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DB32T 4243-2022 水下隧道结构健康监测技术规程.pdfICS03.120.20 CCS Z10/39
DB32/T42432022
水下隧道结构健康监测技术规程
DB32/T4243—2022
总则 规范性引用文件 术语和符号 基本规定 结构健康监测的内容， 5.1一般规定.. 5.2监测项目与数据要求 5.3监测区段、监测断面及测点 结构健康监测系统设计， 6.1一般规定与总体设计广州南沙区留东村工业园仓库消防安全施工方案， 6.2传感器子系统.. 6.3数据采集与传输子系统 6.4数据处理与控制子系统 6.5数据存储与管理子雄 6.6状态评估与预警子系统 6.7用户界面子系统 施工结构健康监测系统施工与验收 7.1一般规定. 7.2传感器安装. 7.3综合布线， E 7.4采集站与机房安装 7.5软件开发、测试与部署 L 7.6系统调试 20 7.7系统试运行. 20 7.8系统验收 21 结构健康监测系统维护 24 8.1一般规定. 24 8.2传感器子系统 25 8.3数据采集与传输子系统 25 8.4数据处理与控制子系统 26 8.5数据存储与管理子系统， 26 8.6状态评估与预警子系统. 27 8.7用户界面子系统 27 录 A （资料性）水下隧道结构健康监测常用传感器， 录B ：（资料性）层次分析法
总则 规范性引用文件 术语和符号 基本规定 结构健康监测的内容、 5.1一般规定.. 5.2监测项目与数据要求 5.3监测区段、监测断面及测点 结构健康监测系统设计， 6.1一般规定与总体设计、 6.2传感器子系统.. 6.3数据采集与传输子系统 6.4数据处理与控制子系统 6.5数据存储与管理子雄 6.6状态评估与预警子系统 6.7用户界面子系统 施工结构健康监测系统施工与验收 7.1一般规定. 7.2传感器安装 7.3综合布线， 7.4采集站与机房安装 7.5软件开发、测试与部署 7.6系统调试 7.7系统试运行， 20 7.8系统验收 结构健康监测系统维护 24 8.1一般规定. 24 8.2传感器子系统 25 8.3数据采集与传输子系统 25 8.4数据处理与控制子系统 26 8.5数据存储与管理子系统， 26 8.6状态评估与预警子系统 8.7用户界面子系统 录 A （资料性）水下隧道结构健康监测常用传感器. 28 B （资料性） 层次分析法
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本规程按照GB/T1.1一2020《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。 本规程由江苏省住房和城乡建设厅提出。 本规程由江苏省住房和城乡建设厅归口。 本规程起草单位：苏交科集团股份有限公司、南京大学、南方科技大学、南京交通运营管理集团有 限公司、南京市公共工程建设中心、扬州市隧道管理处。 本规程主要起草人：黄俊、张巍、张忠宇、陈喜坤、邵理阳、沈阳、丁鸿志、鄂俊宇、闫立胜、房 倩、黄大维、牛晓凯、李建春、董飞。
本规程按照GB/T1.1一2020《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。 本规程由江苏省住房和城乡建设厅提出。 本规程由江苏省住房和城乡建设厅归口。 本规程起草单位：苏交科集团股份有限公司、南京大学、南方科技大学、南京交通运营管理集团有 限公司、南京市公共工程建设中心、扬州市隧道管理处。 本规程主要起草人：黄俊、张巍、张忠宇、陈喜坤、邵理阳、沈阳、丁鸿志、鄂俊宇、闫立胜、房 倩、黄大维、牛晓凯、李建春、董飞。
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水下隧道结构健康监测技术规程
1.0.1为规范结构健康监测技术在水下隧道中的应用，提高水下隧道结构维护管理水平，促进相关 技术的提升，制订本规程。 1.0.2本规程适用于盾构法、堰筑法、钻爆法、顶管法及沉管法水下隧道的结构健康监测，其他类 型隧道可参照执行。 1.0.3水下隧道结构健康监测除应符合本规程外，应同时符合国家现行有关标准的规定
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 亥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（包括月 牛。 GB50982建筑与桥梁结构监测技术规范 GB50911城市轨道交通工程监测技术规范 GB50497建筑基坑工程监测技术标准 GB50311综合布线系统工程设计规范 GB50312综合布线系统工程验收规范 GB50446盾构法隧道施工及验收规范 GB50300建筑工程施工质量验收统一标准 GB/T14412机械振动与冲击加速度计的机械安装 GB/T15532计算机软件测试规范 GB/T9386计算机软件测试文档编制规范 GB50205钢结构工程施工质量验收标准 GB50303建筑电气工程施工质量验收规范 GB50343建筑物电子信息系统防雷技术规范 JT/T1037公路桥梁结构安全监测系统技术规程 JTGH12公路隧道养护技术规范 CJJ/T289城市轨道交通隧道结构养护技术标准 JTGF80/1公路工程质量检验评定标准 CECS333结构健康监测系统设计标准 T/CECS652结构健康监测系统运行维护与管理标准 T/CECS529大跨度桥梁结构健康监测系统预警阈值标准 DB32/T2880光纤传感式桥隧结构健康监测系统设计、施工及维护规范
下列术语和符号适用于本文件
水下隧道TunnelUnderwater
下穿河流、湖泊、海湾或海峡等水域的隧道。
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结构健康监测StructuralHealthMonitoring 利用现场的、无损的方式采集结构与环境信息，分析结构反应的各种特征，获取结构因环境因素、 损伤或退化而造成的改变。
结构健康监测系统StructuralHealthMonitoringSystem 一种集传感、数据采集与传输、结构状态参数与损伤识别、性能评价与预测技术为一体的自动化、 信息化监测系统，主要由传感器及采集仪器设备等硬件系统和数据分析及结构分析等软件系统构成，通 过对结构进行连续性（包括实时或不同频度）测试，实现对结构当前及未来服役状况与潜在风险的分析 和评价
风险源RiskSource
可能导致事故发生的直接因素。
风险Risk 采用山石或其它材质制作的仿山石，配置组合成山峦和山间局部形态。某一事故发生的可能性和 重程度的组合。 3.6 结构安全风险分析StructuralSafetyRiskAnalysis 对风险源可能导致的事故进行分析，找出可能致害物、事故原因等。 3.7 隧道病害TunnelDisease 隧道在运行过程中由于外力、材料劣化等造成的影响隧道使用功能的损伤及劣化状态。 3.8 测点MeasuringPoint 布置传感器的点位。 3. 9 监测断面MonitoringSection 对应隧道某一桩号，进行测点布置的隧道断面。 3.10 监测区段MonitoringArea 由多个监测断面组成，具有一定代表性，能够集中反映隧道结构或环境变化的连续监测范围。 3.11 采集站MeasuringUnit 构成假山有特定形态和功能作用的石峰、石壁等石体。将不同被测参量的数据采集设备、数据传 设备集中安放的装置。 3.12 温度补偿TemperatureCompensation 贵体壁面裂隙和凹槽 有普消
监测颐率MonitoringFrequency
分开的对立岩体形成隘口和隘路地形，也可构成各自独立的主次峰、壁体。单位时间内的监测次数。
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结构安全状态评价StructureHealthStateEvaluation 塑石表面呈现出的平滑和粗糙感。通过监测数据分析水下隧道结构当前的工作状态，并与相应 状态进行比较分析，评价其安全程度
判断矩阵相对一致性指标； 监测指标数值； 竣工状态水下隧道某监测项目理论设计值； 运行状态下水下隧道同一监测项目的第次实测值： 运行状态下水下隧道同一监测项目的实测总数； 监测指标在区域范围内的最小值； 监测指标在区域范围内的最大值
1..1水下隧道工程在设计阶段应提出结构健康监测技术要求，相关设施宜与隧道施工同期实施。 1..2结构健康监测应满足在全寿命周期内掌握水下隧道结构安全状态的要求。 1..3结构健康监测内容应结合结构安全风险分析进行确定，主要包括监测项目、监测区段、监测断面 测点等， 4..4结构健康监测应充分利用隧道施工期间既有的监测设备和监测数据。 ..5结构健康监测宜按照图4.0.5所示流程开展工作
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图4.0.5结构健康监测工作流程
下子系统： 1 传感器子系统。 2 数据采集与传输子系统。 3 数据处理与控制子系统。 4 数据存储与管理子系统。 5 状态评估与预警子系统。 6 用户界面子系统。 4..7结构健康监测系统的硬件和软件应遵循稳定可靠、经济适用、技术先进、操作方便、便于维护更 换及扩展升级的基本原则。 4..8结构健康监测系统的硬件不得侵入水下隧道建筑限界。 4..9正常维护或更换监测设备时，结构健康监测应保证数据采集的一致性和数据使用的连续性。 4..10隧道出现影响结构安全的病害时，相应位置应补充结构健康监测测点。 4..11当隧道外部环境出现骤变时，应增加监测频次，必要时应增加监测项目
5.1.1结构健康监测应采用现有监测技术，并积极采用新方法、新技术。 5.1.2水下隧道工程应基于项目建设条件、工程施工过程资料及隧道运行期特点，从外部环境、内部 环境及结构自身确定结构安全风险源。 5.1.3隧道建设期资料主要包括以下内容：
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2 隧道工程地质与水文地质勘察报告。 3 场地地震安全性评价报告。 + 水文分析计算报告。 5 施工日志。 6 施工期监测报告。 5.1.4隧道运行期资料主要包括以下内容： 隧道交工/竣工验收的相关资料。 2 隧道养护维修资料。 3 运行期监测报告。 4 运行安全事故等相关资料。
隧道工程地质与水文地质勘察报告。 场地地震安全性评价报告。 水文分析计算报告。 施工日志。 施工期监测报告。 5.1.4隧道运行期资料主要包括以下内容： 隧道交工/竣工验收的相关资料。 隧道养护维修资料。 运行期监测报告。 运行安全事故等相关资料。
5.2监测项目与数据要求
5.2.1隧道开展了运行期结构安全风险评估时， 结构健康监测项目应由可接受风险的工况进行确定； 未开展运行期结构安全风险评估时，结构健康监测项目宜参照图4.2.1与表4.2.1所示内容进行确定
图5.2.1监测项目确定流程
结构健康监测风险源与监测
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2.2监测项目应考虑水下隧道施工方法的差异，综合工作条件、结构受力、结构变形及结构材 性等工程特点，并参考表5.2.2进行确定。
表5.2.2水下隧道结构健康监测项目
隧道结构出现病害。 2 隧道内出现安全事故。 3 周边存在对隧道有影响的在建、已建工程。 4 周边发生重大自然灾害
隧道结构出现病害。 2 隧道内出现安全事故。 3 周边存在对隧道有影响的在建、已建工程。 4 周边发生重大自然灾害
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5.2.4采用自动化实时监测方法不能充分掌握结构安全情况时，应补充其他如人工巡检、机器人巡检 等方法。 市.2.5水下隧道隐蔽狭小空间内的接缝变形（张开、错台）、渗漏水宜采用智能机器人进行监测。 5.2.6监测项目的数据精度和采样频率应不低于表5.2.6的规定。
表5.2.6监测项目的数据精度和采样频率要求
5.2.7同一区段进行变形、
汛期、低温。 2 保护区内施工作业。 3 重大自然灾害。 4 隧道内安全事故。 5.2.9结构健康监测应采取措施减少温度等环境因素对传感器的影响
5.3监测区段、监测断面及测点
5.3.2 监测区段应布置在下列位置： 1 隧道建设范围地层起伏较大与地质发生突变处。 2 隧道穿越断层及地质构造发育处。 3 隧道与周边建（构）筑物交叉处。 4 隧道结构刚度突变处。 5 发生危及隧道结构安全的事故处 采用不同施工方法修建的水下隧道尚应考虑表5.3.2所列监测区段
表5.3.2不同施工方法的水下隧道监测区段
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5.3.7结构变形监测测点布置应符合以下要求
布置不均匀沉降测点的接缝宜同时布置接缝伸缩测点。 2不均匀沉降采用液位式静力水准仪测量时，测点之间的高差不宜大于50mm；当隧道坡度较大 时，可在中间测点附近增设转点，转点与测点的高差应保持不变，且不得跨缝布置。 3 宽度超过0.1mm的混凝土裂缝应布置裂缝测点，传感器应垂直于裂缝开裂方向布置。 4采用盾构法施工的水下隧道，管片接缝伸缩监测应同时布置环缝和纵缝测点。 5.3.8混凝土碳化监测和钢筋锈蚀监测测点宜布置在隧道纵断面最低处，
6结构健康监测系统设计
6.1.1结构健康监测系统应具备结构安全管理所需的功能，各组成部分的设计内容应包含且不限于表 6. 1. 1 所规定内容，
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表 6.1.1 主要设计内容
6.1.2结构健康监测系统所采用的产品应安全可靠、性能稳定、工艺成熟。 6.1.3结构健康监测系统硬件应满足精度、参数、稳定性等要求，并具有良好的可维护性。 6.1.4结构健康监测系统软件应与硬件相匹配，且具有兼容性、可扩展性、易维护性和良好的用户使 用性能。 6.1.5结构健康监测系统应采用不间断电源
表6.2.1传感器类型选择
6.2.2传感器应综合量程、线性度、灵敏度、分辨率、重复性、漂移、供电方式、寿命与环境适应性 等进行选型。常见传感器及其主要参数见附录A。 6.2.3传感器应考虑后期更换的可行性，埋入式传感器应考虑穴余度。 6.2.4传感器应采取防水、防腐、防振、防静电、防尘等保护措施，安装或理设后应及时获取初始读 数。 6.2.5传感器应根据监测项目、监测区段、监测断面、传感器类型等进行统一编号。 6.2.6传感器支架应采取防腐措施，其几何尺寸、强度与刚度应满足传感器的工作要求
6.3数据采集与传输子系统
6.3.1数据采集方案应结合监测数据特点与数据分析要求进行制订，并保证数据采集与传输线子系统 具有较高的信噪比、不失真， 6.3.2数据采集与传输子系统应具备实时自诊断功能，能够识别传感器失效、信号异常、子系统功能 失效或系统故障。 6.3.3数据采集与传输设备应基于接口匹配性、环境适应性、稳定性、耐久性等要求进行选型， 6.3.4数据采集与传输设备应选用兼容性、耐久性和环境适应性好的产品，并应易于维护、便于更换 且采取防水、防尘、防损坏等保护措施。
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6.3.6数据采集站布置应根据传感器分布情况、信号传输距离、数据时间同步、易维护等要求确 宜与隧道通信、监控等机电设备协同布置。 6.3.7数据传输路由与综合布线应基于隧道现场情况、传感器与数据采集站布置方案及信号传输 进行设计DB22／T 5049-2020 绿色预拌砂浆站评价标准.pdf，宜利用机电工程已有桥架和预留孔洞走线，并远离强电等噪声源。 6.3.8数据传输应坚持因地制宜的原则，并综合考虑数据传输距离、现场地形条件、结构特征、 覆盖状况和已有的通信设施等因素，灵活选取合适的数据传输方式，并符合以下要求： 1有抗干扰要求的线缆线路与大功率无线电发射源、高压输电线和微波无线电信号传输通道 离宜符合现行国家标准《综合布线系统工程设计规范》GB50311的相关要求，并应按设计要求采 干扰措施。 2 有强电磁场干扰时，应采取有效的电磁屏蔽措施。 3 线路布置和维护困难时，可采用无线传输方式 4 根据工程实际需要，可选择一种或多种传输方式进行组合使用。 6.3.9 数据采集系统应具备数据备份机制，满足以下要求： 1 数据采集子站应至少保存最近7d的监测数据做备份。 2 采集子站数据存储介质应满足连续观测需要。 6.3.10 数据采集与传输软件开发应符合下列规定： 1 实现数据实时采集、自动存储、缓存管理、即时反馈和自动传输等功能。 2 与数据库系统和数据分析软件稳定、可靠地通信，可本地或远程调整设备配置。 3接受并处理数据采集参数的调整指令，并记录和备份处理过程。 考虑数据传输的一致性、完整性、可靠性和安全性，并满足系统开放性和可扩展性要求，
6. 4 数据处理与控制子系统
6.4.1数据处理应实现数据前处理和数据后处理功能，并参考图6.4.1所示流程开展工
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成都某医院钢结构工程施工组织设计图6.4.1数据处理流程
5.4.2统计分析应包括最大值、最小值、平均值、均方根值、累计值等统计值；应给出以日、月、年 为统计间隔的统计值。 6.4.3由于监测系统自身异常引起的异常数据应予以剔除。 6.4.4数据处理软件应具备数据备份、清除和故障恢复等功能，其中，故障恢复功能应兼具手工操作 控制功能，其他功能应自动调用。 6.4.5数据的时间应采用公历，最低精度为秒
6.5.1数据存储与管理子系统应实现快速显示、高效存储、生成报告和数据归档等功能。 6.5.2原始监测数据应定期存储、备份存档，后处理数据宜保持不少于三个月的在线存储；经统计分 析的数据应专项存储，每季度或每年数据分析后宜存储某一段或某几段典型数据。 6.5.3数据库应模块化架构，并对水下隧道结构信息、监测系统信息和监测数据进行分类存储和管理。 6.5.4服务器宜采用工作组服务器。 6.5.5监测数据宜采用云计算技术进行存储或管理。