綜合管廊自動化沉降監測解決方案

1. 概述

隨著社會的進步與發展，綜合管廊的功能已經從傳統常用的市政公用管線逐步向區域供能、地下通道等各種各樣的功能需求進行轉變發展，而大型商務區采用能源中心集中供能的項目也正在逐漸增多。集中供能項目能夠大量節約能源，由能源中心將能源通過綜合管廊供給至各個用能地塊，而這種模式的項目建設往往受到各個地塊不同開發商施工進度不一的情況影響，有時前后完工啟用可能相差數年之久。而管廊通常位于各地塊間的道路下方，各地塊的地下結構施工容易對管廊的結構造成—定程度的降影響，還可能間接對管網造成影響，從而影響到已使用供能地塊的正常使用。

因此，對該類綜合管廊的建設應從規劃與設計時期就考慮其長期運行維護的各類風險與預防措施，其中對管廊結構的沉降監測是簡單且重要的安全措施。地下綜合管廊工程的檢測，重點關注的檢測部位主要有：結構沉降監測、伸縮縫監測和應力監測，而在后期常規性巡檢方面，還應將固定支架和滑動支架作為巡檢重點。在管廊結構和管道運維中對沉降監測建議采用自動化監測手段進行數據采集。

2. 綜合管廊沉降監測要點

① 結構沉降監測

對于管廊內管網的安全來說，自管網開始安裝之時起就應對管廊的整體結構進行定期的標高監測數據采集工作。并且組織相關技術人員對數據進行分析，找出極限報警值，還要定期查看整個管廊和管網的沉降趨勢情況， 確保管網運營安全。當遇到某個局部位置數據發生明顯變化時，可以根據現場道路及地塊施工工況等現場條件，判斷可能出現的問題，從而提前防止問題擴大化。

在施工階段，管廊結構的沉降檢測數據一般由施工單位實施，通常采用人工檢測的方法進行實施 。監測點的設置盡可能位于兩個工作井中間段，以及各個接地塊的支管廊伸縮縫和末端，這些沉降縫交界處兩側的位置容易反應出管廊的沉降變化情況。

在管廊沉降監測點設置與結構本體固定連接的錨點并編號，錨點設置的位置應結合管廊內部的布置特點，盡可能設置在便于測量的位置，如檢修通道、鋼結構等固定不易變形的位置。錨點布置完成后， 采用常規標高測量的設備和方法，逐個對錨點進行標高測量并記錄數據，定期匯總輸入電腦制作曲線圖， 以便觀察整個管廊的沉降變化情況及趨勢。

從長期的運營安全角度考慮，建議在工程建設的設計階段，考慮增加自動化沉降監測設備，并布置設備監測的點位，在施工單位進行人工檢測時同樣采用這些設計點位進行數據收集，當完成施工進入正式運營階段時，利用前期人工收集的數據進行初始輸入，然后采用自動化監測設備進行定期收集數據并自動整理。

自動化監測設備宜采用靜力水準儀、激光位移傳感器等，對監測點的固定錨點或靶位進行監控和測量，整個監控體系應有效覆蓋管廊的整個結構區域。監測點布置同以上人工測量監測點要求，自動化監測設備的安裝位置盡可能避開檢修巡視通道等容易被碰到的位置，以免造成數據的偏差。建議安裝在結構頂部或空調水管與墻體內側等不易觸碰到的位置，以提高數據的準確性。

沉降監測（靜力水準）系統特別適合于要求高精度監測垂直位移或沉降的場合，高精度的液壓式靜力水準儀可監測到小于0.01mm的高程變化。系統由一系列含有液位傳感器的容器組成，容器間由通液管互相連通。參照點容器安裝在一個穩定的位置，其它測點容器位于同參照點容器大致相同標高的不同位置，任何一個測點容器與參照容器間的高程變化都將引起相應容器內的液位變化，從而獲取測點相對于參照點高程的變化。

根據業主及現場情況要求，自動化監測設備需定期對管廊內的沉降數據進行采集，并能夠繪制成沉降曲線圖，直觀地展現管廊各區域的沉降情況及趨勢，遇到情況時能夠提前預警，以 便及時采取防范措施。

自動化監測設備能夠準確采集和記錄管廊本體的沉降數據，為長期安全維護的管理和分析提供了強有力的數據基礎。通過對這些監測數據以及現場的病害情況、地層荷載等資料的匯總分析，反應管廊結構的應力狀態

② 伸縮縫寬度監測

為滿足地下綜合管廊結構設計規范要求，管廊沿長度方向每隔一定距離設置變形縫即結構伸縮縫，此變形縫的寬度對于管廊整體結構至關重要，使用過程中應嚴密監測伸縮縫的發展，防止在伸縮縫處產生滲水等不利現象，伸縮縫的寬度監測可直接在伸縮縫處布設表面測縫計， 進而監測伸縮縫的發展。

表面裂縫計適合安裝在建筑物表面，可在惡劣環境下長期監測結構表面裂縫或接縫的開合度。兩端的萬向節允許一定程度的剪切位移。內置溫度傳感器可同時監測安裝位置的環境溫度。增加一些選購的配套設備，可組成脫空測縫計、雙向或三向測縫計，以用于混凝土面板的脫空量、伸縮縫或周邊縫的位移監測。

③ 管道應力監測

由于綜合管廊有長度長、地形復雜、接地塊支管路多的特點，管網的彎頭拐點較多，對于管網系統而言，因結構沉降會導致管道受到的應力增大，而通常應力的集中點都在彎頭位置附近。

建議在工程建設的設計階段考慮管廊結構沉降監測設備的同時，在管道彎頭等易產生應力集中位置設置應力監測系統，一并納入自動化監測系統當中，對管網的狀態進行實時監控，當接近預警值時提醒運行方進行現場情況排查，并對數據進行詳細分析，以便及時采取必要的補救措施。

當管廊的結構發生了較嚴重的沉降時，可以通過應力數據估算管道的整個受力情況是否處于可控狀態。同時在沒有設置應力片的支管段也可以結合結構沉降監測數據，對管道進行建模分析，以便找出管道應力較集中的點和區域，及時對這些可能存在的病患點加以處理。

3. 巡視檢查重點

在自動化監測采用科技化信息管理的同時，自然也少不了運行維護人員進行定期的巡視檢查工作，很多理論無法體現的現象在現場實物的細節處都會有所表現。運行維護人員除了對管廊內的照明、閥門等常規性的檢查外，還應該對管道的支架進行仔細的檢查。

① 固定支架

當管道隨著結構沉降變形后，固定支架使管道與結構硬性連接，變形量越大固定支架承受的拉力越大，在巡視檢查過程中必須重點對固定支架的情況進行現場查看。若固定支架有變形、焊口開裂、結構損壞等征兆發生時應及時對管線進行補救處理。

② 滑動支架

管廊的結構沉降受外力作用情況一般并不均勻，部分沉降差異較大的位置容易出現管道滑動支架的架空現象，—旦滑動支架被架空表示該位置支架已經不對管道起承載作用，這樣便會加大管道所受到的應力，需及時處理。

4. 結語

大型商務區域采用能源中心集中供能的項目，可為國家節約大量的能源，在以后的規劃和建設中必定逐步得到推廣。而管廊以及供能管網的運行安全是這類項目的重中之重，在開發與建設的策劃階段與施工階段，應多考慮長期的運行保障措施和運行維護管理辦法，定期監測、定期檢修，發現小問題及時處理。工程建設中施工單位應在建設城市綜合管廊的道路上不斷探索，不斷吸取經驗，優化安全監測技術，為綜合管廊以及供能管網的運行提供安全保障。

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