黃常元，劉學(xué)增，陳松濤，樊思成，龔彥峰，謝 俊，王振宇

(1. 國(guó)家電網(wǎng)有限公司，北京 100031；2. 同濟(jì)大學(xué)，上海地下基礎(chǔ)設(shè)施安全檢測(cè)與養(yǎng)護(hù)裝備工程技術(shù)研究中心，上海 200092；3. 中國(guó)電力工程顧問(wèn)集團(tuán)華東電力設(shè)計(jì)院有限公司，上海 200063；4. 上海同巖土木工程科技股份有限公司，上海 200092；5. 中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063；6. 水下隧道技術(shù)湖北省工程實(shí)驗(yàn)室，湖北 武漢 430063)

0 引言

盾構(gòu)隧道逐漸成為交通或電力工程跨海越江的優(yōu)選方案之一，但是受地形與地質(zhì)環(huán)境的影響，這類水下隧道結(jié)構(gòu)受力較為不利，運(yùn)營(yíng)期不僅要承受長(zhǎng)期的高水壓侵蝕，還因頻繁穿越淤泥質(zhì)軟弱土層或海底風(fēng)化槽等軟硬不均地層，導(dǎo)致沉降特別是差異沉降顯著，由此帶來(lái)的接縫張開、錯(cuò)臺(tái)、開裂、滲漏水等病害問(wèn)題突出，嚴(yán)重威脅運(yùn)營(yíng)安全與服役性能。針對(duì)這類高水壓、大直徑的水下盾構(gòu)隧道，有必要開展健康監(jiān)測(cè)，及時(shí)監(jiān)控結(jié)構(gòu)受力狀態(tài)，動(dòng)態(tài)評(píng)估結(jié)構(gòu)安全，為運(yùn)營(yíng)養(yǎng)護(hù)提供必要的數(shù)據(jù)支撐。

圍繞武漢長(zhǎng)江隧道、南京長(zhǎng)江隧道、上海長(zhǎng)江隧道等代表性盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已開展不少研究與實(shí)踐工作，何川、封坤、方勇[1]總結(jié)了現(xiàn)有盾構(gòu)隧道建設(shè)技術(shù)，分析了各類病害對(duì)未來(lái)隧道運(yùn)營(yíng)的安全影響；林楠、謝雄耀和黃宏偉等[2-3]通過(guò)數(shù)值模型研究了管片損傷特點(diǎn)，分析了結(jié)構(gòu)病害發(fā)展機(jī)理，開展了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究；黃俊[4]通過(guò)對(duì)隧道的力學(xué)計(jì)算以及數(shù)值模擬，確定了南京緯七路、揚(yáng)子江過(guò)江通道的健康監(jiān)測(cè)重點(diǎn)內(nèi)容以及相應(yīng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和體系。劉勝春、張頂立、傅道興等[5-6]結(jié)合傳感監(jiān)測(cè)技術(shù)及無(wú)損檢測(cè)技術(shù)獲得南京長(zhǎng)江隧道運(yùn)營(yíng)期結(jié)構(gòu)變形受力數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的功能模塊，建立了從安全性、耐久性、實(shí)用性三方面綜合考慮的隧道安全評(píng)估方法。舒恒等[7]針對(duì)南京緯三路過(guò)江隧道開展了詳細(xì)的健康監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)研究，介紹了系統(tǒng)的組成以及各個(gè)系統(tǒng)的功能；李曉軍等[8]通過(guò)分析多條隧道的健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，提出了健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在監(jiān)測(cè)內(nèi)容、位置選取、數(shù)據(jù)集成等方面的注意事項(xiàng)以及不足之處。何曉等[9]開展了上海大連路隧道監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)工作，介紹了一體化激光斷面收斂、三向測(cè)縫計(jì)、大坡度長(zhǎng)距離縱向沉降監(jiān)測(cè)等新技術(shù)的運(yùn)用。陳衛(wèi)忠、李長(zhǎng)俊等[10]基于模糊綜合評(píng)價(jià)方法提出了適用于南京揚(yáng)子江隧道的結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)評(píng)價(jià)和預(yù)警方法。吳世明、王湛等[11]對(duì)杭州慶春路大直徑過(guò)江隧道進(jìn)行了長(zhǎng)期健康監(jiān)測(cè)，分析了潮水作用對(duì)隧道橫截面受力、隧道變形的影響。

總覽上述研究工作與工程實(shí)踐，設(shè)計(jì)一套合理可行的水下盾構(gòu)隧道健康監(jiān)測(cè)方案，其核心是解決“測(cè)什么、測(cè)哪里、怎么測(cè)”的問(wèn)題，同時(shí)還應(yīng)兼顧監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集、動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)、系統(tǒng)穩(wěn)定和易維護(hù)等問(wèn)題。工程地質(zhì)條件和建設(shè)方案的不同，結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)方案也會(huì)有較大不同。針對(duì)蘇通GIL綜合管廊工程，本文在分析隧址地質(zhì)條件、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，開展了典型斷面管片外部荷載及力學(xué)性能的計(jì)算分析工作，為監(jiān)測(cè)項(xiàng)目、監(jiān)測(cè)斷面、測(cè)點(diǎn)布設(shè)及儀器參數(shù)的選擇提供數(shù)據(jù)支撐；繼而探討了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的集成、故障診斷、數(shù)據(jù)管理應(yīng)用等環(huán)節(jié)技術(shù)要點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套適用于蘇通GIL綜合管廊越江隧道結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)方案，以指導(dǎo)隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)工作的實(shí)施。

1 隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)方案

1.1 工程概況

蘇通GIL綜合管廊采用盾構(gòu)方案越江，是目前世界上電壓等級(jí)最高)1 000 kV)、輸送容量最大、技術(shù)水平最強(qiáng)的超長(zhǎng)距離GIL創(chuàng)新工程。隧道全長(zhǎng)5 468.5 m，外徑11.6 m，管片厚0.55 m，環(huán)寬2 m，混凝土等級(jí)為C60，主筋為HRB400級(jí)鋼筋。采用“7+1”分塊模式錯(cuò)縫拼裝，接頭為斜螺栓，機(jī)械性能10.9級(jí)。結(jié)構(gòu)承載與防水性能、運(yùn)維安全要求，均處于行業(yè)之最。

1.2 監(jiān)測(cè)斷面選取

由岸邊至江中深槽區(qū)段，隧道依次穿越淤泥質(zhì)軟土層、粉質(zhì)粘土層、粉土、粉細(xì)砂、細(xì)砂等軟弱土層，沿線地層軟弱不均、覆土厚度差異大，縱坡坡度大且頻繁變坡)最大坡度達(dá)5%)，導(dǎo)致隧道外部荷載變化較大。圖1為理論計(jì)算得到的全線拱部水土壓力分布情況，南岸水土壓力曲線起伏波動(dòng)比較大、變化較為頻繁，最小值約為0.3 MPa；江中深槽段水土壓力最高，約為1.0 MPa，最大水壓達(dá)0.8 MPa，且河床沖刷、淤積作用將引起江中約4.4 m填土高差，在高水壓和潮汐沖淤影響下，隧道結(jié)構(gòu)承受不同程度的加卸載循環(huán)效應(yīng)，受力體系復(fù)雜且極為不利；而北岸水土壓力起伏不大，為0.6～0.8 MPa。

圖1 水土壓力計(jì)算分布

經(jīng)驗(yàn)與理論分析表明，超淺埋、超高水壓、覆土變化明顯、沖淤劇烈、線型變化及淤泥質(zhì)軟黏土、粉土等典型土層區(qū)段，結(jié)構(gòu)運(yùn)營(yíng)期變形較大、病害頻發(fā)，是長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)的重點(diǎn)部位?；诖?，設(shè)計(jì)布設(shè)13個(gè)監(jiān)測(cè)斷面，其中，南岸地層分布不均勻，水土壓力起伏波動(dòng)大，洞口覆土厚度最小，且穿越液化土層，布設(shè)監(jiān)測(cè)斷面1～4；江中深槽水土壓力最大，且線型變化較大，布置斷面5～9；北岸地層分布較為均勻，水土壓力起伏相對(duì)較小，因此布置的間隔較為稀疏，但出洞位置有液化土層，布設(shè)斷面10～13，監(jiān)測(cè)斷面的里程、埋深、坡度等信息見表1。

考慮全線以軟土和砂土為主，軟硬互層、埋深、縱坡變化頻繁，盾構(gòu)施工擾動(dòng)引起的固結(jié)沉降特別是差異沉降顯著，同時(shí)存在局部區(qū)段砂土液化的問(wèn)題，建議全線實(shí)施縱向沉降監(jiān)測(cè)。

1.3 監(jiān)測(cè)項(xiàng)目確定

監(jiān)測(cè)項(xiàng)目應(yīng)反映結(jié)構(gòu)的受力變形狀態(tài)和材料損傷程度，結(jié)合地質(zhì)特性、設(shè)計(jì)參數(shù)、施工方法和經(jīng)濟(jì)成本等條件，本工程結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)項(xiàng)目包括水土壓力、鋼筋應(yīng)力、接縫張開、螺栓軸力和縱向沉降。

鋼筋應(yīng)力間接反映了隧道管片的內(nèi)力水平，通過(guò)監(jiān)測(cè)鋼筋應(yīng)力，可以掌握隧道關(guān)鍵部位的應(yīng)力狀態(tài)，結(jié)合水土壓力監(jiān)測(cè)，可為評(píng)估管片的力學(xué)性能和損傷程度提供數(shù)據(jù)支持。接頭部位是盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)承載及防水的最薄弱環(huán)節(jié)，通過(guò)監(jiān)測(cè)螺栓軸力和接縫張開量，可直接反映隧道結(jié)構(gòu)的防水性能和隧道斷面變形情況。

表1 監(jiān)測(cè)斷面信息

1.4 測(cè)點(diǎn)布設(shè)與儀器選型

健康監(jiān)測(cè)關(guān)注的是代表性斷面、關(guān)鍵部位，重點(diǎn)是結(jié)構(gòu)應(yīng)力和螺栓軸力水平高、接縫張開量較大的部位。通過(guò)荷載—結(jié)構(gòu)法建立考慮斜螺栓連接的三維錯(cuò)縫拼裝計(jì)算模型，如圖2所示，分析外荷載影響下結(jié)構(gòu)的變形過(guò)程、應(yīng)力分布及發(fā)展規(guī)律，從而確定水土壓力、鋼筋應(yīng)力、接縫張開和螺栓軸力的布設(shè)位置以及監(jiān)測(cè)設(shè)備的量程和精度要求。詳細(xì)的計(jì)算分析過(guò)程參照文獻(xiàn)[13-14]。

圖2 錯(cuò)縫拼裝管片精細(xì)化模型

1.4.1 典型斷面結(jié)構(gòu)受力性能

圖3為不同土層結(jié)構(gòu)在極限狀態(tài)下的鋼筋應(yīng)力、螺栓軸力、接縫張開的最大值，鋼筋應(yīng)力較大值出現(xiàn)在隧道頂?shù)缀妥笥夜把帲痉舷嚓P(guān)工程經(jīng)驗(yàn)和文獻(xiàn)報(bào)道[11]。螺栓應(yīng)力的分布規(guī)律性不明顯，不同土層螺栓軸力差異大，且上半環(huán)位置管片塊中間位置螺栓受力水平更高(每塊3根連接螺栓)，下半環(huán)相反。拱頂處的接縫張開量最大。

由此確定測(cè)點(diǎn)布設(shè)方案：①鋼筋應(yīng)力以90°為分界點(diǎn)，每斷面在頂?shù)?、左右腰布設(shè)4個(gè)測(cè)點(diǎn)，內(nèi)外成對(duì)布置；②水土壓力測(cè)點(diǎn)與鋼筋應(yīng)力一致，以相互驗(yàn)證；③環(huán)向螺栓每斷面布設(shè)6～8個(gè)測(cè)點(diǎn)，上半環(huán)監(jiān)測(cè)應(yīng)力水平更高的中間一根螺栓，下半環(huán)相反；④縱向螺栓與鋼筋應(yīng)力測(cè)點(diǎn)基本一致，關(guān)注環(huán)間錯(cuò)位的發(fā)展；⑤受下半環(huán)現(xiàn)澆層的影響，接縫張開測(cè)點(diǎn)僅布設(shè)在上半環(huán)，縱縫4個(gè)測(cè)點(diǎn)，環(huán)縫3個(gè)測(cè)點(diǎn)，如圖4所示。

縱向沉降按20～50 m間距布設(shè)測(cè)點(diǎn)，軟硬不均、埋深變化、坡度變化區(qū)段取20 m，砂性土、均勻土層等取大值。

圖3 隧道力學(xué)性能分析

圖4 監(jiān)測(cè)儀器測(cè)點(diǎn)位置

1.4.2 儀器選型與優(yōu)化措施

1)水土壓力。為確保數(shù)據(jù)可靠度，選用接觸面積更大的柔性土壓力監(jiān)測(cè)水土壓力。圖1顯示，江中深槽段水土壓力值介于600～1 000 kPa，南北兩岸水土壓力值300～600 kPa，儀器量程分別選1 500和1 000 kPa，精度1.5%FS。

針對(duì)柔性土壓力計(jì)，設(shè)計(jì)了相應(yīng)的防水裝置。該裝置由預(yù)埋蓋板、C形防水模板、蓋板框、定位螺桿、C形橡膠密封墊、橡膠止水條、環(huán)氧樹脂涂層組成，如圖5所示。通過(guò)C形防水模板和橡膠密封墊形成閉合防水密封系統(tǒng)，可以有效解決管片安裝水土壓力監(jiān)測(cè)設(shè)備時(shí)面臨的防水隱患，降低了安裝難度。

圖5 柔壓計(jì)防水裝置

2)鋼筋應(yīng)力。鋼筋應(yīng)力采用鋼筋計(jì)監(jiān)測(cè)。鋼筋屈服強(qiáng)度為400 MPa，模擬計(jì)算結(jié)果最大為235 MPa，考慮鋼筋計(jì)工藝水平，鋼筋計(jì)量程取為±200 MPa，精度為0.5%FS。

3)螺栓軸力。螺栓軸力計(jì)有墊圈式、薄膜式、開孔刻槽式等幾種類型，如圖6所示。開孔埋入微型應(yīng)變計(jì)，加工工藝要求高，且會(huì)損壞螺栓的完整性，通過(guò)對(duì)比，本工程采用墊圈型的電阻式應(yīng)變軸力計(jì)，螺栓軸力計(jì)直接嵌套在加長(zhǎng)螺栓的桿端即可，操作簡(jiǎn)便，如圖7所示。根據(jù)力學(xué)計(jì)算結(jié)果，螺栓軸力計(jì)量程選取為0～550 kN，精度為1.0%FS。

圖6 螺栓軸力計(jì)

圖7 螺栓軸力計(jì)布置示意圖

4)接縫張開。通過(guò)測(cè)縫計(jì)監(jiān)測(cè)接縫張開量，量程為12.5 mm，精度為0.1%FS，為降低滲水隱患，經(jīng)實(shí)測(cè)，選用直徑8 mm、長(zhǎng)3 cm的膨脹螺栓固定。

5)縱向沉降。對(duì)于沉降，自動(dòng)化監(jiān)測(cè)一般采用靜力水準(zhǔn)儀，但常規(guī)儀器量程100～500 mm，而本工程縱坡坡度最大5%，即每百米高差5 m，遠(yuǎn)超上述量程。為此，本工程選用壓差式靜力水準(zhǔn)儀，同時(shí)通過(guò)變高安裝(充分利用巡視通道側(cè)墻高度)的方案，將百米高差降低為3.2 m，選用3.5 m量程的儀器，精度要求不低于0.1%FS，分辨率不大于0.01%FS，局部布置如圖8所示。坡度最大區(qū)段每3～5個(gè)測(cè)點(diǎn)中轉(zhuǎn)一次，后期應(yīng)結(jié)合人工復(fù)核修正中轉(zhuǎn)產(chǎn)生的誤差。

圖8 南岸基準(zhǔn)點(diǎn)段沉降測(cè)點(diǎn)布設(shè)圖

此外，盡管蘇通GIL綜合管廊輸送電壓高達(dá)1000 kV，但前期電磁兼容性方面的研究成果表明，采用GIL技術(shù)后，距離管壁0.2 m外的磁場(chǎng)強(qiáng)度很小，可不考慮其影響，選用工作性能更加穩(wěn)定的振弦式儀器即可滿足要求，監(jiān)測(cè)儀器信息統(tǒng)計(jì)見表2。

表2 監(jiān)測(cè)設(shè)備技術(shù)性能

2 自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

管廊投入運(yùn)營(yíng)后，人工巡視頻率較低，宜組建自動(dòng)化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，分軟、硬件兩部分，硬件由前端監(jiān)測(cè)設(shè)備和數(shù)據(jù)采集設(shè)備組成，軟件為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)。

2.1 數(shù)據(jù)采集和傳輸

遵循就近原則，在每個(gè)監(jiān)測(cè)斷面位置設(shè)置獨(dú)立的光纖與供電接入點(diǎn)，采集儀輸出的串口信號(hào)經(jīng)過(guò)配套光端機(jī)轉(zhuǎn)換為光信號(hào)后，接入光纖環(huán)網(wǎng)，傳送至南、北引接站服務(wù)器，見圖9。

施工期隧道環(huán)境惡劣，電力和網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)不穩(wěn)定，數(shù)據(jù)采集依靠人工完成。隧道運(yùn)營(yíng)初期外部荷載和環(huán)境變化較大，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)較為關(guān)鍵，宜采用較高的監(jiān)測(cè)頻率；運(yùn)營(yíng)5 a以后，可認(rèn)為隧道進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)期，監(jiān)測(cè)頻率可適當(dāng)降低。出現(xiàn)災(zāi)害、數(shù)據(jù)異?；蚺R近預(yù)警狀態(tài)時(shí)應(yīng)提高監(jiān)測(cè)頻率，蘇通GIL管廊隧道監(jiān)測(cè)頻率見表3。

圖9 隧道健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)傳輸

表3 隧道沉降、受力及變形監(jiān)測(cè)頻率

2.2 基于健康監(jiān)測(cè)平臺(tái)的數(shù)據(jù)管理

隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)以地質(zhì)體和管片結(jié)構(gòu)為索引，集成地質(zhì)、設(shè)計(jì)參數(shù)、掘進(jìn)拼裝信息、施工及健康監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、巡查病害等，綜合監(jiān)測(cè)檢測(cè)多源數(shù)據(jù)，自動(dòng)評(píng)價(jià)結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)，并為病因溯源、處治決策提供數(shù)據(jù)支持，功能架構(gòu)和首頁(yè)展示如圖10和圖11所示。

圖10 蘇通GIL綜合管廊工程隧道結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測(cè)管理平臺(tái)功能架構(gòu)

2.3 健康狀態(tài)評(píng)價(jià)體系

結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)性能分析、材料強(qiáng)度特性、規(guī)范規(guī)定及工程經(jīng)驗(yàn)，建立“單點(diǎn)—區(qū)段—總體”的多層次評(píng)價(jià)體系，單點(diǎn)健康狀態(tài)依賴于單一指標(biāo)評(píng)價(jià)，區(qū)段與總體通過(guò)打分法或模糊綜合理論評(píng)價(jià)，如圖12所示，建議健康狀態(tài)評(píng)估分4步走：

1)動(dòng)態(tài)分析監(jiān)測(cè)斷面的水土壓力、鋼筋應(yīng)力、螺栓軸力和接縫張開等，進(jìn)行單一指標(biāo)的評(píng)價(jià)與分級(jí)，超限時(shí)及時(shí)預(yù)警，加強(qiáng)巡查或監(jiān)測(cè)；

2)針對(duì)經(jīng)常、定期或者專項(xiàng)檢查獲取的病害數(shù)據(jù)，進(jìn)行單點(diǎn)病害的單一指標(biāo)評(píng)價(jià)，指導(dǎo)單點(diǎn)病害的處治即小修保養(yǎng)決策；

3)綜合定期檢測(cè)或?qū)ｍ?xiàng)檢查得到的襯砌裂損、滲漏水、劣化及監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，利用模糊綜合評(píng)價(jià)法或打分法對(duì)各個(gè)區(qū)段的健康狀態(tài)進(jìn)行評(píng)價(jià)，判定是否進(jìn)行大、中修；

4)基于打分法、概率統(tǒng)計(jì)及“一票否決”(重點(diǎn)指襯砌裂損、滲漏水等指標(biāo)超限的情況)，由各個(gè)區(qū)段的健康狀態(tài)匯總、評(píng)價(jià)整體結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)，指導(dǎo)全線的大、中修決策及巡檢頻率。

圖12 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安全評(píng)估體系

2.4 故障診斷

健康監(jiān)測(cè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行是實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)安全評(píng)估的前提條件，除加強(qiáng)軟件維護(hù)性能外，建立監(jiān)測(cè)硬件系統(tǒng)的故障自檢體系也是必要的。

故障自檢主要包括儀器設(shè)備、通信和供電三方面，邏輯層次為供電＞網(wǎng)絡(luò)＞儀器設(shè)備，見圖13。自檢功能的語(yǔ)言邏輯為：①首先判斷供電完好情況，通過(guò)布置繼電器實(shí)現(xiàn)供電狀況監(jiān)測(cè)；②其次檢查網(wǎng)絡(luò)通暢情況，通過(guò)“ping”定期返回監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中交換機(jī)、采集儀等設(shè)備IP地址，檢查網(wǎng)絡(luò)通暢性；③最后查看監(jiān)測(cè)設(shè)備)采集儀、傳感器)通道信號(hào)是否正常，判斷儀器性能。

圖13 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)故障自檢

2.5 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析

上述方案指導(dǎo)了蘇通GIL綜合管廊隧道結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)實(shí)施工作，截止目前13個(gè)斷面的鋼筋應(yīng)力計(jì)、螺栓軸力計(jì)、測(cè)縫計(jì)已安裝完成。以江中深槽段、里程DK1+630監(jiān)測(cè)斷面為例，圖14為該斷面的鋼筋計(jì)實(shí)測(cè)值變化曲線，數(shù)據(jù)穩(wěn)定后的監(jiān)測(cè)斷面鋼筋應(yīng)力見圖15。鋼筋計(jì)實(shí)測(cè)值衰減較快，然后趨于穩(wěn)定。隧道拱頂內(nèi)側(cè)受壓最大為85.13 MPa，右腰外側(cè)略小于拱頂壓力。

圖14 鋼筋計(jì)實(shí)測(cè)值

圖15 DK1+630監(jiān)測(cè)斷面鋼筋應(yīng)力分布

采用本文提出的單一指標(biāo)評(píng)價(jià)方法，截至目前所監(jiān)測(cè)的斷面健康度均為1級(jí)，即處于完好狀態(tài)。

3 結(jié)論

通過(guò)分析蘇通GIL綜合管廊隧道沿線地質(zhì)條件、典型斷面結(jié)構(gòu)力學(xué)特性、監(jiān)測(cè)儀器性能及數(shù)據(jù)管理、評(píng)價(jià)方法，本文探討了水下大直徑電力管廊隧道結(jié)構(gòu)的健康監(jiān)測(cè)方案，以下結(jié)論可供類似工程參考：

1)水下大直徑盾構(gòu)隧道應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注高水壓、淤泥質(zhì)土等軟弱土層、超淺埋、江中沖淤劇烈和軟硬不均區(qū)段，針對(duì)結(jié)構(gòu)外部水土壓力及變形明顯部位的接縫張開、螺栓軸力等進(jìn)行監(jiān)測(cè)，為輔助了解結(jié)構(gòu)應(yīng)力水平，可適當(dāng)監(jiān)測(cè)鋼筋或混凝土應(yīng)力。

2)監(jiān)測(cè)儀器的量程宜結(jié)合結(jié)構(gòu)力學(xué)性能確認(rèn)，對(duì)于預(yù)埋性的儀器，應(yīng)加強(qiáng)防水處理措施；對(duì)縱坡坡度大的隧道，沉降監(jiān)測(cè)應(yīng)做好儀器量程、中轉(zhuǎn)點(diǎn)及累計(jì)誤差消除方案的設(shè)計(jì)工作。

3)數(shù)字化的健康監(jiān)測(cè)平臺(tái)和“單點(diǎn)-區(qū)段-總體”的結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)評(píng)價(jià)體系，可有效加強(qiáng)海量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的分析、管理，配置故障自檢功能也有利于監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性和耐久性。

上述方案已在依托工程得到直接應(yīng)用，監(jiān)測(cè)斷面和儀器選型的合理性、評(píng)價(jià)方法的適用還有待驗(yàn)證，后續(xù)應(yīng)在數(shù)據(jù)積累足夠的條件下做進(jìn)一步的總結(jié)分析，豐富、完善水下大直徑盾構(gòu)隧道的健康監(jiān)測(cè)方案與評(píng)價(jià)方法。