隧道 泄漏电缆 多普勒频移

一、前言

据统计，至2012年年底，中国高速公路的通车里程已到96000公里，是世界上规模最大的高速公路系统。高速公路移动信号覆盖是实现无线网络无缝覆盖的一个重要组成部分。是各运营商提高综合竞争力的一个有效手段。在我国公路隧道占比非常高。特别是高速公路途经山区地段，占比会更高。隧道占整个干线50%以上。所以，隧道的有效移动通信信号的有效覆盖对于高速公路的覆盖来说至关重要。

本文结合山区各种隧道无线覆盖的特点，对各种隧道覆盖信号源选择、天馈系统选择、传输方式选择等方面的优缺点进行对比分析；对高速公路环境下应该重点考虑的几个问题进行探讨。提出了4种典型隧道场景的覆盖方案。希望能对移动通信隧道无线覆盖的工程建设规划和优化工作起到借鉴作用。

二、高速公路隧道覆盖的特点

隧道的结构特点决定了其需要的覆盖特点：（1）洞内空间狭长，会产生多重折射，还要考虑车体的阻挡；（2）信号纵向延伸对覆盖要求高；（3）高速公路用户数较少，信号覆盖主要以连续通话为目的；（4）隧道出入口可能为切换边界。

三、隧道的移动通信信号的无线传播特性

隧道可以看做一管道，信号传播是隧道壁反射与直射的结果，直射信号为主要分量。ITU-R提出室内覆盖适用的传播模型，此传播模型对隧道内无线信号覆盖也有效，公式为：Lpath=30lgd+20lgf+28dB d：距离（米）、f：频率（MHz）；

隧道中不同距离的路径损耗：

四、高速公路隧道无线覆盖基本方案

（1）洞内分布系统方案：天馈系统安装于隧道内。适用于长隧道，空间不够宽敞隧道或有较大弧度隧道。此方案结构：信号源+天馈分布系统。（2）洞外无线投射方案：天馈线系统安装于隧道外。适用于中隧道、短隧道。且隧道内较为宽敞。没有弧度。此种方案结构：信号源+定向天线系统。（3）泄漏电缆方案：泄漏电缆安装于隧道内墙体。适用于超长隧道，或隧道内比较狭窄。方案结构：分布式基站+泄漏电缆系统。

五、高速环境下几个重点问题分析

5.1 信号覆盖的场强分析

5.1.1 隧道内侧定向天线覆盖方式

在隧道中无线电波传播时具有隧道波导效应，信号的传播是由墙璧反射与直射信号几何叠加的结果，直射信号为主分量。此方式是指将天线安放于隧道口或隧道内侧，如果距离隧道口外有一定的距离，会有所偏差。

5.1.2 隧道內安装泄露电缆覆盖方式

通过缜密的理论计算和大量的工程实际验证可以得出如下结论：信号源功率单方向覆盖（信号源放置在覆盖区域一端时）的覆盖距离稍大于2倍信号源用功分器分开时，双方向覆盖（信源放置在覆盖区域中部向两个方向进行覆盖）的距离。

5.2 隧道内/隧道外切换分析

隧道内的小区切换分析：如果隧道长度过长。需要采用两个或两个以上的小区进行信号覆盖。手机用户经过隧道的中段时，接收到的原小区信号强度逐渐减弱，目标小区的信号强度逐渐增强。不会有信号突然消失的情况，这样可避免移动台因切换判决时间不足造成掉话的问题。

隧道内、隧道外的小区切换分析：在实际无线网络中，实现内外小区重叠有两种方法。一是把隧道外信号引入至隧道内。二是把隧道内信号引至隧道外。由于室外无线信号复杂，可靠性不够高，工程中多数采用延伸隧道内无线信号的方法，使得隧道口与隧道外一定距离内的信号一致，高速环境下在切换方面应该着重考虑。

5.3 高速条件下多普勒频移问题

5.3.1 多普勒频移概念

快速运动的移动台会发生多普勒频移现象。使用定向天线方式顺着铁路沿线覆盖信号时。频率偏移公式如下：fD=V*cos I/X=V*COS I/（c/f0）

fo：工作频率；fD：最大多普勒频移；V：移动台的运动速度

频移大小和运动速度成正比，运动速度越快频偏越大。（1）MS靠近和远离基站，合成频率会在中心频率上下偏移。（2）MS靠近基站，波长变短，频率增大。（3）MS远离基站，波长变长，频率减少。（4）高速载体上的MS频繁改变与基站之间的距离，频移现象非常严重。

5.3.2 多普勒频移的克服

可以采用增强AFC算法应对多普勒频移：（1）AFC是针对快速移动的特点设计的基站频率校正算法；（2）通过快速测算由于高速所带来的频率偏移，补偿多普勒效应，改善无线链路的稳定性，从而提高解调性能。

六、高速公路隧道覆盖方案实施

6.1 洞内分布方案实施

天馈系统装于隧道内。适用于长隧道，空间不宽敞隧道或者有较大弧度的隧道。

6.1.1 隧道覆盖的信号源选择

需要解决隧道覆盖。信号源与分布式系统是必须要的。隧道覆盖需要根据隧道附近的无线覆盖状况及话务、传输、现网设备等情况来决定隧道覆盖所采用的信号源。通常信号源类型有以下几种：微蜂窝基站、宏蜂窝基站、直放站等。

（1）微蜂窝基站。对于公路隧道覆盖来说，由于话务量小，宏蜂窝基站作为信号源较为少用。微蜂窝使用的较多。使用微蜂窝基站的优点是：所需配套设备少，所需设备空间小，总的投资费用低。新建的微蜂窝基站可以增加系统容量，相比较直放站来说，输出功率更大，覆盖范围更广。缺点：用户享受的信道资源较少、需要电源到位、传输资源，扩容需换设备。目前比较常用的是BBU+RRU的DBS3900分布式基站。（2）直放站。如果在需要覆盖的区域附近的网络容量足够，不必增加新的容量，且在附近有较好的GSM信号可以利用（满足直放站对施主信号电平大小的要求，如-70dBm），则可采用无线直放站作为隧道覆盖的信号源。在实际工程之中，要根据覆盖的隧道附近覆盖状态，隧道长度，建站条件，基站分布，话务分布等因素选择一种合适的信号源。

6.1.2 传输方式的选择

高速公路隧道一般都位于大山之间，林密山高，通信传输是个重要问题。一般可以采用如下三种传输方式：

（1）无线移频传输（传输射频信号）。安装无线移频覆盖端设备，需要的较少的馈线，造成的干扰也少，在网络中设计更加灵活。在铺设传输光纤资源不便或者其他特殊情况下，还可以采用无线移频直放站使得移动TD-SCDMA信号在隧道里得以延伸。隧道内电磁环境比较好，采用此方式能取到良好的效果。（2）光纤有线传输（传输射频信号）。优点：传输的稳定性更好，在隧道内安装的馈线减少可使用更细的馈线，施工更方便。（3）微波传输（传输基带信号）。除了移頻传输和光纤传输方式之外，还可以选用微波传输。优点：建设速度快，受地物地貌等环境影响较小。缺点：受气候影响，信号传输质量会有波动，易遭雷击，维护工作量大。

6.1.3 隧道覆盖天馈线系统的选择

（1）同轴电缆无源分布式天线系统。同轴电缆无源分布式天线覆盖的方案设计较灵活。价格相对较低、安装方便。同轴电缆的馈管衰耗较小。天线增益选择取决于安装条件限制。条件允许下，可选用增益较高的天线，覆盖距离会更远。其简化方案是用单根天线覆盖隧道。对较短的隧道覆盖来说成本最低。对短隧道，可以在隧道口或延伸至隧道内用定向天线（如八木天线或短背投天线）进行信号覆盖。（2）光纤有源分布式天馈系统。在有些复杂的隧道环境中。可采用光纤馈电有源分布式天馈系统来代替同轴电缆无源分布式天线系统。其优点是：在室内安装的电缆数较，可以适用更细的电缆，采用光缆可避免电磁干扰，在较复杂的网络中设计更加灵活，缺点是成本较高。

6.2 洞外投射方案实施

洞外投射方案，天馈系统安装于隧道外或隧道口。该方案适用于短隧道、中隧道，并且隧道内较宽，隧道直没有弧度。

6.2.1 隧道覆盖信号源选择

隧道覆盖要根据隧道附近的无线覆盖环境及传输、话务、现有网络设备等情况来决定隧道覆盖所采用的信号源。信号源类型通常有如下下几种：微蜂窝基站、直放站等。（1）微蜂窝基站 + 定向天线。对公路隧道覆盖来说，由于话务量比较小，宏蜂窝基站作为信号源较为少用。所以微蜂窝使用的较多。使用微蜂窝基站的优点是：所需设备空间小，所需配套设备少，总的投资费用低。缺点：需传输资源，扩容需换设备。（2）直放站。A：无线同频直放站 + 定向天线。优点：安装灵活、投资少、可以有效提高信号源所在小区的信道利用率；缺点：不能进行独立的话务处理、易产生自激，需要考虑天线隔离度问题。B：无线移频直放站 + 定向天线。优点：信号较纯净，不会产生自激问题；缺点：需要额外的传输用频率资源，传输天线间要求可视，不能有阻挡。（3）有线光纤直放站 + 定向天线。优点：利用有线光纤资源可得到纯净信号源，可以把信号延伸到较远的距离，信号源可以从基站耦合或从直放站耦合；缺点：需要考虑信号源基站与覆盖目标周围基站的参数设置。考虑邻区切换关系，同邻频干扰等问题。

实际工程中，要根据所需覆盖隧道长度，隧道附近覆盖情况，基站分布，话务分布情况，建站条件等因素选择信号源。

6.2.2 传输方式的选择

同洞内分布方案类似，洞外投射方案也可以采用如下三种传输方式：（1）无线移频传输（传输射频信号，采用直放站时用）；（2）有线光纤传输（传输射频信号，采用基站和光纤直放站时用）；（3）无线微波传输（传输基带信号，采用基站时用）。

实际工程之中，要根据覆盖的隧道附近地形、地貌特征、现有传输资源情况、新建传输条件等因素选择合理的传输方式。

6.2.3 隧道覆盖天馈线系统的选择

采用同轴电缆无源分布式天线覆盖方案设计比较灵活。价格相对较低、安装方便。同轴电缆的馈管衰耗较小。天线增益的选择主要是取决于安装条件限制。在许可的条件时，可选用增益相对较高的天线，覆盖距离会更远。其简化方案就是采用单根天线沿着隧道进行覆盖。对较短的隧道是这一种成本最低的解决方案。

对于距离较短隧道。可以用在隧道口或延伸至隧道内的定向天线进行信号覆盖。根据基站的位置、隧道的长度、安装条件等因素可以选择抛物面、天线八木天线、短背射天线和角反射天线等。

6.3 泄漏电缆方案实施

6.3.1 隧道覆盖的信号源选择

采用泄漏电缆方案信号源的选择。隧道覆盖要根据隧道附近无线覆盖情况及话务、传输、现有网络设备等等情况来决定隧道覆盖所采用的信号源。此方案信号源通常采用：微蜂窝基站，目前较常用的是BBU+RRU的DBS3900分布式基站。高速公路隧道覆盖，由于话务量较小，较少用宏蜂窝基站作为信号源。所以微蜂窝使用较多。采用微蜂窝基站的优点是：总的投资费用低、所需设备占用空间小，所需配套设备较少。缺点：需要传输设备资源，扩容需要换主设备。

6.3.2 传输方式的选择

同洞内分布方案类似，采用泄漏电缆方案也可以采用如下两种传输方式：（1）有线光纤传输（传输射频信号，用于基站和光纤直放站）；（2）无线微波传输（传输基带信号，用于基站）。

实际工程中，要根据覆盖的隧道口的地貌、地形特点、传输资源等因素选择一种合适的传输方式。

6.3.3 隧道覆盖天馈线系统的选择

采用泄漏电缆进行隧道覆盖是一种常用的方式。优点是：（1）可减小信号遮挡及阴影；（2）信号波动范围小，泄漏电缆信号覆盖更加均匀；（3）泄漏电缆是一宽带系统，多种不同的无线系统信号可以通过合路共享同一泄漏电缆，这样使得架设多个天线系统工程安装的复杂性降低。（4）泄漏电缆覆盖设计技术成熟，相对简单。缺点是：成本较高。

七、典型隧道场景覆盖方案

7.1 短隧道覆盖

单洞短程隧道是最简单的隧道。由于孔洞短、通风好、洞相对较宽。采用洞口天线向内投射的方式覆盖，就可以达到理想的覆盖效果，且投资成本较低，信号源的选择可根据具体情况而定。如果洞口有满足条件的信号，可用无线直放站作为信号源。如果没有可用的信号，可用移频直放引入较远处的信号进行覆盖。如果有现成光纤或者可以方便铺设光纤，可用微蜂窝基站或光纤直放站进行覆盖。天线采用室外天线。如：短背射天线、八木天线、抛物面天线等方向性强的天线。从成本处罚，可以考虑将隧道和公路一起覆盖，或者隧道、公路以及附近村庄等区域共享一套设备。

推荐方案：（1）洞外无线覆盖方案；（2）共享覆盖方案（指村庄或公路覆盖时引信号来覆盖）；（3）隧道内天线多采用八木天线，或容易安装的天线。

7.2 连续隧道群覆盖

如果，公路或铁路在山脉之间穿梭会出现隧道间隔小于900米的连续隧道。隧道连续不断，形状各异，长短不一，需要考虑传输、造价、施工、覆盖等更多因素。该情况主要考虑的重心在传输，还需综合考虑覆盖，要仔细分析每段隧道的特点和隧道之间公路的信号情况。可以根据现场实际情况采用如下几种方案：（1）光纤分布式覆盖，BBU+RRU（适合多段短隧道）；（2）馈缆分布式覆盖（适合多段长隧道）；（3）综合式覆盖（无线设备和其他有线系统配合）。

7.3 中长隧道覆盖

中长隧道是指单洞长度在1Km～3Km之间，公路隧道内部空间较宽敞，隧道内覆盖情况在有车时和没车通过时差别不大，天线安装较方便。可根据实际情况选用尺寸稍大的天线。中长直形隧道天线安装在中间，弯形隧道天线安装在转弯处。或者从隧道两出口处采用不同的两个小区向内对打的方式来覆盖，切换带设计在隧道中部。建议方案：（1）直放站+天线分布系统（可以是无线直放站、光纤直放站、移频直放站、视具体情况而定）；（2）直放站+干放分布系统（用于较长公路隧道）；（3）隧道内多采用八木天线，或用易于安装的板状天线。

7.4 超长隧道覆盖

公路隧道的单洞延伸长度超过3Km可算作超长隧道。隧道延伸可能是弯曲的。“S”形或“L”形或其他形状。单独一套设备不能满足隧道的覆盖。需要多设备配合使用，多方案综合运用。每段隧道的解决方案都可能会有所差别。必须因地制宜根据实际情况选择覆盖方案。对超长隧道；天馈线建议选择泄漏电缆或分布式天线。信號源可以选用如下方式：（1）微蜂窝基站覆盖；（2）射频拉远BBU+RRU覆盖（光纤拉远）；（3）直放站分布系统覆盖。

八、结束语

山区高速公路各种隧道场景均可能出现。所以在进行隧道无线网络覆盖规划时一定要根据道路的实际情况灵活选择相适应的覆盖方案，并对天馈线的安装位置、高度、天线型号的选用做现场的勘测设计。不管选择哪种方案。一定要站在网络全局的高度去考虑，强化网络观念。还要充分考虑直放站对用户感知和系统容量的影响。确保网络运行状态最佳，打造真正的无缝覆盖精品网络。

GPS隧道工程论文范文第3篇

摘要：精益建设思想是铁路隧道施工管理工作革新的主要内容。以现阶段铁路隧道施工管理工作情况为基础，结合近年来精益建设思想特点，了解隧道施工技术的发展过程，明确铁路隧道建设中事故频频出现的原因，分析精益建设思想在铁路隧道施工管理中的作用，依据新时代背景下铁路施工要求，提出基于精益建设思想的铁路隧道施工管理内容。

关键词：精益建设思想;铁路;隧道;施工管理;新时代

1铁路隧道建设工作出现问题的根本原因

随着我国人民生活水平和生活质量不断提升，人们对于出行的要求也越来越高，因此铁路隧道建设事业发展迅速。但随着铁路隧道施工项目的不断增加，一些安全事故也时有发生，这些事故给受害者家庭造成了巨大创伤，同时还给国家和企业带来了经济损失，影响施工进度进而降低人们的出行效率。部分铁路工人在施工过程中安全意识不强，专业能力不足导致工程事故频发。企业施工安全管理制度落实不到位导致极易发生安全事故，设计方案达不到行业标准也会影响整个工程质量和施工进度，进而增加不必要的施工成本，影响铁路建设事业发展。针对目前我国铁路隧道施工的现状，施工单位应当采取适当措施加强铁路安全施工管理，保障工人的人身安全以及工程质量。

2精益建设思想的应用概述

丹麦学者LaurisKoskela在20世纪90年代初期提出了要将制造业已经娴熟的生产原则，也就是精益建设管理思想引用到建筑业中，以此提升建筑而言的管理水平。随后，世界上越来越多的学者、机构和建筑企业都增加了对这方面内容的关注。现阶段IGLC和LCI这两大组织已经成为精益建设思想的重要推广和研究平台。精益建设思想的引用要提供充裕的基础作为保障，且对工程现场和施工企业有要求。下面对精益建设思想对铁路隧道施工工程施工管理的影响进行研究。（1）推广精益建设实现，要先在隧道施工现场构建6S管理形式，包含了整理、整顿、清扫、清洁、素养及安全泪流方面的管理内容，这样有助于施工现场看起来更加简单而直接。通过上述有效建设施工现场，可以提升现工作者的综合素养，以此吸引更多工作者参与到铁路隧道施工中，在施工中严谨管理，是推广精益建设思想的基础。（2）对施工企业的整体环境有极高要求。铁路隧道施工影响着我国铁路事业的发展，具体施工效果直接影响着隧道建设的安全性。施工单位在建设前一定要提出完善的组织结构形式，保障制度层次设计的完善性和合理性，只有这样才能保障企业推广精益建设思想时，可以多反思施工建设过程，明确其中存在的问题，并提出有效的解决方案，确保施工管理水平在精益建设思想的影响下逐渐提升。与此同时，在工作中要与其他部门一起合作，为企业的持续发展提供保障。

3关键技术

3.1三维可视化工程模型

利用BIM三维可视化技术，快速建立隧道工程主体模型、地质模型以及各种施工机具等BIM模型，并利用轻量化技术实现隧道BIM模型轻量化转换。同时，基于BIM技术围绕隧道工程项目质量、安全、效益、工期、环境等重难点方面开展三维虚拟建造和动态模拟分析，如关键施工工艺工法模拟、施工方案优化分析、二维图纸三维可视化等，提高施工工艺交底的质量，增加施工交底的三维可视化效果，克服传统意义上简单的视频交底的弊端，为提高施工质量、优化工期、发现隐蔽问題等提供技术手段。

3.2超前地质预报风险评估信息

利用BIM技术将不同的TSP、超前钻孔等超前地质预报信息与隧道地质BIM模型进行深度融合和仿真模拟，采用颜色、透明度、断层富水的图例、预警标签等技术手段实现隧道开挖掌子面前方各种地质、水文和围岩情况三维可视化显示提醒，为围岩等级变更提供辅助决策和信息留痕，为后期工程实际变更提供有效证据。同时结合隧道地质BIM模型，以隧道围岩等级等地质条件为判断依据自动进行隧道风险等级和风险程度识别（极高、高度、中度和低度），从而实现安全风险评估可视化，对前方隧道开挖进行作业指导，保证隧道开挖的安全。

3.3隧道围岩变形安全信息

研究BIM技术与围岩量测技术深度融合，利用BIM建模软件创建监控量测测点，并赋予相应的编码、位置等属性，通过移动互联和信息集成技术将每个测点的监测数据和预警信息关联到对应的测点模型上。当拱顶下沉等监测数据或安全步距等施工数据超过预先设定的阈值后，自动报警，并在BIM模型中用红色标识出危险区域，从而实现隧道拱顶沉降、周边收敛和净空变化的可视化监控预报警的效果，最终达到根据隧道实际开挖进度动态展示隧道围岩安全状态，更加形象和准确地指导隧道现场施工，确保隧道施工安全的目的。

3.4三维扫描断面质量信息

隧道质量与工程施工的超欠挖和平整度有直接关系。若是超挖，衬砌量增多，则工程费用会因为超挖部分而大大提高，且局部超挖会导致围岩的稳定性得不到保证，进而存在安全隐患;至于欠挖，不仅改变了衬砌质量，还会导致隧道的开挖质量下降，为以后的运营带来极大的安全隐患[11～13]。利用三维激光扫描技术，大面积、高分辨率地快速获取隧道各道工序作业面的三维坐标数据，基于图像处理拼接融合处理技术，获取隧道完整点云数据，进而快速复建出隧道工程三维模型和各种图件数据。通过进一步结合BIM技术生成的隧道理论参考模型进行深度融合和对比分析，实现对隧道开挖、初期支护和二次衬砌的断面超欠挖、中线偏差等精细化计算分析，实现三维可视化的质量控制。

3.5三维可视化进度信息

于BIM技术综合集成施工组织计划和电子施工日志信息，通过填报电子施工日志，生成格式化进度报表，实现基于BIM系统进度计划编制、计划进度预演、形象进度跟踪、进度对比分析等三维可视化分析，动态控制隧道每道工序的安全步距，确保隧道工程进度红线和重要节点精细化管控的目标。

4信息管理

由于高速铁路隧道工程环境恶劣，户外施工点多面广，隧道内网络环境较差，携带计算机不便，本文研究开发了隧道BIM移动端应用平台。现场作业人员通过手机移动端将现场实际进度、质量、安全等以文字、图片和视频形式与BIM模型自动关联后进行上传、报送和发布，基于移动端工作流程开展进度、质量和安全隐患可视化闭环管理，包括质量安全问题的快速定位、查找隐患、排查整改、提示预警和进度红线查阅等，为日常现场作业管理工作提供高效便捷的辅助手段。

5结语

铁路隧道建设工作非常繁琐且重要，在施工阶段需要各部门构建合作沟通关系，正确面对建设管理中存在的问题，并结合新时代提出的理念精心改革。因此，工作人员要深层探索精益建设思想下的铁路隧道建设工作。在此基础上进行革新工作，一方面要提出全新的管理理念，引用现代化技术优化建设水平，另一方面要增加投资，为部门的沟通和合作提供平台。本文通过了解传统意义上的铁路隧道施工技术，明确认识到当前建设施工存在的问题，并依据分析精益建设思想在铁路隧道建设中的作用，提出了适宜未来铁路隧道建设工作所需的工作方案，此时就需要工作人员在工作中全面落实，构建认真细心的工作态度，以此来面对日益革新的社会环境，从而保障铁路隧道建设工作的有效性和安全性。

参考文献：

[1] 窦厅宝.铁路隧道施工安全隧道管理研究[J].工程技术：全文版，2017（1）：82.

[2] 汤宪高，陈文义.铁路隧道工程施工标准化管理手段探讨[J].铁路工程造价管理，2016，26（3）：1–5.

[3] 张生伟.铁路隧道工程施工风险管理[J].中国高新技术企业，2015（22）：190–191.

（作者单位：中铁十九局集团第一工程有限公司）

GPS隧道工程论文范文第4篇

摘要：随着我国经济的不断发展和人民生活水平的不断提高，城市基建的稳定性以及便捷性要求也在不断提高，桥梁隧道工程作为城市基建工程中的重要组成部分，对于人民的出行质量有着决定性的作用。由于桥梁隧道工程的施工作业会收到诸多因素的影响导致其工程质量难以得到保证，因此，本文针对桥梁隧道工程施工质量控制难点进行下文总结及论述。

关键词：桥梁隧道工程;施工质量;控制难点;方案

引言：由于桥梁隧道工程的施工作业会受到诸多限制，不仅工程本身具备较高的危险性，且施工环境也多在较为险峻的地形之中，因此在实际的桥梁隧道施工工程之中对于工程质量管理来说难度较大。作为城市化建设工程中重要的一项施工工程，其施工质量不仅仅影响到城市化建设的进程，对于人民的出行质量以及社会交通安全都有着极大的影响。由于桥梁隧道工程的质量与施工工艺有着密切的联系，所以提升桥梁隧道工程的施工质量就需要从施工工艺这一方面进行着手，并严格执行施工工艺的技术要求，进而寻找出提升工程质量的有效方案。

一、桥梁隧道工程施工质量的研究意义

桥梁隧道施工工程从结构上来看是一项十分复杂的建筑施工工程，由于桥梁隧道工程的施工现场的环境不尽相同，导致每个桥梁隧道施工的难度以及使用技术各不相同。由此可见，对于桥梁隧道施工的安全管理也需要根据施工地的实际情况以及运用的施工技术而进行和合理选择，使得施工效率以及施工质量得以保证，相关施工单位对于道路工程的投入成本得以最大化的控制。所以，施工安全管理对于整个桥梁隧道工程来说来说是十分必要的。不仅如此，还需要将相关工作进行明确划分以及对专业知识以及经验的掌握等多方面因素，桥梁隧道工程安全管理也需要针对工程施工中可能会存在的各种隐患进行全面考虑以及评估。还需要相关政府部门进行高效健全的桥梁隧道工程施工安全管理体系的建立，以此进一步加强桥梁隧道工程施在我国现代化城市建设的积极作用。

二、桥梁隧道工程施工质量控制难点

（一）裂缝问题

裂缝问题是桥梁隧道施工工程中最为常见的问题，一般情况下都是由于混凝土材料的性能以及使用技术的问题，除此之外，由于桥梁隧道工程的施工环境一般情况下地形以及天气情况较为复杂，这也就意味着桥梁隧道工程的施工质量极有可能会受到外界环境的影响，例如由于某些地区的降雨量过大，导致桥梁隧道工程发生漏水现象，再加上外界复杂的地形影响，使得桥梁隧道的路面以及其他部位都极易发生裂缝现象。不仅如此，由于部分施工人员受到自身技术水平的限制，对于混凝土材料的配比以及使用都有着或多或少的问题，导致桥梁隧道工程的施工质量难以控制。

（二）腐蚀问题

腐蚀问题主要是由于桥梁隧道工程的路面以及其他部位发生裂缝后，内部的钢筋因为暴露在外部环境之中，而受到空气以及水源的侵蚀，从而引发钢筋的腐蚀。由此可见，钢筋腐蚀是会因为上述的桥梁隧道的裂缝问题有着密切关系，由于钢筋在空气以及雨水的侵蚀而发生锈蚀，导致发生锈蚀的钢筋会因为结构变化而导致体积变化，不断向外部膨胀，连带着混凝土结构也会因为钢筋的膨胀而发生体积变化，使得周围的混凝土结构发生挤压，引发桥梁隧道裂缝现象的严重病害，对于桥梁以及隧道的稳定性以及使用寿命有着极为不利的影响。

（三）防排水问题

防排水问题也是桥梁隧道工程之中的常见问题，对于工程施工质量控制来说也是极为重要的一项，防水以及排水的施工环节对于整个桥梁隧道工程的质量有着重要作用，就目前来看，桥梁隧道工程的施工工程中的防水排水工程都是使用高分子防水卷材材料，以此作为其中的防水层，并根据桥梁隧道工程的实际情况，将其进行多个方向的铺设，除此之外，还需要进行排水管道的安置，以此将桥梁隧道能够具备自动排水的功能。但是就目前来看，由于防水层的材质以及施工工艺的使用水平等诸多问题，导致桥梁隧道工程中的路面以及洞壁会出现渗水现象，导致桥梁隧道工程的质量下降。

（四）铺装层问题

铺装层作为桥梁隧道工程中重要的施工环节，虽说就整个桥梁隧道施工工程的工作量来看占比较少，但是铺装层的施工质量也是不容忽视，然而在实际的施工过程中，由于其施工作业量不多，往往会受到施工人员的不重视，导致在铺装层施工完毕后，桥梁隧道工程在使用中经常会出现铺装层脱落的现象，虽说在我国桥梁隧道工程的施工技术还在不断完善，但是对于铺装层的质量管理还只是浮于表面。桥梁隧道工程作为一项系统性极强的工程，对于铺装层质量的把控对于桥梁隧道工程的质量提升也有着极大的积极作用。

三、桥梁隧道工程施工质量控制方案

（一）裂缝问题的防治

裂缝问题的出现不仅会导致桥梁隧道的美观受到影响，严重情况下也会使得钢筋以及混凝土等多个方面的问题，从而引发一系列的质量问题。所以在进行裂缝处理时应该根据不同的情况进行不同的施工技术。对于路面得铺装层的裂缝需要进行加固，对于长期受到摩擦以及腐蚀的部位需要进行着重处理。如果发生脱落时，需要对于发生脱皮的部位进行及时修复，而对于已经漏出钢筋的部位就需要进行检查，必要时可以需要拆除，并加以新的混凝土进行灌注。不仅如此，还需要对裂缝问题进行预防，这就需要在进行施工作业时对混凝土的性能以及使用技术进行严格把控，以此将裂缝发生的可能性降至最低。

（二）腐蚀问题的防治

对于腐蚀问题的防治来说，一般情况下都是针对于钢筋的防护工作，就目前的钢筋防护工作来看，作为常见的方式就是钢筋涂层方式，虽说钢筋涂层的技术难度不高，但是其中的施工技术需要严格按照步骤进行，第一是对钢筋的基底进行涂层处理，并在钢筋使用前需要对钢筋材料进行全面检查，以防钢筋出现锈蚀现象，第二是对钢筋进行二次涂层，并在运输过程中保证运输环境的干燥，以防钢筋因运输过程中的环境影响而发生腐蚀。而如果钢筋已经发生锈蚀，就需要及时进行除锈并重新进行涂层处理，保证钢筋的功能性。

（三）防排水问题的防治

首先，施工人员需要对防排水材料进行严格挑选，由于桥梁隧道环境以及地质较为复杂，所以不仅要保障防排水材料的坚固性，也需要具备一定的耐腐蚀性，保证防排水材料能够在面对强酸或者强碱环境下能够维持结构以及性能的稳定。其次，在防排水材料的安装过程中一定要谨慎，由于防排水材料安装对于桥梁隧道工程的稳定性有着极为重要的作用，所以一般情况下都是使用焊接或者粘连技术进行安装工作。

（四）铺装层问题的防治

铺装层需要具备较强的承载能力，尤其是现在私家车以及其他车辆数量不断增多的情况下，对于铺装层的强度要求也越来越高。所以在进行铺装层施工时，施工人员需要结合桥梁隧道工程的实际情况进行铺装层材料的合理选择，从铺装层厚度，弹性以及刚性等指标方面进行合理设定。

四、结语

综上所述，桥梁隧道工程作为城市化建设中的重要组成部分，其中的施工质量控制难点较多，对此，本文针对于桥梁隧道工程施工质量控制难点进行论述，并提出了相应的解决方案，从裂缝，钢筋腐蚀，防排水施工以及鋪装层四个方面进行论述，以供参考。

参考文献

[1]唐于欣.浅议桥梁隧道工程施工质量控制难点及技术对策[J].城市建筑，2021，18（03）：181-183. 2021.03.53.

[2]田海洋.桥梁隧道工程施工质量控制难点及解决办法[J].中国地名，2020（04）：75.

[3]黄俊杰.桥梁隧道工程施工质量控制难点及解决方法[J].居舍，2020（07）：132.

作者简介：刘宇（1978-），男，汉族，籍贯：辽宁省大石桥市，大学本科，高级工程师，工作单位：辽宁省路桥建设集团有限公司， 研究方向：道路与桥梁工程

GPS隧道工程论文范文第5篇

摘要：在社会不断发展和进步的背景下，我国市政工程的建设数量逐步增多，隧道设计对于市政工程后期平稳运行具有重要影响，设计施工单位应对此予以高度重视。着眼于市政隧道设计实际情况，阐述市政隧道设计问题，针对问题表现、产生原因，对市政隧道设计解决措施及展望展开探讨，希望可以对业内起到一定参考作用。

关键词：市政隧道;设计;问题对策

引言

城市隧道作为交叉口的重要解决方案越来越受到城市建设的重视，针对市政隧道工程设计中的关键问题，结针对市政隧道施工中出现的一些问题，提出了解决办法，取得良好的经济和社会效益。

1隧道设计现状问题

1.1技术应用不佳

在市政隧道设计与施工过程中，技术应用效果不佳的问题普遍存在。在设计方面，问题主要表现为隧道平面线形设计不合理、纵面线形设计不合理、洞内外线形衔接不充分、建筑限界与净空断面设计不合理、洞门设计不合理、防排水设计不合理、衬砌设计不合理等，在施工方面，主要表现为隧道施工方法选择不佳、开挖方法应用不规范、缺乏超前支护等。之所以产生此类问题，主要原因是隧道地质勘察不全面、隧道围岩分级考量不周、施工人员流动性大、施工队伍素质水平不足等。

1.2结构问题

对于城市隧道技术而言，水平面和垂直面的设计应以线路走向为基础，并应考虑两端的实际连接作为运输功能。另外，考虑到隧道建设的难度和投资成本，对城市快速路隧道施工方案的选择与设计要在施工时间和工程造价之间找到一个平衡点。结合同类隧道工程的经验，本研究假设隧道结构尺寸小、通畅，既能解决隧道的使用问题，又具有较高的经济开发成本和较低的施工难度。做好市政隧道的施工，不仅要考虑结构强度，在结构方案的框架中也要考虑到市政隧道的运营质量，在保证结构稳定性和结构可靠性的前提下，取得良好的经济和社会效益。

2市政隧道工程设计对策

2.1市政隧道工程结构类型的选择

就市政隧道工程而言，设计平纵面的时候，需要基于路线走向，同时还要考虑两端接线实际，将交通功能实现。并且还要结合隧道施工的难度以及投资造价等因素，综合考虑隧道的设置于结构类型的选择。隧道位于主城区快速路，隧道进出口两侧均直接连接桥梁。因用地存在局限性，需解决两侧接线问题，并且在施工难度、施工周期与工程造价三者之间找到一个平衡点。如果使用结构受力复杂、造价较高的连拱隧道，有着较大的施工难度和较长的周期，更存在中墙渗漏水等突出问题。若采用用分离式隧道模式，虽然有着明确的结构受力，也会降低工程的造价以及施工难度。但相应用地范围会急剧增大，这对于该隧道而言，显然是不可行的。就小净距隧道结构型式而言，与连拱隧道相比不仅施工难度相对较小，工程造价也较低，相对于分离式隧道，其用地也节约了，施工进度加快了。在围岩较为完整的区域，其有着无与伦比的优势。结合相似情况的建成隧道工程经验，在本次研究中，采用了小净距隧道结构形式，可以解决隧道用地的问题同时具有较为经济的工程造价以及较低的施工难度。

2.2加强对材料的把控

市政隧道建設耗资巨大，如果这些材料的质量有问题，那么市政隧道的安全就得不到保证。尤其是路面铺装，现阶段我国大部分市政路面都需要铺装沥青，而沥青一般需要与砂石、石灰等原料混合后才能投入铺装工作。因此，为确保沥青原料及市政的整体质量，施工单位必须重视原料采购环节，严格审查原料供应商的资质条件，选择质量可靠的原材料。施工前，施工单位还应派专业检测人员对施工原料进行详细检测，将检测出的各种参数与采购单上的进行对比，确认无误后，方可允许原材料进入施工现场。此外，施工单位还应做好原材料的贮存，加强原材料管理，确保其符合市政隧道施工的要求。

2.3隧道设计方案完善化

为让市政隧道工程施工得以顺利开展，市政隧道设计方案应朝着完善化趋势进一步发展，在线形设计方面，市政隧道设计单位应做好平面线形、纵面线形、洞内外线形衔接设计工作，保证平面线形尽可能使用较大半径曲线或直线，不采用设超高平曲线与设加宽平曲线，如果有限制条件，可使用超高曲线，限制超高值在4.0%以内;考量运营通风、行车安全、排水要求、施工效率确认隧道纵面线形，保证隧道内最小纵坡在0.3%以上，短、中隧道纵坡在3%以内，长、特长隧道最大纵坡在2.5%以内，如果长、特长隧道存在地下水发育情况，可使用人字坡。在建筑限界设计工作中，设计单位应充分考量汽车行驶安全性、舒适性，留出行驶空间，与此同时，还应分析市政设施、车道空间关系，避免有部件侵入限界内，例如，在我国石羊岭市政隧道设计中，设计单位就针对市政等级，科学设计了行车道宽度、左侧向宽度、右侧向宽度与人行道宽度、建筑限界净宽及净高，保证了汽车行驶安全。在隧道净空断面设计中，设计单位应确保其可以让隧道建筑限界得到满足，同时还应考量隧道洞内排水需要、路面需要、装饰需要，让隧道内消防、照明、通风、监控、管理设施安装具有充足空间，与此同时，还应考量施工方法、围岩变形造成影响，预留富裕量，保证断面尺寸、形式具有经济性、安全性、合理性。

2.4横断面设计要点

在隧道工程设计中一般采用是矩形横断面设计，采用这种设计是为了满足道路建筑的限制要求，能够保障机动车在行驶的过程中具有高度的安全性和舒适性，更要保证隧道设计能够实现交通的防灾要求。在具体的实施要点中，需要注意车行道路缘带宽度，检修道，隧道净高等相关设计要求。车行道需要根据功能进行定位，路缘带的宽度要对应速度标准进行选择。检修道的设计需要结合隧道的装修进行设置，宽度多数设计为0.5-0.75米。左侧和右侧留有的余款不同，基本数值为0.25米。较短的隧道，特长或者中长的隧道，可以选择0.5米，或者是可以延长到0.75米，以保证隧道边墙不能给驾驶员造成心里的压力。在隧道净高的设计上，最小的健康值为4.5米。主干路快速路需要严格执行这一标准。

2.5纵断面设计

隧道纵断面设计中隧道埋深、结构尺寸、覆土厚度、行车净空等都是设计要点。这些设计内容都需要根据交叉隧道工程需求和要求，以及结合原隧道实际情况及调查资料进行设计。设计工作即要满足《城市道路路线设计规范》中的要求，同时也需要符合城市建设的地理性特征。纵断面设计中，就坡度设计而言，纵向坡度设计一定要符合交通舒适、交通安全的需求。

结语

随着隧道建设的快速发展，一方面缩短了隧道的施工时间，同时，隧道施工检测也在朝着制度化、法制化的发展方向，信息技术在隧道设计中得到了广泛的应用。要解决城市隧道施工方案中的重要问题，必须采取有效对策，抓好整个工程的组织工作，把施工和质量全过程做好。

参考文献

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[5]张良.公路隧道设计及施工工艺分析[J].工程建设与设计，2019（05）：169-171.

GPS隧道工程论文范文第6篇

摘要：黄土是第四纪干旱半干旱特定地区形成的具有特定物质组成和微观结构的特殊土，其强度偏低，承载力低，部分还具有湿陷性。塌方与湿陷作为黄土隧道最常见的地质灾害，受到围岩类别，隧道埋深，地质环境、施工方法、衬砌等综合因素的影响。总之，黄土隧道对水异常敏感，围岩含水量增高后其强度显著降低，湿陷现象表现突出，此外集中降雨还可以形成洪流、冲刷地表，带走大量黄土，改变盖层地形地貌，形成冲沟、塌穴等积水坑洞，引起渗水塌方、河谷下切，从而威胁洞身安全。因此必须采取有效措施防治黄土隧道工程中的地质灾害。

关键字 黄土隧道；湿陷；塌方；灾害防治

1 黄土的工程特性对隧道工程的影响

1.1 黄土的湿陷性

湿陷黄土【1】在自重压力或外力荷载压力不变时，受水浸湿后结构迅速破坏，产生急骤显著附加下沉，从而引起地面的变形和建筑物破坏；湿陷性由湿陷系数、自重湿陷量、总湿陷量等指标【2】表征，宏观表现为浸水后沉降量显著增大。我国湿陷性黄土的分布面积约占全国黄土分布面积的60%左右，大部分分布在黄河中游地区的关中、陕北、宁夏、豫西、陇东及陇中的黄土高原地区，面积达27万km2。黄土的疏松多孔结构，尤其是结构性孔隙是黄土湿陷性的必要条件；黄土中的不抗水粒间胶结是黄土湿陷性的充分条件；遇水浸泡后黄土胶结削弱强度降低，并且其削弱程度随水量的大小成比例变化，极易产生湿陷、呈饱和流塑状态，从而减弱甚至丧失承载和自稳能力。这是黄土湿陷性的本质。

1.2 黄土的击实性

黄土击实性是指黄土在一定外力冲击作用下密度、含水量、强度等物理力学性质随冲击强度而变化的特性。一般冲击强度大时密度增大、含水量降低、强度提高。改变击实功，最优含水量和最大干密度也发生变化，击实功大能客服更大的摩擦阻力，所以最大干容重增大而最优含水量降低。

黄土的孔隙率在50%左右，按照孔隙的大小、形状、数量以及连通性等方面，黄土中的孔隙被分为微孔隙、小孔隙、中孔隙和大孔隙【3】。其中，微孔隙形成于胶结物中，杂乱分布，连通性差，透水性弱，主要是胶结物孔隙；小孔隙均为粒间孔隙，小孔隙由骨架颗粒相互穿插，紧密排列组成，又称为镶嵌孔隙，含少量胶结物孔隙；小孔隙和微孔隙在黄土沉积时形成，由骨架颗粒群形成的架空孔隙，数量较多，对骨架颗粒的稳定起着主要作用；中孔隙由骨架颗粒相互支架构成，数量多，为颗粒的变位提供了空间，连通性好，透水性强，是黄土产生震陷的主要原因，又称为支架孔隙；而大孔隙主要在黄土沉积后成岩过程中由生物作用形成，呈管状或不规则状，数量少，主要是黄土中次生的根洞、虫孔、鼠穴、节理【4】和裂隙以及溶蚀孔洞。

2黄土隧道地质灾害的主要类型

黄土隧道工程地质灾害的两个基本类型是自然导致的灾害和人为作用导致的灾害。自然致灾主要是黄土的工程特性和地质环境引起；人为致灾主要是施工方法和支护衬砌导致的。

2.1塌方

由于黄土是垂直节理【4】发育的，彼此在水平方向的连接力较弱。在干燥时，黄土的强度较高，衬砌受力较小；遇水后黄土强度随之降低，这时极易引起衬砌的受力不均匀，并且由于隧道表层黄土厚度分布多不均匀，从而在黄土梁去隧道易成偏心压力，成为偏压隧道，造成塌方等地质灾害。由于各种因素，神延铁路隧道发生过24次大塌方，小塌方不计其数【5】。

另外，黄土隧道坍落时从围岩开始变形，一般会经历弹性变形、塑形变形、松动、坍落等过程。在隧道开挖和支护时，由多种因素的影响，围岩整体的力学性质和稳定状态发生变化，隧道塌方也就随之而来。

2.2湿陷

研究表明粘粒含量及赋存状态是影响黄土湿陷性的主要因素，在一定压力作用下黄土受水浸湿后模量降低，由此导致明显附加沉降，隧道覆盖层产生湿陷引起土体局部不稳、应力集中。

离石黄土一般不具湿陷性，原因主要是离石黄土湿度较大，含水量较高；粘粒含量增多，因此黄土隧道湿陷性的危害集中在浅埋地段和洞口段。已有工程表明马兰黄土具轻微自重湿陷，湿陷深度仅在数米之内，故除了洞口段和特浅埋地段外，黄土隧道可不考虑湿陷性。如神延线的二郎山隧道最浅处只有4m，两侧均是黄土梁，构成集水区，湿陷后形成陷室、盲沟，若不采取措施，长期作用会切穿“浅层”，最后导致塌方冒顶。

3黄土隧道工程地质灾害的防治措施

3.1加强防排水工作

黄土隧道在施工过程中水的危害是极大的。隧道塌方、表覆层滑塌等地质灾害的发生均不同程度地受到水的作用。由此可见，黄土隧道防治的首要对象就是水。

隧道开挖后，加强洞内防排水工作，如果水量较大可在初期支护背后布设软式透水管【6】将水集中排出，避免围岩受水浸泡，而使变形加剧。隧道洞内，顺坡排水时，采用仰拱超前的方法，同时完成洞内排水沟，形成排水系统；逆坡排水时，下部开挖设集水井，疏通周围汇水通道，用水泵排出洞外。隧道出现大面积淋水或者成股状水流涌出时，采用引流管，直接引入集水井。洞顶覆盖层的渗水是洞内集水的主要途径，可适当改变表层地貌形状，以利于雨水的疏散；夯填陷穴等天然集水坑，疏导地表水，减小其渗流量。

3.2及时合理的衬砌

黄土隧道衬砌支护尤显重要，这是由黄土自身的特殊性所决定的。

黄土隧道开挖后，围岩几乎不经历弹性阶段而直接进入塑形阶段，围岩力学指标随塑性区的形成和发展而不断降低；另一方面黄土隧道侧压力较大且遇水增长，因此喷锚支护应及时合理阻止塑性区的进一步扩大，即允许有一定的塑形变形。衬砌时尽量避免使用型钢钢架等刚度大的支护体系，而使用钢筋格栅、添加钢纤维或使用改性混凝土等柔性较大的支护结构体系，以避免过分地约束变形发展，造成围岩稳定的假象。

对松软或含水量较高的地层地段，可设置超前锚杆、小导管、灌注浆【6】等方法预加固围岩。利用小导管注浆形成超前支护，作为隧道穿越软弱地层的一种辅助工法，已有不少成功实例。而将小导管注浆法用于穿越塌体可以说是一种带有尝试性的先例。应该说，两者的基本思路是一致的----都是通过小导管注浆加固地层，形成伞状的承载拱，保护隧道的掘进。值得注意的是，一般情况下塌体比未扰动的软弱地层松动过程度大，施工的风险性也大，所以施工人员需要特别谨慎，作业时需要特别认真。

4结语

黄土是西北地区所特有的土体，其表现出的特殊工程特性，对工程结构物危害大，特别是在黄土隧道修建过程中，塌方和湿陷是两种最常见的地质灾害。黄土地层中的水对隧道的影响举足轻重，围岩中水的作用是黄土隧道设计、施工时的重点研究内容和关注对象。因此，加强防排水以及及时合理衬砌是黄土隧道施工过程中预防地质灾害的有效措施。

参考文献

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【2】蒋明镜，沈珠江，赵魁芝等.结构性黄土湿陷性指标室内测定方法的探讨【J】.水利水运科学研究。1999，（1）：65～70

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