隧道安全监测硬件设备与方案

随着经济建设的快速发展，我国交通基础设施的建设也进入了迅猛发展期。隧道能够提升交通运输能力、改善运营条件，已经成为交通基础设施的重要组成部分。

隧道往往修筑在地形复杂的关键区域，是交通贯穿的重要节点，更是安全风险的防御难点。在长期的服役过程中经受外界各种环境因素的影响，会出现隧道结构的病害现象。

隧道工程建造费用高、服役期长、结构安全影响因素多且不可拆除重建，因此对隧道的健康状况进行实时监测与评估极为重要。

当隧道开挖后，岩体原有的三向应力平衡被破坏，隧道围岩应力重分布，当应力超过围岩强度后，隧道周边围岩将首先发生变形或破坏，并逐渐扩展，进而影响隧道结构的应力状态发生改变，并产生不同程度的结构变形。

隧道穿越不良地质体时，围岩自身稳定性较差，易发生失稳破坏。表现形式多为围岩变形增大、应力重分布，进而引起隧道衬砌的变形和应力变化，降低衬砌结构及隧道整体的稳定性。

隧道周边存在施工扰动时，施工造成周围土层或土体的变形和应力场的改变，外加施工机械的挤压、振动，都会导致既有隧道结构的受力失衡，使隧道结构发生局部的水平位移、沉降、拉伸、压缩、剪切、弯曲、扭转等诸多形变，重则造成道床的沉降，隧道坍塌。

结构一旦产生形变、渗漏水、冰冻等现象会导致隧道衬砌冻胀开裂、疏松剥落，从而引起隧道衬砌结构的失稳破坏，降低隧道结构的安全可靠性，严重影响隧道的安全和正常运行。

因此，隧道结构的变形和应力是必要测项，变形监测又可分为结构沉降、收敛、裂缝，考虑到隧道运行中的车辆荷载，还可对振动进行监测。

隧道监测主要设备为压差式沉降仪、静力水准仪、激光收敛计、裂缝计、三轴测振仪等。

隧道结构沉降采用压差式沉降仪（或静力水准仪）进行监测，具体安装要求如下:

（1）测点间距宜为20-50m，在工法变化的部位、车站与区间结合部位、车站与风道结合部位以及马头门处等部位均应设置测点。

（2）压差式沉降仪/静力水准仪安装在隧道边墙或轨道板一侧，每条测线的起始段都需要布设一个基准点。

（3）对于矿山隧道，沉降测点一般安装在拱顶处，对于盾构法/顶管法和明挖法隧道，沉降测点一般安装在拱腰处。

隧道的收敛采用激光收敛计进行监测，具体安装要求如下：

（1）收敛测点宜与结构沉降测点布设在同一断面；

（2）激光收敛计安装在隧道边墙处，测点高度应确保隧道正常运行时不被遮挡。

隧道裂缝采用裂缝计进行监测，安装位置应选取裂缝宽度较大处。

振动采用三轴测振仪进行监测，当隧道附近有施工或其他震源作用时，应在影响范围内进行振动监测。