DB32∕T 4243-2022 水下隧道结构健康监测技术规程.pdf

ICS 03.120.20 CCS Z10/39 32 江苏省地方标准 DB32/T 42432022 水下隧道结构健康监测技术规程 Technical specification of structure health monitoring for underwater tunnel 2022-03-23 发布 2022-09-01 实施 江苏省市场监督管理局 江苏省住房和城乡建设厅 发 布 库七七 标准下载DB32/T 42432022 I 目次 前言 . II 1 总则 . 1 2 规范性引用文件 . 1 3 术语和符号 . 1 4 基本规定 . 3 5 结构健康监测的内容 . 4 5.1 一般规定 . 4 5.2 监测项目与数据要求 . 5 5.3 监测区段、监测断面及测点 . 7 6 结构健康监测系统设计 . 8 6.1 一般规定与总体设计 . 8 6.2 传感器子系统 . 9 6.3 数据采集与传输子系统 . 9 6.4 数据处理与控制子系统 . 10 6.5 数据存储与管理子雄 . 11 6.6 状态评估与预警子系统 . 11 6.7 用户界面子系统 . 12 7 施工结构健康监测系统施工与验收 . 13 7.1 一般规定 . 13 7.2 传感器安装 . 14 7.3 综合布线 . 16 7.4 采集站与机房安装 . 18 7.5 软件开发、测试与部署 . 19 7.6 系统调试 . 20 7.7 系统试运行 . 20 7.8 系统验收 . 21 8 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 附录A （资料性） 水下隧道结构健康监测常用传感器 . 28 附录B （资料性） 层次分析法. 31 库七七 标准下载DB32/T 42432022 II 前言 本规程按照GB/T 1.12020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。 库七七 标准下载DB32/T 42432022 1 水下隧道结构健康监测技术规程 1 总则 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。 2 规范性引用文件 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。 其中， 注日期的引用文件，仅该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（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB 50982 建筑与桥梁结构监测技术规范 GB 50911 城市轨道交通工程监测技术规范 GB 50497 建筑基坑工程监测技术标准 GB 50311 综合布线系统工程设计规范 GB 50312 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 GB 50300 建筑工程施工质量验收统一标准 GB/T 14412 机械振动与冲击 加速度计的机械安装 GB/T 15532 计算机软件测试规范 GB/T 9386 计算机软件测试文档编制规范 GB 50205 钢结构工程施工质量验收标准 GB 50303 建筑电气工程施工质量验收规范 GB 50343 建筑物电子信息系统防雷技术规范 JT/T 1037 公路桥梁结构安全监测系统技术规程 JTG H12 公路隧道养护技术规范 CJJ/T 289 城市轨道交通隧道结构养护技术标准 JTGF 80/1 公路工程质量检验评定标准 CECS 333 结构健康监测系统设计标准 T/CECS 652 结构健康监测系统运行维护与管理标准 T/CECS 529 大跨度桥梁结构健康监测系统预警阈值标准 DB32/T 2880 光纤传感式桥隧结构健康监测系统设计、施工及维护规范 3 术语和符号 下列术语和符号适用于本文件。 3.1 水下隧道 Tunnel Underwater 库七七 标准下载DB32/T 42432022 2 下穿河流、湖泊、海湾或海峡等水域的隧道。 3.2 结构健康监测 Structural Health Monitoring 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。 3.3 结构健康监测系统 Structural Health Monitoring System 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。 3.4 风险源 Risk Source 可能导致事故发生的直接因素。 3.5 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严重程度的组合。 3.6 结构安全风险分析 Structural Safety Risk Analysis 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 Tunnel Disease 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 Measuring Point 布置传感器的点位。 3.9 监测断面 Monitoring Section 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 Monitoring Area 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 Measuring Unit 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、数据传输设备集中安放的装置。 3.12 温度补偿 Temperature Compensation 岩体壁面裂隙和凹槽。采取有效措施以抵消或减弱温度变化对被测物理量特性造成的影响。 3.13 监测频率 Monitoring Frequency 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。 库七七 标准下载DB32/T 42432022 3 3.14 预警阈值 Precaution Value 叠置假山的各类山石块和用建筑材料加工出的仿山石块。 对隧道运营环境、 结构构件可能出现的不同程度异常或危险，所设定各监测点设备的监测参数警戒值。 3.15 结构安全预警 Early-warning of Structural Safety 料石表面的浅细裂痕和凹凸面棱。结构荷载作用、响应或评价指标超过预警阈值时，结构健康监测系统按预定方式自动发出警告的行为。 3.16 结构安全状态评价 Structure Health State Evaluation 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， 并与相应的临界状态进行比较分析，评价其安全程度。 判断矩阵相对一致性指标； 监测指标数值； 0 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。 4 基本规定 4.1 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。 4.2 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。 4.3 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、监测断面及测点等。 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。 4.5 结构健康监测宜按照图 4.0.5 所示流程开展工作。 库七七 标准下载DB32/T 42432022 4 确定监测内容结构安全风险分析结构健康监测系统设计结构健康监测系统实施与验收系统排查是否满足使用要求资料收集数据分析与预警修复、升级或改造否是 图 4.0.5 结构健康监测工作流程 4.6 结构健康监测系统应具有采集、传输、存储、数据处理、预警与安全状态评估等功能，应包含以下子系统： 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 结构健康监测的内容 5.1 一般规定 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： 1 隧道设计图纸。 库七七 标准下载DB32/T 42432022 5 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。 4 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： 1 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。 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。 定量或定性分析梳理结构安全风险源与风险清单发生概率危害大小监测成本、技术成熟度等待处理的紧迫性前期准备主要判定指标其他判定指标是否接受监测项目非监测项目 图 5.2.1 监测项目确定流程 表 5.2.1 结构健康监测风险源与监测项目 类别 风险源 风险源描述 监测项目 外部环境风险 工程地质条件突变 地层软硬不均、 软土地区加固与非加固分界、 断层破碎带等 不均匀沉降、接缝伸缩、错台、断面收敛、螺栓应力、混凝土裂缝、渗漏水、土水压力等 上覆土压力 （围岩压力）极大或极小 抛石、深槽、回淤或冲刷较大位置 上方存在重要设施 上方存在道路、 堤岸、 铁路、 文物等需要保护的建 （构）筑物 近接施工 近接基坑开挖及降水作业、平行或交叉隧道工程 意外事件 施工期间的安全事故、沉船、地质钻孔 库七七 标准下载DB32/T 42432022 6 类别 风险源 风险源描述 监测项目 内部环境风险 温差效应 温度变化带来材料热胀冷缩 温度、混凝土应力 行车振动 行车振动 振动、混凝土裂缝 杂散电流 杂散电流 杂散电流、钢筋锈蚀 空气湿度 湿度较大区域材料老化速度快 湿度、钢筋锈蚀、混凝土碳化等 意外事件 行车碰撞、火灾等 混凝土裂缝等 结构自身风险 结构刚度突变 隧道明暗分界处、施工方法变化处、匝道汇入断面、附属用房共建节段、 联络通道、 叠层段与普通段衔接区域等位置 不均匀沉降 施工误差较大 盾构始发接收段、 转弯半径较小处、 成品误差较大处 错台、接缝伸缩、渗漏水、混凝土裂缝等 施工质量问题 施工质量引起的结构问题 错台、渗漏水、混凝土裂缝等 5.2.2 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、结构变形及结构材料耐久性等工程特点，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 类别 施工方法 工作条件监测项目 结构受力监测项目 结构变形监测项目 结构材料耐久性监测项目 其他监测项目 盾构法 土压力 水压力 温度 振动加速度 混凝土应力 钢筋应力 螺栓应力 管片接触压力 不均匀沉降 接缝伸缩 错台 扭转 断面收敛 裂缝宽度 管片倾斜与偏转 钢筋腐蚀 渗漏水等 堰筑法 土压力 水压力 温度 振动加速度 混凝土应力 钢筋应力 不均匀沉降 接缝伸缩 错台 扭转 裂缝宽度 钢筋腐蚀 混凝土碳化 渗漏水等 钻爆法 土压力（围岩与初衬接触压力） 初衬与二衬接触压力 水压力 围岩温度 振动加速度 混凝土应力 钢筋应力 锚杆轴力 不均匀沉降 接缝伸缩 错台 扭转 断面收敛 裂缝宽度 钢筋腐蚀 混凝土碳化 渗漏水等 顶管法 土压力 水压力 温度 振动加速度 混凝土应力 钢筋应力 不均匀沉降 接缝伸缩 错台 扭转 裂缝宽度 钢筋腐蚀 混凝土碳化 渗漏水等 沉管法 土压力 水压力 温度 振动加速度 混凝土应力 钢筋应力 限位装置内力 不均匀沉降 接缝伸缩 错台 扭转 裂缝宽度 钢筋腐蚀 混凝土碳化 渗漏水等 5.2.3 水下隧道遇到下列情况时，应复核已有监测项目对相关指标的反映情况，必要时应增加监测项目和测点： 1 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。 库七七 标准下载DB32/T 42432022 7 5 其他对隧道结构产生影响的突发事件。 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。 5.2.5 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 监测项目 精度要求 采样频率 监测项目 精度要求 采样频率 土压力 0.01MPa 1 次/h 螺栓应力 0.01MPa 1 次/h 水压力 0.01MPa 1 次/h 接触压力 0.01MPa 1 次/h 整体沉降 0.1mm 1 次/h 裂缝宽度 0.01mm 1 次/h 不均匀沉降 0.1mm 1 次/h 错台 0.1mm 1 次/h 接缝伸缩 0.1mm 1 次/h 锚杆轴力 0.01MPa 1 次/h 混凝土应力 10 1 次/h 扭转 0.5 1 次/h 钢筋应力 0.01MPa 1 次/h 振动加速度 0.1g 100Hz 5.2.7 同一区段进行变形、受力、温度监测时，数据采集宜同步。 5.2.8 水下隧道发生以下事件时，应提高健康监测系统采样频率。 1 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 5.3.1 监测区段、监测断面与测点应具有代表性，便于结构健康监测系统的施工与后期维护。 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。 6 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 施工方法 监测区段 盾构法 1 埋深小于 1 倍洞径或大于 3 倍洞径的区段。 2 冲刷或淤积对覆盖层厚度可能产生影响的区段。 3 水深大于 25m 的区段。 堰筑法 1 可能会出现沉船或抛锚的通航区段。 2 冲刷或淤积对覆盖层厚度可能产生影响的区段。 3 水深大于 10m 的区段。 库七七 标准下载DB32/T 42432022 8 钻爆法 1 地质条件为 V 级及 VI 级围岩区段。 2 埋深小于 1 倍开挖跨度的 IV 级围岩区段。 3 水深大于 30m 的区段。 沉管法 1 可能会出现沉船或抛锚的通航区段。 2 冲刷或淤积对覆盖层厚度可能产生影响的区段。 3 水深大于 20m 的区段。 顶管法 1 水深大于 15m 的区段。 2 冲刷或淤积对覆盖层厚度可能产生影响的区段。 5.3.3 监测断面的布置应反映隧道横向或纵向的力学特征和监测项目的特点，并便于结构健康监测系统的施工和维护。 5.3.4 测点的位置和数量宜根据监测项目特点，结合水下隧道结构类型、外部环境、设计要求、施工过程及结构计算成果等综合确定，并应符合下列规定： 1 反映监测对象的实际状态及变化趋势。 2 布置在便于传感器安装、测读、维护和更换的位置。 3 便于数据采集，利于缩短信号的传输距离。 4 结合结构的对称性，减少测点布置数量。 5.3.5 工作条件监测测点布置应满足以下要求： 1 土水压力监测宜选择断面顶部、腰部、底部进行测点布置。 2 地震动监测应根据设防烈度、抗震设防类别、结构重要性、结构类型和地形地质条件进行测点布置。 3 车道板振动测点宜布置在车道板中间及牛腿（支座或纵梁）处。 5.3.6 结构受力监测测点布置应满足以下要求： 1 混凝土、 钢筋应力测点应优先布置在衬砌受力计算内力包络图最值出现的位置， 且应在衬砌内侧和外侧对称布置。 2 螺栓应力监测测点的布置不应降低螺栓自身的性能， 且应选取同一环受力较大的螺栓进行监测。 5.3.7 结构变形监测测点布置应符合以下要求： 1 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 一般规定与总体设计 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。 库七七 标准下载DB32/T 42432022 9 表 6.1.1 主要设计内容 组成部分 设计内容 传感器子系统 传感器选型、编号、参数、布设方式、安装步骤、保护措施等 数据采集与传输子系统 采集传输设备选型、参数、采集通道配置，现场采集站布置、综合布线，硬件保护措施等 数据处理与控制子系统 处理与控制设备选型、参数，数据前处理、后处理，数据转换算法等 数据存储与管理子系统 数据的存储、查询及数据库管理等 状态评估与预警子系统 损伤识别、预警体系、结构安全状态评估等 用户界面子系统 用户界面主框架、实时数据显示与报警、数据查询与统计、报告生成、用户管理、系统帮助等 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。 6.2 传感器子系统 6.2.1 传感器宜采用同一类型，传感器类型建议参考表 6.2.1 选择。 表 6.2.1 传感器类型选择 监测项目 传感器名称 常用类型 围岩温度、衬砌温度、螺栓温度等 温度计 铜电阻式、钢弦式、热敏电阻式、铂电阻式、光纤光栅式 裂缝宽度、接缝伸缩、错台等 测缝计 电位器式、电容式、钢弦式、光电式、电感式、差动变压器式、光纤光栅式、差动电阻式 整体沉降、不均匀沉降等 静力水准仪 电容式、差动变压器式、光电式、钢弦式、电感式、磁致伸缩式、压阻式 地震加速度、振动加速度等 加速度计 压电式、压阻式、电容式 管片倾斜与偏转、断面收敛、断面扭转等 倾斜仪 伺服加速度计式、微机械电子式、钢弦式 水压力等 渗压计 钢弦式、差动电阻式、光纤光栅式 土压力、围岩压力等 土压力计 钢弦式、差动电阻式、光纤光栅式 混凝土碳化、钢筋腐蚀等 阳极梯 特制 钢筋应力、混凝土应力等 应变计 差动电阻式、钢弦式、光纤光栅式 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冗余度。 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，安装或埋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。 库七七 标准下载DB32/T 42432022 10 6.3.5 数据采集设备布置环境的温度、湿度、静电、磁场和振动等应满足设备运行要求。 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、易维护等要求确定，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距离进行设计，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、网络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的距离宜符合现行国家标准综合布线系统工程设计规范GB 50311 的相关要求，并应按设计要求采取抗干扰措施。 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。 4 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 所示流程开展工作。 库七七 标准下载DB32/T 42432022 11 数据后处理数据前处理异常分析处理数据预处理计算目标监测量统计分析异常数据判断仪器维修建议异常数据处理数字滤波小波滤波位移应变沉降重采样.数据压缩特征参数计算特征值信息长期趋势信息关系信息方差分析特征提取数据挖掘中心数据库去趋势项 图 6.4.1 数据处理流程 6.4.2 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 数据存储与管理子雄 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。 6.6 状态评估与预警子系统 6.6.1 状态评估应给出隧道整体、监测区域或断面、结构构件的安全状态评估和必要的养护建议。 6.6.2 状态评估应评估结构性能下降的程度和速率，分析其退化规律，预测结构的远期性能状态，并对结构的使用寿命做出预测。 6.6.3 状态评估方法宜采用模糊层次综合分析法，对于评价指标的重要性判别应组织业内权威专家进行讨论，相关工作可参考附录 B。 6.6.4 状态评估采用其他方法， 如基于可靠度理论评价、 基于遗传算法评价及人工神经网络等评价时，应进行专题研究，确保评价结论的可靠性。 库七七 标准下载DB32/T 42432022 12 6.6.5 评估报告应包括水下隧道及健康监测系统的基本信息、监测项目、分析方法和评估结果等。 6.6.6 预警模块应具备下列功能： 1 发布、调整和解除预警信息。 2 实时、自动和明显的预警方式。 6.6.7 结构健康监测系统预警应分为单指标预警和综合指标预警，单指标预警应准确反映测点被测物理量或其变化速率是否超过限值， 综合指标预警应准确反映隧道整体或组成构件的安全度是否超过限值。 6.6.8 单指标预警宜包括五个级别，并按表 6.6.8 的规定确定。 表 6.6.8 单指标预警 预警级别 级别描述 控制行为 阈值取值 颜色标识 I 特别严重 红色预警 控制值 红色 RGB(255,0,0) II 严重 橙色预警 3/4 控制值 橙色 RGB(255,125,0） III 较重 黄色预警 1/2 控制值 黄色 RGB(255,255,0) IV 一般 蓝色预警 1/4 控制值 蓝色 RBG(0,0,255) 正常 无 无 绿色 RGB(0,255,0) 6.6.9 综合指标预警应根据分析对象合理确定计算方法，给出可靠合理的安全度预警指标，宜包括五个级别，并按表 6.6.9 的规定进行确定。 表 6.6.9 多指标综合分析预警 预警级别 级别描述 颜色标识 隧道状态 状态评分 I 极端受损 红色 RGB(255,0,0) 红色预警 1.01.8 II 严重受损 橙色 RGB(255,125,0) 橙色预警 1.82.6 III 重度受损 黄色 RGB(255,255,0) 黄色预警 2.63.4 IV 轻微受损 蓝色 RGB(0,0,255) 蓝色预警 3.44.2 健康 绿色 RGB(0,255,0) 无预警 4.25.0 注：状态评分由差到好分数判定为 15。 6.6.10 预警控制值的确定应符合下列要求： 1 综合设计容许值、理论计算值、数值分析值、监测数据值、成熟经验等进行设置，有条件的可参照模型结构加载试验结果确定。 2 满足隧道结构及周边环境的安全控制要求。 3 满足设计、运行养护等相关要求，并根据监测数据适时修正。 4 满足国家现行标准的其他相关要求。 6.6.11 土压力、 水压力预警阈值可采用设计阶段结构计算设定的最大土压力、 水压力作为预警控制值。 6.6.12 预警方式应满足以下要求： 1 结构安全预警信息应由专门的发布机构或被授权机构根据隧道安全隐患的发展态势和应急处置进展，向相关部门及时发布、调整或解除预警信息。 2 结构安全预警方式应明显和多样化，可包括指示灯、声音、网络、可变情报板、路侧广播等。 3 结构安全预警信息应形成日志， 内容应包括预警事件概况、 始末时间、 警示事项、 预警级别等。 6.7 用户界面子系统 库七七 标准下载DB32/T 42432022 13 6.7.1 用户界面子系统应与数据库无缝衔接，保证数据交换高效。 6.7.2 用户界面子系统宜选择 Brower/Server 模式。 6.7.3 用户界面子系统应采用加密、分级授权等网络安全措施，具备通过互联网远程安全登录、查阅系统监测数据和报告的功能。 6.7.4 用户界面应实时在线显示监测数据、数据采集与传输工作状态、数据处理与控制工作状态、数据存储与管理情况、安全评估及预警结果等信息，用户界面应开放兼容、美观友好、操作便利。 6.7.5 用户界面应能对各子系统功能参数进行在线设置和修改。 6.7.6 6.7.7 用户界面应有链接、存储、调用或显示各类分析结果、报告的窗口。 6.7.8 用户界面应具备将预警信息传送给隧道相关管理与养护单位的通道。 7 施工结构健康监测系统施工与验收 7.1 一般规定 7.1.1 结构健康监测系统的施工单位应建立项目组织机构、 安全管理制度、 施工质量控制和检验制度。 7.1.2 结构健康监测系统施工前应做好下列准备工作： 1 组织相关人员深入现场调查，掌握现场情况。 2 组织相关人员对设计文件进行审查。 3 完成设计交底。 4 编制专项施工方案。 7.1.3 结构健康监测系统施工中应做好以下质量和安全保障工作： 1 建立安全和技术交底制度，作业前应对施工人员进行安全与技术交底。 2 使用的原材料、安全防护用品、机械设备和生产工具等为合格产品。 3 施工过程中的安全技术、 劳动保护、 防火及环境保护等措施符合国家现行有关法律法规和标准的规定。 4 自主开发的应用软件应进行可靠性、安全性、可恢复性和兼容性等性能测试。 7.1.4 结构健康监测系统施工应严格按照说明书、安装手册、相关标准及设计要求进行。 7.1.5 结构健康监测系统施工应不影响隧道结构承载能力，并采取相应措施减小对隧道结构耐久性产生的不良影响。 7.1.6 结构健康监测系统施工质量管理应包括硬件与软件进场检查、隐蔽工程过程检查和验收、工程安装质量检查、系统自检和试运行等。 7.1.7 硬件的进场检查应包括外观检查和标志检查，并应符合下列规定： 1 名称、型号、数量应与设计文件要求一致。 2 外观应无锈迹、裂痕，各部分连接牢固，引出线缆无损坏。 3 铭牌标志、备件和附带技术文件应齐全。 4 仪器读数正常、稳定。 7.1.8 软件的进场检查应符合下列规定： 库七七 标准下载DB32/T 42432022 14 1 应确认商业软件、自主开发软件的部署说明书、使用和维护说明书等资料齐全。 2 应确认商业软件、自主开发软件的适用范围符合设计要求。 7.1.9 隐蔽工程的过程检查和验收应符合下列要求： 1 预埋件、安装基座等验收合格后，方可进行传感器的安装； 2 传感器及相关防护措施验收合格后，方可进行线缆、采集设备等硬件的安装。 3 后续工序的作业应注意对前道工序工作成果的保护。 4 重要的隐蔽工程应保留安装埋设时的影像资料。 7.1.10 在钢筋混凝土结构上钻孔时应符合下列规定： 1 钻孔前应确认钻孔深度范围内无钢筋。 2 钻孔方向应与设计孔位方向一致，钻孔深度不得小于设计深度，钻孔直径与设计偏差应小于3mm。 3 达到钻孔深度后，应将孔内残留物清理干净。 4 传感器安装到位后应将钻孔填塞密实。 7.1.11 监测仪器设备现场运输应采取防颠震措施储藏环境应满足产品要求。 7.1.12 安装埋设前应提前核查监测仪器设备及其保护装置，准备相应的施工机械、工器具和材料,必要时应进行预安装。 7.1.13 施工过程中应设置安全标识， 并指派专人观察交叉作业情况与周围存在的安全隐患， 保护人员与仪器设备安全。 7.2 传感器安装 7.2.1 传感器应结合实际情况，选择防水涂层、安装密封性保护盒等耐久性保障措施。 7.2.2 传感器的安装环境应符合设计文件和传感器产品说明书的要求，当安装环境超出规定时，应采取有效的保护措施。 7.2.3 传感器的安装应符合下列规定： 1 埋入式传感器、预埋件和安装基座等应随混凝土浇筑进度及时进行安装埋设。 2 采用焊接方式安装时，传感器温度应低于其允许的最高使用温度。 3 膨胀螺栓安装时，应按传感器的技术要求选择螺栓规格，不得使用塑料胀塞或木楔。 4 紧固件应采用镀锌制品或与传感器配套的其他防锈制品。 5 安装过程中不得猛烈敲打、强拉或抛扔传感器。 6 安装到位的传感器应采取防止人为破坏的保护措施。 7 安装后应及时记录初始读数。 7.2.4 传感器的外部接线应符合下列规定： 1 接线排列应整齐、美观，导线应绝缘良好、无损伤，标识应清晰。 2 固定接线的螺栓和螺钉应拧紧，拧紧力矩值应符合技术文件的要求。 3 接线张紧程度应适中，不得使硬件内部受到额外应力。 库七七 标准下载DB32/T 42432022 15 4 接线接头处宜有防水保护措施。 7.2.5 温度传感器的安装应满足以下要求： 1 混凝土内部预埋温度传感器监测点位置远离结构钢筋时，宜采用直径不小于 6 的钢筋作为定位辅助钢筋。 2 混凝土浇筑过程中应避免振动棒直接接触温度传感器。 3 在混凝土表面安装时， 传感器的敏感元件应紧贴混凝土表面， 并应采用细石混凝土或砂浆等材料将温度传感器完全包裹。 7.2.6 测缝计的安装应满足以下要求： 1 测缝计测量接缝伸缩时安装位置应满足设计要求。 2 测缝计测量错台时可采用垂向支架进行固定，安装时应保证测缝计轴线垂直于结构表面。 7.2.7 静力水准仪的安装应满足以下要求： 1 液位传感器各监测点的高程差宜不大于 50mm。 2 微压传感器各监测点的高程差应不大于其测量范围的 1/4。 3 采用螺栓或抱箍固定传感器时， 宜先在螺栓或抱箍及传感器的连接面上涂满环氧树脂， 再拧紧螺栓或抱箍。 4 传感器应竖直安装，角度偏差满足设计要求。 5 连通主管、支管应采用抱箍、卡环或定位卡等定位装置可靠固定在结构物上。 6 施工过程中不得扭曲、划伤连通管。 7 连通管应从一端连续、匀速灌入液体，避免在连通管中形成气泡。 8 应采用有效措施排出连通管中水平长度大于 10mm 的气泡。 9 连通管安装完成后，应对连通管施加不小于 2 个标准大气压并持续 30min，确认管道、接头处无渗漏现象。 7.2.8 应变计的安装应满足以下要求： 1 混凝土构件宜选择大标距的应变计； 应变梯度较大的应力集中区域， 宜选用标距较小的应变计。 2 预埋式应变计宜采用结构钢筋或辅助钢筋进行传感器的定位， 并应在传感器两端、 中部分别绑扎牢固。 3 在混凝土浇筑过程中，禁止振捣器触碰传感器。 4 引出线缆应采用软管保护，软管与钢筋的绑扎间距不应大于 1m。 5 光纤应变传感器露出混凝土的光缆长度应不小于 1m，在光缆端头应采取密封保护措施。 6 应变计安装位置与设计监测点的距离偏差应小于 50mm，角度偏差满足设计要求。 7 在混凝土表面安装时， 可将 2 块钢板埋入混凝土表面作为安装基座， 基座与传感器焊接或螺栓连接。 库七七 标准下载DB32/T 42432022 16 7.2.9 加速度传感器的安装应满足以下要求： 1 测试方向与设计方向的角度偏差应满足设计要求