隧道运营期结构健康监测共53页
运营隧道结构监测技术以及健康安全评价体系
运营隧道结构监测技术以及健康安全评价体系1 绪论1.1 研究背景随着我国城市化进程越来越快，城市建设的快速发展，城市规模持续扩大以及城市人口的聚集增长，许多大城市存在着人口集聚、建筑空间狭小、交通拥挤、城市绿化减少、环境污染加重等诸多问题，其中交通阻塞问题在我国很多城市尤为突出。
一方面为了适应经济与社会的发展，必须加强城市集约化程度和提高效率才能；另一方面由于城市建设长足发展，使得城市中心可供利用的地面面积越来越少。
要解决城市建设与土地资源短缺的矛盾，从而促进城市的可持续发展和环境保护，合理地开发利用城市地下空间资源，大力发展城市地下交通工程是一条非常有效的解决这些问题的途径。
城市地下交通工程不同于高架道路，它不影响城市景观，噪音、震动等环境污染较小。
目前地下运行的地铁、交通隧道、各种市政地下隧道等为城市地下交通工程的重要组成部分，对缓解交通拥堵、提高城市效率、提升城市现代化水平发挥着巨大的作用。
其中地铁项目的建设在我国日趋广泛，数量和规模都在成倍扩大。
目前我国有28个城市有城市轨道交通在建或运营，其中12个城市已有城市轨道交通运营线路，预计到2014年底拥有运营线路达1600公里，比去年增加200多公里。
在建城市轨道交通线路约1400公里，预计"十二五"末，我国城市轨道交通运营里程将拥有3000多公里运营线路，全国城市规划交通总投资将达万亿元。
到2020年，我国将有40个城市建设地铁，总规划里程达7000公里，是目前总里程的4.3倍。
自第一条地铁建成并投入运营以来，世界的地铁建设历史己经近150年。
纵观这一百多年来，世界各地城市的发展经验，大力采用快速轨道交通系统，是完城巿客运这项艰巨任务的有效手段。
但同样地，地铁也成为一个危及范围最广以及事故伤害率较高建设项目之一，表1-1列举了近十年来我国主要的运营地铁隧道结构安全事故[1,2]。
表1-1 2001年至2012年我国运营隧道结构安全事故统计表这些突发的事故不但引起重大的人员伤亡和财产损失，更对社会化造成了极坏的极坏影响，并且造成了不同程度的恐慌，因此得到了各国政府及科研机构的高度重视。
营运高速公路隧道结构与水文地质健康监测系统
营运高速公路隧道结构与水文地质健康监测系统摘要：隧道是围岩较为复杂的隐蔽工程，往往只在隧道建设期对隧道结构、围岩的稳定性进行监测，而忽略建设期隧道稳定性的监测，随着通车年限的增加，隧道衬砌结构受复杂的水文地质环境的不断侵蚀下，结构的稳定性有所下降，日常定期养护频次低，且只关注表观病害，难以及时预测预防结构本身的变化。
文章根据营运隧道常见的病害缺陷，选择特定的检测项目，建立长期隧道结构和水文健康监测系统，能远程监测隧道实时状态，获取隧道状态数据，让隧道数据可视化、易处理，为预测短期内隧道状况，监测结构病害发展趋势，提高养护工作效率，确保隧道运营安全。
关键词：营运隧道；结构健康监测；水文地质；结构变形截止目前，我国大陆已建成通车的公路隧道总长超过1.9万km，我国已经是世界上隧道工程数量最多、发展最快的国家。
随着通车年限的增加，高速公路隧道工程结构破损、变形、漏水、突水突泥、泥石流、洞口滑坡等安全隐患和灾害事件攀升，运营安全管理压力日益突出。
受建设期技术水平限制，大部分隧道无法实现安全隐患和灾害事件的预测预报，隧道运营安全管理仍处于被动局面。
在日常营运隧道养护中，国内结构健康监测大多采用的是传统人工监测方式，但存在监测效率低、监测频率低、监测数据不连续、数据分析滞后等问题、不能及时、动态、全面地掌握隧道工程的技术状态。
随着国内工程领域发展迅速，工程结构健康状态的周期性监测需求量较大，以结构健康监测为基础的工程类结构健康监测系统越来越完善。
目前国内已有部分隧道建设了隧道结构安全监测系统，地铁和高铁项目已率先开始全面进行隧道结构安全监测系统的建设，公路隧道方面南京市辖内特长隧道和水下隧道、深圳市辖内新建特长隧道、武汉长江隧道、大丽高速花椒箐隧道等一批项目已建成了隧道结构安全监测系统。
01隧道结构与水文地质健康监测系统隧道结构与水文地质健康监测系统与传统的隧道人工监测不同，该系统可以在隧道某一断面位置上预埋监测传感器，通过传感器等一系列设备获取的数据对隧道进行实时、长期的健康监测。
在役隧道结构安全、健康监测与评估
国家 英国
发展概况
通过对工作人员和乘客可能产生的伤害的各种危险因素 进行预测与分析，划定风险因素的伤害等级，有针对性进行 改进。
美国
由美国运管部和交通部综合安全评定，先找出所有影响 因素，然后明确影响范围，进行安全认证，提交报告，生成 SSC（Safely and Security Certification）报告，制定安 全标准，不断优化。
点式
SOFO
位移
是
2μm
±10 000
相位
准分布式 FBG
应变
是
1με
±5000
波长
分布式 BOTDR 应变/温度 否
30με/1°C ±10 000
强度
光纤监测重点部位的选择和监测内容
监测内容 拱顶土压力 钢筋受力 混凝土 结构温度分布监测
隧道衬砌表面
沉降及不均匀沉降
渗漏水
监测参数
拱顶土压力增大系 数
技
术
经常检查 隧道衬砌的裂缝、
错台、起层、剥落以 及排水设施的破损、 堵塞、积水和结冰等。
定期检查 是系统掌握隧道
的基本技术状况，采 取徒步的目视检查为 主, 配备必要的检查 工具或设备。检查宜 安排在春季或秋季。
经常检查、定期检查
裂缝检测
二衬厚度及衬背空洞检测
二衬强度检测
某隧道病害的地质雷达检测分析
水准仪
光纤光栅渗压计 水质监测仪 水质分析仪
大酉山黄土隧道
光纤传感器布设
监测结果展示
隧道衬砌应变 随时间变化规律
隧道内力分布
健康监测技术发展趋势
（1）高精度、环境适应能力强、自动化程度高、可操 作性强的测量仪器和自动化的隧道实时监测系统； （2）实用性强、可靠性高的数据处理方法，提高预测 结果的准确度； （3）充分利用信息技术、计算机技术、数据库技术、 网络技术和虚拟现实技术。开发出功能完备、安全性 高、实用性强、可视化程度高、可维护性好、可移植 性强等的隧道监测信息管理系统，包括3维可视化平台 和虚拟现实平台。
公路隧道运营期监测及检测报告
公路隧道运营期监测及检测报告目录1 项目概况 (1)2 项目特点 (2)3监测及检测工作程序与方法 (4)3.1工作依据 (4)3.2工作程序 (4)3.3工作内容、方法、试验频率 (5)3.3.1 隧道变形监测 (5)3.3.2南区加油站、收费站监测 (17)4本阶段监测成果与分析 (18)4.1监测成果 (18)4.2本次监测结果分析 (18)4.2.1 监测报警值的确定 (18)4.2.2 沉降分析 (20)4.2.3 断面变形分析 (22)附表1 隧道左线沉降监测成果表 (26)附表2 隧道右线沉降监测成果表 (31)附表3 收费站处主线道路右线沉降监测成果表 (36)附表4 右线加油站立柱沉降监测成果表 (38)附表5 右线加油站油泵沉降监测成果表 (39)附表6 右线加油站围墙沉降监测成果表 (39)附表7 收费站地下通道沉降监测成果表 (40)附表8 左线水平收敛监测成果表 (40)附表9 右线水平收敛监测成果表 (45)附录1 长江隧道南区加油站、收费站沉降测量水准线路 (50)附录2 长江隧道沉降测量水准线路 (51)1 项目概况南京长江隧道位于南京长江大桥和长江三桥之间，南起南京市主城区的滨江快速路，北至江北收费广场连接线，是江苏省南京市城市总体规划确定的“五桥一隧”过江通道中的隧道工程，对于缓解南京市跨江交通压力、促进沿江大开发具有重大意义。
该隧道工程采用“左汊盾构隧道+右汊桥梁”方案，其中左汊隧道采用双管单层盾构方案，平面分左右线单独设计。
隧道由浦口引道段、明挖暗埋段、浦口盾构工作井、盾构段、梅子洲盾构工作井、梅子洲明挖暗埋段、梅子洲引道段组成，隧道全长3837m（见图1-1）。
引道段采用“U”型结构，明挖暗埋段采用矩形框架结构，盾构段结构为圆形混凝土管片拼装衬砌结构，圆形隧道内径为13.3m，管片厚度为0.6m，结构外径为14.5m，是当今世界上最大直径的盾构隧道之一。
高速铁路隧道结构健康监测与评估技术研究
高速铁路隧道结构健康监测与评估技术研究随着交通运输的发展和人们对便捷高效出行的需求增加，高速铁路的建设已成为现代交通建设的重要组成部分。
而高速铁路隧道作为高速铁路建设中不可或缺的一环，其结构健康监测与评估技术的研究和应用显得尤为重要。
本文将从高速铁路隧道结构健康监测的背景和意义、常见监测方法以及评估技术这三个方面进行探讨。
首先，我们来了解一下高速铁路隧道结构健康监测的背景和意义。
隧道结构是高速铁路系统的重要组成部分，其安全性和可靠性直接关系到列车运行的安全和顺畅。
然而，隧道结构长期受到动力荷载、温度、湿度以及自然灾害等环境因素的影响，可能会导致结构的损坏和疲劳，进而引发意外事故。
因此，通过结构健康监测和评估技术对隧道结构进行实时监测和评估，可以及时发现结构的异常变化和潜在故障，为维修和保养提供科学依据，保障高速铁路系统的安全运行。
其次，我们将介绍一些常见的高速铁路隧道结构健康监测方法。
高速铁路隧道结构的监测方法多种多样，常见的有传感器监测法、无损检测法和遥感监测法。
传感器监测法是通过安装传感器在隧道结构内部或表面，实时监测结构的位移、应力、振动等参数，借助数据采集和传输系统，将监测数据传递到监测中心进行分析和处理。
无损检测法是利用无损检测设备对隧道结构的材料、裂缝、缺陷等进行非接触式检测，能够实时获取结构的质量和健康状态信息。
遥感监测法则是利用遥感技术通过航空或卫星获取高速铁路隧道结构的图像和影像数据，从而对结构的变形、损伤等进行监测和评估。
最后，我们将讨论一些高速铁路隧道结构健康评估技术。
高速铁路隧道结构健康评估技术主要是对监测得到的数据进行分析和处理，并通过评估模型和算法对结构的健康状况进行评估。
常见的评估技术包括振动分析、应力分析和模型识别等。
振动分析通过分析结构的振动特征和频率响应，可以判断结构是否存在异常变化和损伤。
应力分析则主要是对结构的应力和变形进行分析，通过比较实测数据与理论模型的差异，来评估结构的健康状态。
XX路隧道结构健康状态实时监测方案(完整版)
XX踣隧道结构健康状态实时监测方案目录XX路隧道结构健康状态实时监测方案 (1)1概况 (4)2结构健康检测/监测内容 (4)3监测实施方案 (5)3.1隧道断面收敛监测方案 (5)3.1.1监测断面位置 (5)3.1.2激光测距隧道断面收敛监测 (6)3.1.3双倾角传感器隧道断面收敛监测 (9)3.2隧道暗埋段结构缝张开量监测 (11)3.2.1监测断面位置 (11)3.2.2断面测点布置 (12)3.3.3监测仪器 (12)3.2.4监测频率 (13)3.3隧道裂缝张开量监测 (13)3.3.1监测仪器 (13)3.3.2监测断面位置 (13)3.3.3仪器安装 (14)3.3.4监测频率 (14)3.4隧道渗漏监测 (14)3.4.1监测原理 (14)3.4.2测试方案 (15)3.4.3建议安装位置 (15)3.5联络通道沉降变形 (16)3.5.1三向位移计监测方案 (16)4监测仪器远程控制与数据无线传输方案 (16)4.1激光测距隧道断面收敛数据传输方案 (17)4.2双倾角传感器隧道断面收敛监测通讯方案 (18)4.3隧道结构缝、裂缝监测通讯方案 (18)4.4联络通道监测通讯方案 (18)5 XX路隧道结构健康安全监测/检测项汇总 (18)1概况XXXX路隧道为双向四车道隧道，全长2526.88m,采用盾构法错缝拼装，外径11m,每环共8块管片，管片厚度480mm=开通运营以来，通过结构测量和检测，发现结构发生了一定程度的变形，并且在局部发生了明显的渗漏水棋至漏泥沙。
考虑到隧道结构的长期运营，及时掌握隧道结构状态对于确保结构安全, 保证隧道的正常运营有着至关重要的作用。
本课题结合XX市XX路隧道制定了详细的结构安全监测方案,主要监测项为隧道断面收敛、暗埋段变形缝张开、隧道主要裂缝监测、联络通道沉降、隧道渗漏监测等，所以监测项均通过无线的方式远程传输。
上述监测项L1将与XX路隧道常规的检测项（见表1）结合，构建隧道结构安全预警的指标体系。
隧道运营期结构健康监测
基于激光测距技术的监测
应用：目前所采用的非接触测量的方法多数基于激光 测距技术。其中三维激光扫描仪无需设置反射棱镜、 无接触测量，能高密度、高分辨率获取扫描物体的海 量点云数据，同时对环境光线、温度都要求较低，因 此三维激光扫描作为隧道变形监测的新方法是比较理 想的。
局限：但是由于价格特别昂贵，只能用于特定重点项 目进行监测，无法普遍用于所以隧道。
裂缝计工作原理：
当结构物伸缩缝或裂缝的开合度（变形）发生变 化时，会使位移计左、右安装座产生相对位移，该位 移传递给振弦，使振弦受到应力变化，从而改变振弦 的振动频率。电磁线圈激拨振弦并测量其振动频率， 频率信号经电缆传输至读数装置或数据采集系统，再 经换算即可得到被测结构物伸缩缝或裂缝相对位移的 变化量。
韩国在高速铁路(HSR)隧道安装了健康监测系统,对内部衬 砌形变、喷射混凝土应力、地下水水位以及其它问题进行实 时监测或周期性监测
LeeJ.S.于2004年利用健康监测系统采集的隧道变形 数据,通过一种新的系统识别方法来判断隧道的损伤和损 伤部位。
瑞士Aembe Measuring Technique公司研制了一套 全自动隧道断面收敛及投射系统TMS。它是由Leica TPS激光全测站仪加上伺服马达驱动定位装置,再配合 即时收敛及投射软件组成.
6 金坛市华城凯盛土木工 位移计 程材料厂
DCE0530
单位 支 支 支 组 组 支
单价 1500 1800 2100 3600 5400 800
3.2裂缝计
裂缝监测中使用到裂缝计。裂缝计适用于长期布设 在混凝土结构物或者其他材料内及表面上，测量结构伸 缩或周边缝的开合度（或变形）。裂缝计可以选用振弦 式裂缝计。以某型号振弦式裂缝计为例介绍其组成及工 作原理。
隧道结构监测框架方案
隧道健康状态评估监测框架方案
一、隧道全线结构健康监测方案
1 监测内容
结合盾构法隧道结构健康评价标准，针对上图中所示指标项实施监测/检测：
根据上表，虹梅南路隧道结构健康监测项及监测方法如下：
2 监测断面位置
（1）明挖段每300m一个断面，共布置6个变形缝监测断面；
（2）东西线圆隧道每1000m一个断面，或在施工过程中发生过较长时间停止推进等特殊状况的位置设置监测断面，同时监测管片接缝张开量、管片表面应力、螺栓应力、断面收敛等；
（3）隧道全线进行沉降自动监测，并在渗漏严重或或在施工过程中发生过较长时间停止推进等特殊状况的区段进行渗漏水监测。
具体断面位置视施工情况以及设计图纸而定，现在已经在与设计员沟通。
二、隧道全线结构健康监测方案。