DB41_T2660-2024公路隧道智能监控量测技术规程.docx

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1、ICS93.060CCSP66B41河南省地方标准DB41/T26602024公路隧道智能监控量测技术规程2024 - 03 - 12 发布2024-06-11实施河南省市场监督管理局发布目次前言II1范围12规范性引用文件13术语和定义14系统架构25数据采集36传感器节点67传感器网络68数据通信79数据存储810数据处理9H数据安全管理912监测预警IO13系统运维10附录A（资料性）公路隧道智能监控量测技术总体架构图12本文件按照GB/T1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

2、木文件由河南省交通运输厅提出并归口。本文件起草单位：河南省西淅高速公路建设有限公司、长安大学、河南交通投资集团有限公司、河南省豫晋高速公路建设有限公司、河南交通投资集团有限公司洛阳分公司、河南交通投资集团有限公司少洛分公司、许昌腾飞公路工程有限公司、东南大学。本文件主要起草人：黄慧光、徐龙飞、杨欣、翁效林、赵高文、王海波、宋华锋、张久鹏、白运洲、王琪、李林、朱峰、吴宗燃、郭晓龙、朱谭谭、王震、李思达、袁超、苏鑫、王杰、郭琼琼、郭十乾、管萍、王满、杜森、毕彦春、赵世灿、侯阳斌、刘斯坦、丁东、张博、苏小培、闫红军、王欢、李世鑫。公路隧道智能监控量测技术规程1范围本文件规定了公路隧道智能监控量测的术

3、语、系统架构、技术流程和技术要求等内容。本文件适用于钻爆法公路隧道施工期间的智能化监控量测。2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB/T22239信息安全技术网络安全等级保护基本要求GB/T30269.701信息技术传感器网络第701部分：传感器接口：信号接口GB/T30269.901信息技术传感器网络第901部分：网关通用技术要求JTG/T3660公路隧道施工技术规范DB41/T2137公路隧道监控量测技术规程3术语和定义下列术语

4、和定义适用于本文件。3.1拱顶沉降隧道拱顶部分受地层压力、开挖扰动、支护结构变形等因素影响产生的绝对下沉量。3.2水平收敛隧道开挖后围岩发生应力重分布，当围岩应力趋于平衡时隧道相对侧壁距离的变化。3.3测点设置在观测体上（或内部），作为变形、位移、应力或应变测量用的固定标志工作点。3.4传感器节点传感器网络中，需要完成监测数据的采集、信号转换、数据处理、数据发送等多种工作的功能单元。3.5路由器用以传感器网络组网并扩大网络范围的设备。3.6协调器在一个网络或系统中负责管理、组织、协调其他节点的设备。A/D转换器又称模拟数字转换器，是将时间连续、幅值也连续的模拟信号（压力、位移等非电信号）转换为

5、时间离散、幅值也离散的数字信号（电压信号）的设备。3.8总线型网络拓扑结构采用单根数据传输线作为通信介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到通信介质，并能被其他站点接收。3.9星型网络拓扑结构网络中的各节点通过点到点的方式连接到一个中央节点上，由中央节点向目标节点传送信息。3.10树型网络拓扑结构总线型拓扑结构的扩展，在总线网上增加分支，使每个节点有多个子节点。3.11ZigBee协议基于IEEE802.15.4标准的低功耗局域网协议，主要适用于近距离无线连接。3.12边缘计算在网络的边缘侧，即靠近数据源或用户的位置，提供计算、存储和网络服务一种新型的计算范式。4系统架构4.1 总体技术

6、架构公路隧道智能监控量测技术总体架构见附录Ao4.2 隧道监测项目主要包括温度湿度、围岩位移、应力应变、孔隙水压力、裂缝变形、超前地质预报等项目。4.3 传感器采集设备主要由不同断面的各类传感器与数据采集器组成，数据采集器支持数据无线或有线传输，根据传感器密度及现场条件选择合理的传输方式并设置合适的采集频率，对隧道监测对象进行自动化信息采集与数据发送。4.4 传感器网络传感器网络是由分布式传感器节点、通信设备和处理中心组成。传感器节点用于感知隧道自动化监测数据；通信设备使传感器节点能够相互通信，并将数据传输到处理中心；处理中心负责收集和分析传感器节点的数据。4.5 物联网网关传感器监测数据经由

7、路由器和协调器实时上传至物联网网关，并通过网关与服务器互联，网关主要负责不同网络间通信协议的转换，建立传感器网络与其它网络之间的通信连接，并实现云服务平台与传感器监测设备之间的数据交互和命令控制。4.6 智能监测云平台通过云服务器建立数据收集集群和数据处理集群，支持对监测数据进行统计分析，根据历史数据生成变化预测曲线，实现对隧道监测数据的录入、存储、处理、云计算等功能，并能对围岩大变形、结构裂损、岩溶发育区、断层破碎带、富水区等灾害进行实时预警。5数据采集5.1 基本要求5.1.1 应根据现场实际情况、传感器密度以及组网形式，合理利用有线/无线的传输模块，进行数据采集。5.1.2 数据采集应至

8、少包含温度湿度、围岩位移、应力应变、裂缝变形及超前地质预报等项目，其中，必测项目和选测项目的选择应符合JTG/T3660、DB41/T2137的规定。5.1.3 传感器监测布点和量测作业应符合JTG/T3660、DB41/T2137的规定。5.1.4 监测频率及监测周期应根据监测项目及变化速率确定，变形位移等变化速率慢的项目监测间隔应每次不大于3h,应力及应变监测间隔应每次不大于0.5h。5.1.5 隧道监测传感器和智能全站仪可采用串口方式通过线缆将数据采集器连接，同一监测断面上传感器应共用一个数据采集器。5.2温度湿度采集5.2.1温度湿度监测主要包括环境及构件温度监测、环境湿度监测，监测设

9、备主要采用温湿度传感器。5.2.2混凝土养护过程中，温度传感器应保证具有5d不间断的监测数据，混凝土内外温度应符合温差不超过150Co5.2.3温度监测精度宜控制在0.5C,测量分辨率不宜低于0.19。5.2.4湿度监测精度宜控制在2%RH,湿度计监测范围应为12%RH-99%RHo5.2.5温度传感器宜在隧道结构侧墙混凝土表面及内部等关键构件位置处布设，监测混凝土内外温度梯度及固化过程中整体升、降温情况。5.2.6温度监测宜选择热电偶温度传感器、热电阻温度传感器或光纤光栅温度传感器。5.2.7湿度传感器安装位置应控制在隧道侧壁上，传感器的周围要有足够的空间保证空气流通。5.3 围岩位移采集5

10、. 3.1围岩位移监测应包括围岩拱顶沉降、底部隆起、水平收敛、地表位移监测等项目。6. 3.2围岩位移数据采集宜采用智能型全站仪、激光测距仪、倾角传感器等设备进行量测。7. 3.3采用智能型全站仪进行位移自动化监测时,应符合以下规定：a）位移监测基准点应设置在基础设施外部不受影响的稳定区域；b）工作基点应设置观测墩或观测站房，配置自动化控制防护装置，满足对仪器的防护要求；c）宜配置强制对中装置，选点时应考虑施工对工作基点的扰动和对视线的阻挡；d）监测点与基准点宜同步进行观测，并应同时观测至少3个监测网点；e）定期检查仪器的整平状态，并及时校正；f）智能型全站仪架设处应安装电子气温气压计、自动化

11、控制系统、通信系统及不间断供电系统等。8. 3.4采用激光测距仪进行位移自动化监测时，应符合以下规定：a）注意测距仪和接收标靶的安装一致性，并注意调整视线方向；b）调整测距仪和接收标靶之间的安装距离至合适数值，参考测距仪测距精度指标；c）激光测距仪精度根据监测对象精度进行确定且不低于0.5mm；d）激光测距仪安装应避开潮湿的反射面，并避免测距通道上的粉尘、水汽对测距精度的影响。5.4 应力、应变采集5.4.1 应力、应变量测应包括钢筋应力、衬砌应力、锚杆轴力、压力、接触压力、混凝土表面应变量测等。5.4.2 钢筋及衬砌应力量测宜采用钢筋计、表贴式应变计，锚杆轴力宜采用锚索测力计量测，土压力监测

12、宜采用土压力计，接触压力量测宜采用振弦式传感器。5.4.3 应变计或应力计宜满足全数字信号检测，长距离传输不失真，抗干扰能力强。5.4.4 长期监测时，传感器与监测对象宜采用焊接或栓接方式安装，应进行调试并测定静态初始值。5.4.5锚索测力计安装前，应保证锚索计安装基面与钻孔方向的垂直。5.4.6应变监测计可测频率范围应大于被测对象在最大加载时的频率的1.2倍，应变量测的精度应为满量程的0.5%,监测值宜控制为满量程的30%-80%o5.4.7混凝土应变监测测点的应变计布设应符合以下规定：a）空间应力状态宜布置79向应变计，平面应力状态宜布置4向或5向应变计，主应力方向明确的部位可布置单向或2

13、向应变计；b）安装位置各方向偏离监测位置不应大于30mm,安装角度偏差不应大于2。5.5孔隙水压力采集5.5.1应利用振弦式、应变式孔隙水压计对孔隙水压力进行监测。5.5.2 孔隙水压计量程应满足被测压力范围的要求，可取静渗水压力与超渗水压力之和的1.2倍。5.5.3 孔隙水压计精度不宜低于0.5%F.S,分辨率不宜低于0.2%F.S,满足非线性、迟滞性、重复性要求。5.6洞内裂缝变形采集5.6.1 裂缝变形监测可采用振弦式测缝计、位移计等设备进行量测。5.6.2传感器监测量程应介于测点位移允许值的23倍，传感器的量程应大于裂缝的预警宽度。5.6.3设备安装时,应综合考虑裂缝收缩与扩张两种情况

14、，传感器测量方向应与裂缝变化走向垂直，避免因物理形变导致的数据不准确或设备损坏。5. 6.4已有裂缝检测前应掌握其位置、宽度、深度、走向等信息，然后监测裂缝的宽度变化，尚未发生开裂的结构，宜监测其应力应变变化，并持续观测结构状态。5.7超前地质预报数据采集5. 7.1超前地质预报监测项目应包括断层破碎带、岩溶发育区、地下水位、瓦斯发育区、涌水突泥等。6. 7.2宜采用地质调查法并利用遥感、三维激光扫描、数码摄影等技术完成岩体裂隙、岩层产状及围岩级别等地质信息的远程识别，并建立数据实时传输功能。7. 7.3可采用超前钻探法并利用孔内摄影、孔内物探、钻孔过程监测技术（DPM）进行钻孔数据自动化采集

15、和钻孔孔壁全方位拍摄，对断层破碎带、岩溶发育区、瓦斯发育区等不良地质进行物探预报。超前钻探应符合下列工作要求：a）钻孔前地质技术人员应进行安全、技术、质量交底；b）钻孔过程中应做好记录，包括孔位、开终孔时间、孔深，钻进压力、钻进速度、冲洗液颜色及其流量随钻孔深度变化情况，涌砂、突进、振动、卡钻位置等；c）及时进行岩芯鉴定，对断层带、岩溶充填物、煤层、代表性岩土应拍照备查，选择代表性岩芯整理留存；d）钻孔施做完成后，及时编制钻孔柱状图、钻孔布置图、代表性岩芯照片；e）进行富水破碎带、季节变动带及以下岩溶预报时，应安装防突和测压装置。8. 7.4宜采用地震波反射法探测具有明显波阻抗差异的断层破碎带、岩性接触带、岩溶发育区等不良地质。地震波反射法现场数据采集应符合下列要求：a）应具有触发信号同步、信号放大、增益调整、噪声监测、游波等功能的数字化地震波接收设备;b）安装孔内传感器的套管宜使用环氧树脂作为耦合剂安装接收器套管，套管安装过程中不应使管壁产生变形，套管的倾斜允许偏差应为5;c）地震波反射仪器接收道数二维反射不应少于6道