转自：九派新闻

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在万里长江江底工作，是什么样的体验？这个问题，相信绝大多数人都答不上来。在武汉，有一条国内穿越长江距离最长的地铁隧道——武汉地铁12号线科普公园站至丹水池站区间（简称丹科区间）。隧道全长4011.409米，位于长江二七桥下游约800米处下穿长江，穿越江面宽度约2160米，区间隧道采用一台直径12.55米的泥水平衡盾构机盾构法施工。项目团队为了提升安全质量，创新使用以光纤光栅传感为基础的安全监测系统，实时掌握状态，对潜在危险和突发状况及时预警和处理。

武汉市在建最深基坑，安全风险极高

项目经理任如华告诉九派新闻记者，该项目由中国铁建投资集团参与投资管理，中铁十四局集团承建。丹科区间为单洞双线隧道，是国内穿越长江距离最长的地铁隧道。其区间风井主体为地下四层框架结构，深达48.8米，相当于16层楼高，为武汉市在建最深基坑。且地处长江一级阶地，地下水极为丰富，施工难度大，安全风险极高。

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在深基坑开挖和主体施工过程中，项目管理团队严格执行安全质量管理制度，通过“智慧工地”建设，全程实行视频远程安全监管，对现场人、机、物进行实时监测，为施工安全稳定有序提供有力保障。此外，项目部引进先进的地连墙渗漏检测技术及地下水位远程监测管理系统，对地连墙渗漏点及各水位监测点进行实时监控。创新研发新型光纤光栅变形监测技术，实现对超深基坑沉降、位移、应变等关键参数的远距离自动化监测。

“随着地下综合管廊等国家重大基础设施建设，隧道工程逐渐成为城市超级大动脉之一，隧道管片安装工程日益增多，其管片施工、安全运营对保障城市正常运转极其重要。这就要求管片在施工及运营过程中具备强大的智慧监测系统，实时掌握状态，对潜在危险和突发状况及时预警和处理。以光纤光栅传感为基础的安全监测系统在土木工程领域的优势逐渐凸显。光经过光纤进入光栅区域，通过外界量的变化，引发光在光栅区域的多个参量发生改变，如波长、强度、振幅、频率等，以此对外界量加以测量并实现数据传输。”项目总工于海生说。

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记者了解到，新型光栅光纤监测技术在项目现场选取四个典型断面：埋深最深断面、江中覆土最浅断面、全断面强风化泥岩断面、水土压力最大断面，每环管片埋设倾角计、位移计、压力计等检测设备。

于海生解释道，盾构管片预制前，将压力、应变、温度等三种新型光纤光栅传感器，位移和倾角位移两种传感器的预埋安装装置，以及传感器连接光纤的熔接保护装置固定在钢筋骨架对应位置，随混凝土一体浇筑。管片水养完成后，打开光纤熔接保护装置，完成所有光纤的串接。管片拼装完成后，再预埋安装装置安装倾角和位移传感器，即可实现对盾构管片变形情况的数据采集，进而完成实时监测。

数字技术赋能项目安全，盾构机在江底精准前行

记者在项目智慧管理中心看到，大屏幕上实时显示着盾构机掘进的各项参数以及现场画面。虽然后面还有多个挑战，但在任如华看来，“最艰难的阶段已经过去了”。他回忆，2022年8月12日始发，他们开始穿越长江，最难“啃”的骨头便是长达400米的全断面泥岩层。在基坑的混凝土支撑及围护结构钢筋笼中预埋光纤光栅传感器，构建全方位的监测网络意义重大。

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△钢筋笼中预埋的光纤光栅传感器

记者跟随工作人员从位于园林路的始发井下到隧道底部，眼前，已然成型的隧洞宛如长龙，管壁平顺，一眼望不到头。坐上接送工友的摆渡车前往盾构段，一路上路面平稳整洁，在二衬浇筑施工现场及盾构掘进段，所有物料分区摆放齐整。体感温度也逐步由寒冷的冬天进入温暖的春天。

项目副总工马赛告诉记者，预埋好的新型光纤光栅倾角传感器采用全硅质模块化敏感弹性基片作为检测单元，基片以全无机硅质材料作为基底，基底自身的密封性良好，可以杜绝水分、灰尘等进入，避免对元件造成影响，相较传统的倾角传感器更具稳定性、耐腐蚀性和超长寿命。配合温度基片可消除温度变化带来的监测数据漂移，有效提高监测的精确性。

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目前，“新型光纤光栅倾角传感器在盾构管片变形监测中的应用”作为山东省重大科研专项——“轨道交通工程运营期健康诊断及风险智能防控关键技术”中的一部分，已取得专利四项，还有部分知识产权正在整理发布中。

任如华骄傲地说：“传感器在隧道施工过程中能够实现同步监测，及时反馈隧道安全状态，为工程施工工艺改进、设计优化、运营管理等提供了长期有效的数据支撑，推动了隧道安全智能监测技术的进步和革新，我相信在类似工程中将具有很好的推广应用价值和意义。”

九派新闻记者　杨璟

【来源：九派新闻】