隧道结构健康在线监测预警系统方案及设备选型

隧道监控背景

隧道地下环境复杂，将面临围堰变形、拱顶沉降、净空收敛、初期衬砌应力变化、土体坍塌等多种险情。在隧道运营过程中，还会受到材料劣化、地震、人为破坏等因素的影响，导致隧道主体结构的劣化和破坏。如果不及时修复，可能会导致事故发生。因此，在隧道施工和运营期间，有必要通过合理布置测点对隧道的结构状态进行监测和分析，以满足隧道安全管理的要求。

那么如何在隧道施工和运营过程中设置自动监测点，如何进行测量呢？今天安瑞科技的小编就从以下几点来说明:

自动监测点布置原则

隧道内监测点的布置是否安全、科学，直接影响到监测数据能否正确反映隧道的实际状态和变形。因此，隧道内监测点的类型和数量应结合工程性质、地质条件、设计要求、施工特点等因素综合考虑。同时，在设置监测点时应注意以下几点:

A.在满足监测目的的前提下，测点的数量和布置必须充足，不允许盲目设置测点。任何测点的布置都应该具有很高的价值。

B.布点要结合周围环境，两个测点之间的距离不能太远，每个测点要有代表性，能准确反映被测结构的变形状态。

C.测点的布置应便于安装和安全实施。对于危险部件，应适当考虑安全措施或选择特殊的测量方法或传感器。

D.测点应牢固可靠，易于识别，并注意保护，防止损坏。

E.系统监控中心需要对所有前端传感设备、物联网* *、数据采集设备、物联网监控云平台实施统一集中管理。

监测点布局

沉降点布设:结合施工时隧道内的开挖情况，隧道内沉降监测的主要对象是拱顶，可采用激光测距仪固定在隧道边墙，另一侧固定一个反射镜，隧道两侧拱顶中点固定一个反射镜。

地表沉降点的布设:在主隧道开挖前，利用静态水准仪沿隧道施工线布设地表沉降监测点，开挖前及时采集初始读数，保证设备正常运行。

周边建筑物沉降点布置:对于隧道施工影响范围内的地面建筑物，根据建筑物的历史年限、使用要求和施工影响程度，确定在被保护建筑物的基础上布置静态水准仪和倾角传感器，对有裂缝的建筑物增设裂缝监测点。

地下管线沉降点布置:隧道施工影响区内不同程度的地面沉降，可能引起地下管线的变形和沉降，直接危及使用安全。因此，在隧道施工周围的地下管线上每隔10m设置一个静态水准监测点，监测地下管线在开挖过程中的变化，以确保地下管线的安全和地下工程的顺利施工。

断面轴力监测点布置:在隧道断面上布置监测点，在隧道拱顶、拱腰和边墙分别布置若干个测量锚，每个锚布置一个轴力测点。

土压力监测点布置:在围岩与初期支护之间埋设土压力箱，监测围岩与初期支护之间的接触压力。土压箱埋设在初期支护和二次衬砌之间，以监测初期支护和二次衬砌之间的接触压力。

应力点的布设:在隧道断面上布设监测点，沿隧道拱顶、拱腰、边墙分别布设若干个应变片，测量各测点的环向应力和切向应力。

监控设备的选择

综上所述，在隧道结构健康监测系统中，物理量如应力/应变、温度、沉降、位移等。主要是针对。有许多种类的传感器和设备可用于这种监测项目，并且正在不断开发新的更可靠、更精确和更便宜的传感器。因此，在选择传感器设备时，应考虑测量范围、灵敏度、精度和工作环境等因素。

设备介绍:

液压静力水准仪是一种利用通讯装置原理测量垂直位移的传感器。采用进口扩散硅压敏元件，集成温度校正元件，通过RS485数字接口输出高精度数据。可用于桥梁、隧道、路基、地铁、深基坑、大坝、房屋等构筑物的沉降自动监测。

动态水准仪可以精确测量振动和运动环境中的垂直位移。可用于高速铁路地基高压注浆时地基和隆起的压力反馈控制，桥梁的动态挠度测量，高速铁路通过时轨道和结构动态位移的实时测量，以及其他需要对位移做出快速响应的工程。在该方案中，动态水准仪用于监测桥梁的挠度。

* *采集器是一种智能硬件设备，用于采集传感器数据并连接传感器、控制执行设备和云平台软件。用于采集和上传传感器数据，根据控制策略控制报警设备、机械动作等功能。