隧道自动化监控量测及永久性监控量测技术应用研究.pdfVIP

一、项目工程概况

西安长大公路工程检测中心有限公司经陕西关环麟法

高速公路有限公司统一招标，承担麟游至法门寺高速公路

野河山隧道、石臼山隧道第三方监控量测，本项目采用隧

道自动化监测。

二、项目实施的背景和动因

在信息网络发展如此迅速的今天，将信息传递与智能

应用合理有效地结合在一起，形成了能够实时掌握高速公

路隧道变形情况的自动化监测系统。一方面，传统的高速

公路隧道人工监测已经无法满足建设期内的监测要求，对

于变形数据无法及时获取并传递到相关各方；另一方面，

自动化监测能够实时提供隧道内的各类监测数据信息、甚

至是图像、影像信息，当出现异常时，能做到自动报警，

这对于及时掌握安全隐患、控制变形等具有非常重要的保

障作用。因此，自动化监测也就成为高速公路隧道监测的

最佳选择。

三、隧道自动化监测工艺及方法

3.1监测工艺

（1）系统设备布置方案以通讯基站三公里范围内为一

个监测单元结合自组网无线网桥技术，设置分布式无线数

据采集器，安放于测试现场各测点附近，使得传感器输出

的微弱信号传输距离最短，减少干扰及信号传输线路。

（2）网络控制器通过网线接到相近基站，保证与现场

网络通讯传输距离最短，便于安装，节约成本。同时保证

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数据稳定的通过基站形成的局域网传输数据。

（3）信号通过总基站传上服务器，并且存在数据库

中。

（4）服务器管理软件会对数据进行自动初步分析，如

果超限，会发送短信通知相关人员。

（5）管理部门可通过远程方式在办公室查看数据。

自动化监测信息组网图

3.2监测方法

3.2.1沉降监测

拱顶沉降监测采用无线倾角仪，无线倾角仪是一种集

角度换算沉降测量、数据采集、电源供电、数据通讯与一

体的倾斜测量智能传感器，设备采用物联网单点通讯、自

主休眠技术，结合自动报警紧急传输方式，保证数据的稳

定性，可应用于隧道沉降自动化监测。

工作原理：设备读取显示出来的是倾斜率，计算沉降

是变化值*倾角仪间距/1000就是沉降值，所以就是通过倾

斜率以及相邻两个设备的距离测得相对位移。

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本方案采用无线倾角仪，测倾斜率换算沉降技术进行

变形沉降测量，在保证测量精度的同时还兼顾安装使用的

便捷性，相较于人工监测，在隧道拱顶上设置监测点，按

照等级水准的要求进行测量，能够更加及时、准确、精

密、快速地提供监测数据，是人工监测所无法比拟的，在

实际工作中也是应用最广泛的方式。

现场工作示意图安装示意图

3.2.2收敛监测

周边收敛监测根据根据测距仪信号发射与接收的时间

计算距离，当距离发生变化后，根据时间差计算距离变化

量。

激光测距传感器及反光片安装于隧道待测收敛测线两

端。左边墙反射片贴于不锈钢板上，做永久监测点，要求

定位准确。右边墙安装激光测距传感器，对准反射片。

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安装示意图现场工作图

施工条件允许的情况下，进行嵌入式安装。传感器及

反射片做好保护，制作不锈钢保护罩，外保护罩迎向施工

方向部分特别加固。

激光测距仪断面布置

相对于人工的全断面监测及腰线收敛测量，采用自动

化的方法更能及时、有效地反应隧道的变形情况，且易于

实现，精度较高，能实时反馈隧道受保护区内工程施工的

影响程度，并加以量化，便于对隧道安全状态进行分析判

断。

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四、隧道自动化监测实施成果分析

4.1自动化监测成果的理论基础

（1）数据采集及时、准确

自动化监测的数据获取通过网络实时采集，一方面可

以有全时段的数据的进行分析以及及时准确地预测后续变

形趋势，减少事故隐患；另一方面简化了工作程序内容