在隧道投入使用后,其依旧处于一个相对封闭、复杂的环境内。车流、温湿度变化、地下水和地层压力等多因素持续作用,使得隧道结构一直在慢慢发生变化。和地面建筑不同,隧道的很多结构部分被土层、衬砌或附属设施遮挡,内部的细小变化无法直接从从表面观察。
比如,衬砌内部可能出现微小裂缝,局部受力状态改变。这些问题在早期没有明显的外观表现,但结构内部其实已经在变化。如果等表面出现大裂缝、掉块时才被察觉,代表隐患存在相当长的一段时间,威胁着通行人员的生命安全,更给养护工作带来较高的难度。但对于WITBEE®万宾科技®隧道安全监测系统来讲,这都是“小事儿”。
一、如何实现自动化监测
隧道结构由衬砌、围岩等多部分组成,其运行环境也在不断变化,影响着结构的受力状态。所以监测工作更要贯穿隧道运行的整个过程。从开始运行的那一刻起,隧道结构将处于复杂的受力环境里。只在固定的周期内做检测,得到的结果只能反映当时的隧道状态,而隧道结构的变化是24小时的。所以隧道安全监测系统的24小时数据采集功能更占优势。
通过在隧道多个结构部位安装的多种监测设备,隧道安全监测系统可以实时收集隧道的地表沉降、结构变形、位移变化、裂缝发展以及拱顶下沉等数据,让隧道在运行过程中能积累下稳定、全面、实时的数据。这些数据能反映隧道结构在每分每秒的状态,让管理员从中清楚地了解隧道的身体情况,从而做好隧道的安全诊断工作。
二、自动化监测的具体内容
在实际应用中,隧道安全监测系统将有针对性地采集不同类型的结构变化数据:
1.地表沉降监测反映了隧道上方地层的长期变化。如果地表沉降出现异常,一般就说明地层结构或者地下水情况出现变化。
2.位移和变形监测可以实现对隧道衬砌结构本身的评估,通过实时测量拱顶、边墙以及关键节点的位置,能反映其结构在长期受力过程中发生的微小变化。
3.裂缝监测主要用于分析混凝土结构里裂纹的发展情况,记录下裂缝的宽度和变化速度,实时判断裂纹是否处于稳定状态。
4.拱顶下沉监测则反映隧道拱部结构在荷载作用下的变化,这个指标和结构整体的受力状态关系十分密切。
随着监测系统的长期运行,会存储大量的隧道结构健康数据,这些数据为隧道的养护和结构评估提供了重要依据,并帮助养护单位逐步形成以数据为基础的智慧化养护模式。