（T/CI1069-2025）《隧道施工环境监测与自动化控制技术指南》团体标准解读

一、引言

随着我国交通基础设施建设的快速发展，隧道工程占比日益增大，隧道施工过程中的环境安全问题日益凸显。传统隧道环境监测依赖人工控制，存在时效性差、能源浪费严重、安全保障不足等问题。
为应对这些挑战，由中国国际科技促进会归口管理、四川路航建设工程有限责任公司提出，联合国内十余家设计、施工、高校等单位编制的《隧道施工环境监测与自动化控制技术指南》（标准编号：T/CI1069-2025）于2025年6月30日正式发布实施，旨在为隧道施工环境的监测、预警和智能控制提供统一的技术规范，推动行业向绿色、安全、高效方向发展。本标准适用于除TBM法、盾构法之外的公路、铁路隧道及水利水电隧洞工程施工，涵盖环境监测与自动化控制的各个环节。

二、标准框架与核心内容

本指南共分为8章和3个附录，结构清晰，内容全面。主要包括范围、规范性引用文件、术语和定义、监测控制系统技术要求、监测传感器类型选用、安装、系统指令设置及应用、设备维护保养等。标准的核心是构建一套基于物联网技术的自动化监测控制系统，实现隧道内风速、氧浓度、粉尘和有毒有害气体（如甲烷、一氧化碳等）的实时监测与智能联动控制。
关键术语定义：标准明确了“监测控制系统”“浓度限值”“一级阈值”“二级阈值”等术语，确保技术参数的一致性。例如，一级阈值按浓度限值的75%设定，作为初级预警；二级阈值按100%设定，作为高级预警；恢复阈值按50%设定，用于恢复正常状态。

三、监测控制系统技术要求解读

（一）监测参数要求

标准对隧道施工环境中的风速、氧浓度、粉尘及有毒有害气体浓度设定了明确的限值和阈值。例如：

1. 风速限值：非瓦斯隧道全断面开挖时≥0.15m/s，分部开挖时≥0.25m/s，最大风速≤6m/s；瓦斯隧道根据工区类型要求更高（如高瓦斯工区≥0.50m/s）。
2. 氧浓度限值：一般工作场所最低为19.5%，高海拔隧道采用弥散式供氧时，氧浓度上限随海拔升高而增加（如海拔5000m时上限为28.1%）。
3. 粉尘及有毒有害气体阈值：标准以表格形式列出了粉尘、甲烷、一氧化碳等物质的阈值参数。例如，粉尘一级阈值为6.0mg/m³，二级阈值为8.0mg/m³；甲烷阈值根据瓦斯工区不同分为多级（如微瓦斯工区二级阈值为0.25%）。

这些参数基于GBZ、JTG/T、TB等相关标准，确保科学性和可操作性。阈值设置体现了预警分级思想，便于早期干预。

（二）人员与设备要求

1. 人员配备：监控室宜配置2-3名管理人员，每个工点配置2-3名现场监测人员和1-2名设备维保人员。人员需通过安全培训，瓦斯监测人员还需持证上岗。
2. 设备要求：监测设备需满足防爆（GB/T3836.1）防护等级（IP67）、电磁兼容性等标准。传感器监测范围覆盖常见有害物质，如甲烷传感器范围0—20.0%，分辨率0.01%。设备之间宜采用无线通信，实现模块化集成。

四、系统安装与指令设置解读

（一）监测传感器安装要点

标准详细规定了各类传感器的安装位置和方法，以确保监测数据的准确性：

1. 风速传感器：安装在距风机出风口20m回风流处、防水板台车等位置，距离地面1.5—2.0m，需保证风流方向与探头偏角≤5^°。
2. 甲烷传感器：自由悬挂于拱顶以下250mm处，布置在掘进工作面5m内、横通道等瓦斯易积聚区。
3. 粉尘传感器：安装在掘进工作面20—30m回风流处，机械密集区域可悬挂于拱顶以下250mm。

安装要求强调避开障碍物和淋水区，便于维护。标准还提供了特殊地质条件下传感器的选用指南（如瓦斯隧道需优先配置甲烷传感器）。

（二）系统指令设置与优先级

标准将系统指令分为指令组和单个指令，实现自动化响应：

1. 指令组工作内容：包括黄色闪烁预警、风机提速、喷淋开启等。例如，指令组（1）触发黄色闪烁、风机转速提升至85%；指令组（2）触发红色闪烁、人员撤离。
2. 单个指令：如指令①提升风机转速，指令④发布“部位断电、紧急疏散”语音警告。
3. 优先级设置：当多种物质浓度同时超限时，按瓦斯>一氧化碳>其他有毒有害气体>粉尘的优先级触发指令；同级阈值按二级>一级>恢复阈值处理。

这种分级指令机制确保了应急响应的及时性和有序性。标准还以表格形式列出了瓦斯隧道和一般隧道的超限指令示例，如甲烷超限时自动切断电源并报警。

（三）系统应用流程

如图1所示，监测控制系统通过传感器实时采集数据，经下位机比对阈值后触发指令，实现闭环控制。系统支持人工介入，当自动监测异常时，可通过上位机或对讲系统人工下达指令。标准要求每季度至少开展一次演练，确保系统可靠性。

五、实践应用与创新点解读

（一）技术集成与创新

本标准基于四川路航的实践成果，体现了多项技术创新：

1. 智能联动：将传感器、风机、喷淋设备等通过物联网集成，实现数据驱动控制。例如，粉尘超限时自动开启喷淋降尘，减少人工干预。
2. 节能环保：系统采用变频控制，根据环境数据动态调整设备功率，相比传统恒定控制可节约能源30%以上。喷淋设备仅在超标时启动，降低水电消耗。
3. 实时监控：支持无线数据传输，监控室终端和移动设备可远程查看数据，提升管理效率。

（二）应用案例与效益

以仁沐新高速五指山特长隧道（高瓦斯隧道）为例，应用本系统后：

1. 经济效益：3年内节约成本约271.84万元，主要源于人工减少（从9人减至1人）、能源优化（风机和喷淋智能调节）。
2. 社会效益：改善了作业环境，粉尘浓度下降50%以上，降低了尘肺病风险；自动化预警避免了多起潜在事故。

标准还参考了工法内容，强调系统在复杂地质条件下的适应性。例如，在瓦斯隧道中，系统可实现风电闭锁和甲烷电闭锁功能，确保安全。

六、设备维护与标准化意义

标准第8章规定了设备维护保养要求：传感器需每15天用便携仪对比数据，每年检定一次；上位机和下位机需定期维护数据资源。这些措施保障了系统长期稳定运行。
本标准的发布填补了隧道施工环境自动化控制领域的空白，其意义在于：

1. 规范化：统一了监测参数、设备选型和安装流程，避免各项目标准不一。
2. 推广性：已在西香高速等重点项目成功应用，适用于公路、铁路、水利等多类隧道。
3. 行业引领：结合专利和软件著作权，推动了智能建造技术发展。

七、结论与展望

《隧道施工环境监测与自动化控制技术指南》是一项具有前瞻性的团体标准，它通过自动化、信息化手段提升了隧道施工的安全性和环保水平。未来，随着物联网和人工智能技术的发展，本标准可进一步优化，如融入大数据预测模型。建议行业广泛采纳本标准，并加强人员培训，以充分发挥其价值，助力我国隧道工程高质量建设。
通过本次解读，希望能为施工单位、监理单位和管理部门提供实用参考，共同促进隧道施工环境的智能化管理。