智慧监测数字孪生技术对隧道施工预警监测的应用

       近些年来，高速等基础设施建设事业的快速发展，我国隧道建设工作进入了迅猛发展时期，随之而来的各种隧道事故也频频发生。隧道穿越的山体工程地质及水文地质等条件复杂多变。既有隧道又受修建时期的设计与施工技术条件的限制，早期修建的隧道经常出现隧道拱顶开裂、边墙开裂、拱顶空洞、衬砌损坏、隧道渗漏水、隧道冻害、围岩大变形、衬砌厚度薄、混凝土强度低、隧道内空气污染等病害；另外，由于各方面的原因，隧道内部的照明设施不足等引发交通事故，也是可能引发灾难性火灾事故的隐患所在。因此，铁路隧道的健康问题变得日益突出，如何对现役营运隧道或新建隧道进行健康诊断和病害与灾害预防和控制就显得极为重要。随着各地如火如荼地发展高速公路、铁路建设，接踵而来的隧道施工事故也频频发生，敲响了安全生产的警钟。
       隧道监测系统是利用现代电子、信息、通信及计算机技术，可实现对隧道监测指标的实时采集、实时传输、实时预警。亦可用于非长期或人工形式的监测检测中。通过监控量测对施工中可能出现的事故和险情进行预报，以便及时采取措施，防患于未然。
主要监测设备
       1） 变形监测:沉降、位移、收敛等监测，自动化监测方式主要采用静力水准仪、固定式测斜计、多点位移计、收敛计等
       2） 应力应变监测:主要监测衬砌结构及支撑的应力应变情况，自动化监测方式主要采用衬砌应力计、表面应变计、埋入式应变计、钢筋计、锚索计、轴力计等
       3）裂缝监测，主要采用裂缝计。
       4）环境监测:主要监测隧道内的地下水位、温湿度等，采用渗压计、温湿度计等。
       采用边坡监测装置，对作业面或周围边坡位移情况实时监测；采用沉降监测装置，可实现对重要基础、构置件沉降数据进行实时监测。通过边缘代理装置实现数据本地采集、本地分析和预警，及时规避环境因素导致施工作业风险。
       实现对隧道重要运行数据的实时采集、传输、计算、分析。直观显示各项监测数据，监测数据的历史变化过程及当前状态。一旦出现紧急情况，系统能及时的发出预警信息。可实现安全监测信息的多级共享。可实现安全预警信息的发布。
设备的安装
       裂缝计的安装主要采灌浆锚杆或者膨胀螺栓的方式。
钢筋计的安装
       通常的步骤是将与钢筋计直接焊接到现场的待测钢筋上。钢筋计有足够的长度，可以在不损坏其内部的应变元件而焊接就位。然而，仍应小心以确保钢筋计中心部分不要变得太热，因为线圈骨架和防护环氧树脂可能会融化。为了防止该种情况发生，有必要在焊接部位和仪器中心30cm 段放置湿抹布或焊接时在钢筋计中间部位浇水。同时，当焊接时还要当心不要因高温损坏电缆。特别注意的是电缆端部的芯线金属线头不要搭接在钢筋网上，以防止焊接时形成回路产生电弧打火而损坏！焊接结束后，仪器  电缆应沿钢筋用尼龙扎线每隔1 米绑扎好，避免用铁丝绑扎线固定，以避免电缆因此损伤。
       为隧道施工中安全智能化提升，通过对人员工作状态及身体特征等数据实现进行标准化感知采集、有毒有害气体监测、边坡沉降监测、隧道内电力系统的监测、以及逃生通道的合理设计。当发生安全事故时，能实现及时感知预警，并提高救援抢险效率，减少人员伤亡率及工程损失。