巨龙身体里装芯片

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1、细心整理巨龙身体里装芯片 记南京长江隧道构造安康监测系统施工2005年3月29日，一个历史性时刻诞生了，因为在这一天，南京长江隧道工程正式开工。南京长江隧道是南京市城市总体规划确定“五桥一隧”过江通道中重要工程，是南京城建史上最大手笔,预料2010年竣工通车。届时，一条隧道巨龙将潜卧江底，横贯东西，彻底变更长江南京段目前单一桥梁过江交通方式，对于进一步加快南京都市圈形成，缓解过江压力，提升中心城市辐射功能，以及推动沿江开发战略，都具有重要意义。今年3月，经过猛烈角逐，我公司有幸承接了这一工程重要子项构造安康监测系统工程，成立了南京长江隧道构造安康监测系统工程部。构造安康监测(Structura

2、l Health Monitoring，简称SHM ) 指利用现场无损传感技术, 通过包括构造响应在内构造系统特性分析, 到达检测构造损伤或退化目。通俗地说，就是要给这条隧道巨龙动个小手术，在其体内安装智能芯片，通过监控和分析采集到变形、应力和环境参数，实时驾驭它安康状况，为刚好解除病症供应牢靠依据。但是，“说起来简洁，做起来难”，巨龙身体构造及其生存环境是相当困难。面临挑战作为世界级超大隧道、国内外地下标记性工程，南京长江隧道具有工程建立规模大、技术难度高、施工见险大等特点，是极具有挑战性穿江工程，面临许多世界级技术难题挑战，首当其冲得是其所处地质、水文条件特殊性。一是水土压力高达每平方厘米

3、6.5公斤，居世界同等直径或更大直径盾构工程之最；二是地质条件困难，地层透水性极强；三是江底隧道埋深超浅，由于隧道线路纵断面受地形条件制约，江底有150米长地段隧道上方覆土厚度缺乏1倍洞径约11.49米，仅为洞径0、77倍，且地质为粉细沙层，施工坍塌冒迎风险极大；四是盾构机始发段超浅埋，隧道洞口段上方覆土厚度仅5.5米缺乏0、4倍洞径，在同类隧道中埋深最浅，其开挖面稳定和地层沉降限制要求极高。既然南京长江隧道工程面临现状如此困难，那么，构造安康检测系统能起到重要作用吗？又是如何做到呢？ 构造安康监测系统意义和目依据南京长江隧道特点，隧道建成运营后，为了保证其构造具有良好功能状态，特别有必要接受

4、先进监测手段。依据本隧道所处地质、水文条件特殊性，对其构造关键部位进展长期监测，以便于刚好驾驭隧道构造状态变更，从而判定隧道构造牢靠性，进而接受相应限制措施，使隧道构造始终处在良好和可控状态。构造安康监测系统通过布设监测设备，检测南京长江隧道特殊地段隧道构造受力变更，对隧道在运营期构造行为及影响进展监测和数据分析，对隧道安康状况以及运用寿命进展评估，判定隧道构造在设计基准期内平安性以指导运营，同时给出实时平安报警，提前主动接受有效工程措施，从而保证隧道构造在设计基准期内平安；同时可以合同配置隧道养护资源，降低本钱，刚好高效保证隧道运营状态安康和平安。光纤传感技术、学问处理特殊应用本系统为国内外

5、第一条实施实时构造安康监测盾构隧道工程，工程投资费用为650万，它之所以能实现这些特殊功能，离不开现代高科技应用。.接受光纤光栅传感监测系统安装在巨龙体内芯片其实就是传感器设备，可别小看了这些芯片，它们能够将被测量位移、应变、荷载和温度等参数转化为光、电信号，通过现场光缆、电缆等传输到数据采集处理系统。本系统工程中，我们应用了光纤光栅传感器主导产品FBG传感器，它基于光波长变更数字测量原理。光纤光栅传感器波长调制这一传感机制，克制了传统光、电学传感器许多弱点，具有许多优点：测量信号不受光源起伏、光纤弯曲损耗、连接损耗和测量仪器老化等因素影响；测量点相位清晰，能对固定参考点进展长期确定测量；能便

6、利地在一根光纤中串接多个FBG传感器，对构造应变和温度等进展高辨别率和大范围分布式测量；运用寿命较长，理论寿命在30年以上；监测设备对环境耐受性好、成活率较高。因此，接受该技术为主监测传感系统是盾构隧道长期安康监测和状况评估较好选择。我们在巨龙体内共设置了光纤光栅、土压力计、渗压计、腐蚀计等各类传感器900余套，光纤光栅解调设备、数字式测读等在线式测读装置12套，分布在各个监测点。传感器设备将巨龙构造土压力、水压力变更，管片构造内力变更，断面收敛变形等异样状况产生参数实时转化成光、电信号，传输到数据采集系统，为构造分析和智能决策供应第一手宝贵资料。2、学问处理应用学问处理通常是指专家系统，及数

7、据处理相比增加了由根本对象组织起来事实和规那么。在系统软件开发中，我们结合计算机技术、数据处理技术、工业自动限制、构造分析等方面学问，将专家系统ExPertSystem和地理信息系统(GIS)结合在一起，形成专家地理信息系统EGIS。系统软件开发包含了五大子系统：仪器限制及预警报警系统、三维有限元分析系统、数字化管养决策系统、隧道构造平安状态评估系统及数据库系统，其具体构造如下列图：数据库系统为其他各系统后台根底。三维有限元分析系统为隧道构造平安状态评估系统供应有限元模型和参数分析，最终由构造状态分析系统通过蒙特卡罗模拟，功能函数运算，专家人为修订，得出最终智能决策结果。数字化管养数据也可以作

8、为隧道安康评价依据之一。GIS技术在数字化管养决策系统中应用使得系统功能更加直观，可实现地理图层显示、切换、缩放、漫游、导航，对检查位置，病害位置进展图形化显示，通过空间查询获得相关位置病害状况及处置状况，也可通过查询快速定位病害数据发生位置，为决策供应依据。 总说来，系统软件局部以信号处理和建模为根底，以学问处理为核心，将巨龙体内芯片前端传感器设备采集到数据最大化利用，就像是为巨龙安康状况诊断医疗仪器。然而在具体实施过程中，我们觉得有难度不是系统软件开发，而是传感器设备预埋、敷设工作。因为本工程是国内外第一个在隧道盾构管片内预埋光纤光栅传感器工程，毫无相关施工阅历可借鉴。我们在巨龙体内共选择

9、了六个监测断面，利用不同类型传感器监测不同参数。监测断面及监测内容监测范围为南京长江隧道盾构段，考虑到南京长江盾构隧道具体状况，在地质条件明显变更处，如隧道进/出洞段、过大堤段、江中超浅覆土处、江中最深覆土处、江心段水压最大处作为隧道典型断面重点监测，预埋监测仪器，采集数据通过输入接口汇入系统。通过对隧道施工及运营过程中可能出现主要病害分析，接受监测方式划分系统构造，确定监测内容如下表1：系统构造具体监测参数主要病害实时在线监测局部管片接缝张开度，隧道外侧水压力，轴向力，弯矩，螺栓锚固力，混凝土碳化侵蚀监测接缝张开度过大，衬砌渗漏水，管片开裂，土砂流入，管片材料劣化定期巡查及检测隧道净空收敛，

10、隧道衬砌环沉降， 隧道管片三维变形等隧道断面收敛变形，盾构隧道纵向不匀整沉降、水平位移表1： 监测内容各监测内容所用监测材料设备如以下表2、表3： 定期检测监测内容监测工程监测材料设备断面变形检测隧道净空收敛收敛计、激光断面仪构造变形监测隧道衬砌纵向沉降连通管线形监测系统地层围岩检测注浆后空洞地质雷达表2：定期巡查及检测 实时在线监测监测工程监测材料设备左线东右线西LK3+759LK5+199LK6+332RK4+425RK6+082RK6+610监测断面距盾构隧道起点里程m1601600273382624833011管片构造 受力监测光栅光纤柔性土压力盒101010101010光栅光纤钢筋

11、应变传感器242424242424光栅光纤混凝土 应变传感器242424242424光栅光纤温度 传感器101010101010弦式渗压计101010101010螺栓受力 监测环向螺栓中间螺栓101010101010纵向螺栓F/B1/B3/B5/B7555555接缝位移 监测光栅光纤外表式位移计202020202020混凝土构造侵蚀监测腐蚀传感器22表3：实时在线监测数量如此众多传感器，必需在管片钢筋骨架制作环节预埋进管片，还要阅历管片浇筑环节、蒸养环节、水养护环节，承受高温顺高湿度，这就对传感器设备选型提出了很高要求，必需耐高温、耐高湿度、抗腐蚀。同时，要在不影响管片质量前提下，保证传感器成

12、活率85%，这是对施工工艺巨大挑战。为此，工程部成立了攻坚小组，深化管片场、隧道施工现场了解盾构隧道施工流程和特点，分批实地考察学习了十余次。然后及各相关单位从管片质量、施工平安等角度商讨预埋方案。在东西线第一监测断面预埋施工过程中，我们不断摸索，及各单位共同会战、同心同德，最终攻克了预埋施工中难题，解除了后续施工隐患，总结了宝贵阅历， 如防止管片安装吸附过程中漏气措施、管片内传感器及线缆防水措施、传感器及线缆在浇筑等施工中爱惜措施等。自2008年3月施工以来，在南京长江隧道构造监测系统工程部全部工作人员努力下，给长江巨龙身体里装芯片工作已根本完成，第一、其次监测断面预制管片已随着盾构机推动成功拼装，光纤熔接、光纤引出工作也已完成，传感器成活率成功保证85%，数据采集、分析工作有序进展，为施工过程中巨龙安康状况评估供应了牢靠依据。我们坚信，本着科学、严谨工作看法，敢于创新，敢于开拓，我们会一如既往地高质量完成后续施工工作，打造“长江第一平安巨龙”，为企业开拓新业务建树品牌，为南京城建事业添砖加瓦！ 南京城建隧桥经营管理有限责任公司 2008年11月12日