[发明专利]一种用于软土盾构隧道的结构健康监测系统

说明书

本发明提供一种用于软土盾构隧道的结构健康监测系统，针对软土盾构隧道结构的特点，进行隧道全线范围内的监测，满足其施工和养护的健康监测需求，其包括通讯连接的数据采集子系统、监测数据传输网络子系统、中心数据库子系统、隧道结构健康评估子系统、隧道BIM模型信息子系统，数据采集子系统包括设置在软土盾构隧道内的应变光纤传感器和温度光纤传感器，温度光纤传感器沿软土盾构隧道的长度方向布置，应变光纤传感器包括相连接的沿软土盾构隧道的长度方向布置的纵向应变分布光纤和沿软土盾构隧道的周向布置的环向应变分布光纤，环向应变分布光纤设置在相邻的两个隧道管片的接缝处，用于采集获取软土盾构隧道的监测数据。

技术领域

本发明涉及隧道技术领域，具体为一种用于软土盾构隧道的结构健康监测系统。

背景技术

在长期的自然环境和使用环境的双重作用下，已建隧道会随着使用不同程度地出现衬砌裂缝、变形以及渗漏水等病害。由于结构裂缝产生、侵蚀性地下水渗漏等因素的影响，将会导致隧道衬砌钢筋锈蚀及结构混凝土腐蚀等多种耐久性不足的病害产生，严重影响了隧道的使用性能，导致未达到隧道结构设计基准期而急需大修，既浪费了大量资金，又影响隧道的正常使用。因此对地铁隧道工程监测和养护的应用技术进行研究不仅是极其必要的，也是迫切需要的。针对隧道结构健康的自动监测系统成为隧道工程发展的新方向，可以对隧逬的结构状态起到长期安全监测与预警的作用，获得准确、实时的监沏数据也有助于制定正确的结构运营维护策略。

软土盾构隧道大多是建设在地表下30m-40m范围内，地下水位高、土层松软、多为第四纪冲积层、淤积的砂性土、黏性涂、淤泥层构成的软土中的隧道，其通常由样式统一的管片拼装而成，软土盾构隧道在长期运营中的沉降及不均匀沉降相当大,许多隧道段的沉降和不均匀沉降一直在发展,过大的不均匀沉降带来的纵向不均匀变形造成隧道管片接缝变形增大，对隧道的结构、接头防水构成威胁，因此需要进行隧道全线的大范围监测。

公开号为CN104864913A的发明专利公开了一种分布式公路桥梁隧道结构健康监测系统，该发明采用三级分布式数据处理架构，降低了系统整体资源消耗，提高了告警效率。但该发明主要用于公路隧道，由于其采用了传统的点式传感器，考虑到成本因素，只能在一些重要的构建(比如桥塔，主梁)上进行布置；但是软土盾构隧道都是由样式统一的管片拼装而成，并不存在这样的特殊构建，因此需要进行全线的大范围监测。所以传统的点式监测技术并不能针对软土盾构隧道的结构特征对其健康状态进行有效的监测。

公开号为CN105411177A的发明专利提供了一种盾构法隧道结构健康监测及安全预警系统，其公布了一种盾构法隧道结构健康监测及安全预警系统，该发明面向盾构法隧道长期结构安全需求，确保使用的稳定性与耐久性，可实现盾构法隧道的结构健康性能数据的长时间实时自动采集，判定盾构法隧道安全使用状态并实现自动安全报警。然而该发明同样是基于传统的点式传感器技术，因此并不适用于软土盾构隧道的结构特征。

公开号为CN106989685A的发明专利提供了一种基于分布式光纤的盾构隧道管片整体变形监测装置及其监测方法，该监测装置包括粘贴型分布式光纤、碳纤维底胶、连接光纤、导线以及光纤分析仪。该发明提供一种操作性强、成本较低，且能实现盾构隧道管片整体变形监测的自动化及智能化的基于分布式光纤的盾构隧道管片整体变形监测装置及其监测方法。但是该发明只是对隧道管片本身的变形，对盾构隧道结构的变形特征认识不准确。在盾构隧道的变形中，由于隧道管片本身的刚度远远高于管片接缝处的刚度，变形主要集中在隧道纵向和环向接缝处。该发明监测管片本身的变形是不合适软土盾构隧道的结构特征的，因此其实时监测的分布式传感技术监测的数据不能体现软土盾构隧道的结构特征，缺乏准确性。

发明内容