1 概述

地铁作为人们生活工作中必不可少的一种出行方式，因其运输量大，速度快，节省城市地面空间而备受欢迎。地铁隧道工程的发展与城市繁荣息息相关，因此，地铁隧道工程的兴建能为城市带来经济，社会等方面的收益。

伴随着大量隧道工程投入地铁运营，各城市的地铁隧道在运营中出现或不同种类，不同程度的危害，包括围岩损裂，拱顶沉降，渗漏水等危害。因大部分隧道地铁工程位于地下水位以下，所以，渗漏水成为了其主要病害[1]。渗漏水病害在隧道中主要以拱顶、拱脚及隧道围岩等处的润湿、渗湿甚至漏水的方式呈现。渗漏水病害严重可能会导致隧道出现结构开裂，内部钢轨生锈、腐蚀等情况。如不对隧道渗漏水进行监测，及时对其进行处理，渗漏水病害甚至会危害到隧道的结构稳定性，影响隧道的使用寿命，严重者则会造成人员伤亡及财产损失。因此，对隧道进行渗漏水的监测及有效的防护治理是必不可少的。

2 隧道渗漏水的危害

2.1 隧道结构腐蚀

隧道渗漏水会对隧道结构逐步腐蚀，其地下水中带有的化学物质可能会加剧腐蚀的严重程度。腐蚀到一定程度则会造成隧道整体结构的损失，增加隧道运营的风险。

2.2 衬砌裂缝渗漏水

衬砌裂缝主要是由于隧道工程所处地质条复杂，隧道围岩压力过大，衬砌厚度不足等造成。其会导致存在较多渗漏水的衬砌开裂，在地面降水量过大的情况下，地下水会沿着隧道衬砌裂损部位流入隧道中。

2.3 渗漏水导致地表塌陷

地表塌陷的原因主要是在暴雨季节，地表水沿裂隙流入地下，将地表浮图层的松散泥沙被掏空，导致塌陷不断下沉。

3 物联网技术在隧道渗漏水安全监测中的应用

3.1 物联网概述

物联网技术是以互联网技术为基础和核心，在互联网网络用户端的基础上进行了延伸和扩展[3]。

物联网主要是以感知层、网络层以及应用层组成。感知层主要包括各种智能传感技术，如射频识别技术、三维激光扫描器、温度传感器、以及无线传输技术所配套的监测仪器。网络层是实现感知层与应用层之间进行信息交流的技术手段，是物联网技术实现工程监测的关键所在。网络层在于能够把数据准确、有效的传输到应用层，其关键在于数据的传输处理要达到安全、稳定的目的[4]。

应用层的功能是在获取监测数据后，对数据进行分析处理，并对不同的数据的分析处理情况做出科学化、及时化的反馈和措施。

图1 物联网三层架构体系

图2 物联网系统监测流程

3.2 隧道渗漏水监测系统设计

3.2.1 数据采集：采用三维激光扫描仪、温度传感器等对隧道渗漏水进行数据采集；

3.2.2 数据处理：利用无线传输系统获得数据后，对隧道渗漏水数据进行分析处理，主要针对每100m2渗漏点数量、单个渗漏点浸湿面积和渗漏水裂缝宽度等；

3.2.3 数据预测：通过对数据的分析处理，结合物联网大数据对隧道整体的渗漏水情况进行预测，可实现渗漏水单点预测及多点预测；

3.2.4 监控预警：利用物联网技术对隧道进行周期性的在线监控和实时监控；

3.2.5 建模可视化：结合BIM技术可实现隧道三维可视化，能够实时查看隧道渗漏水情况，达到图层管理、交互操作的目的；

3.2.6 结果输出：监测系统能够分析并得出渗漏水面积表、渗漏水病害等级及危害程度等。

3.3 隧道渗漏水监测系统监测内容

3.3.1 隧道施工缝；

3.3.2 衬砌裂缝处；

3.3.3 管道穿墙处；

3.3.4 预埋件部位；

3.3.5 隧道进出口明洞段。

通过监测渗漏水发生的集中部位，将感知层的传感器按照要求的距离、角度布置。目前主要采用三维激光扫描仪器及智能温度传感器对其进行监测[5]。主要的监测指标有以下几点：

a.每100m2渗漏点；

b.单个浸湿面积；

c.单个渗漏点最大渗漏水量；

d.每100m2平均渗漏水量；

e.平均渗漏水量。

3.4 隧道渗漏水病害等级划分

基于不同隧道具体的地质条件，水文环境及施工、运营管理方法有所区别，本文采用定性的方法对隧道渗漏水病害进行等级划分，具体等级划分参数可根据不同隧道实际情况以及相关规范进行确定。

文章来源：《物联网技术》 网址: http://www.wlwjszz.cn/qikandaodu/2021/0219/1374.html