技術(shù)背景

傳統(tǒng)的隧道養(yǎng)護(hù)一般采用工人目視檢查的方法，對(duì)管片襯砌上出現(xiàn)的裂縫與滲漏進(jìn)行標(biāo)記，之后再采用注漿等手段修復(fù)。然而，隧道建成后，襯砌部分被水土覆蓋，管片中的裂縫與滲漏產(chǎn)生的過(guò)程較為緩慢，難以直接觀測(cè)，當(dāng)能夠直接通過(guò)目視觀察時(shí)可能為時(shí)已晚。

日前，英國(guó)COWI公司聯(lián)合思克萊德大學(xué)開(kāi)發(fā)了一種能夠利用機(jī)器人自動(dòng)打印至隧道襯砌表面的自感應(yīng)材料，可發(fā)出電信號(hào)監(jiān)測(cè)襯砌表面出現(xiàn)的裂紋。

技術(shù)簡(jiǎn)介

該技術(shù)由無(wú)線傳感器模塊與自感應(yīng)材料2部分組成。1)無(wú)線傳感器模塊可在管片成型前按需求澆筑到管片的內(nèi)部，待管片拼裝完畢后，內(nèi)部的無(wú)線傳感器模塊將透過(guò)混凝土實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)管片的形狀變化，以反映管片承受的應(yīng)力載荷變化。傳感器的數(shù)量和安裝模式可以根據(jù)隧道周邊的地質(zhì)調(diào)整，對(duì)于應(yīng)力集中的區(qū)域，可以放置更多的傳感器。2)自感應(yīng)材料是一種膠結(jié)材料，在管片澆筑完成后，可以通過(guò)自動(dòng)化的機(jī)械臂將其“3D打印”至管片襯砌的表面，成為管片的“感應(yīng)層”。這種膠結(jié)材料在感受到管片混凝土發(fā)生變形、裂紋與性質(zhì)變化時(shí)會(huì)發(fā)出相應(yīng)的電信號(hào)，這種電信號(hào)會(huì)被管片內(nèi)部的無(wú)線傳感器模塊所接收，并告知養(yǎng)護(hù)人員襯砌的應(yīng)力變化情況，以此決定隧道養(yǎng)護(hù)手段。

應(yīng)用前景

使用該技術(shù)后，隧道養(yǎng)護(hù)人員可以在養(yǎng)護(hù)時(shí)使用無(wú)線網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接收傳感器傳回的數(shù)據(jù)，以可視化方式發(fā)現(xiàn)隱藏在管片內(nèi)部的裂縫等病害。

目前該技術(shù)尚處于研究驗(yàn)證階段，未來(lái)計(jì)劃在英國(guó)的多條隧道內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn)。除了用于隧道等基礎(chǔ)設(shè)施的養(yǎng)護(hù)外，該技術(shù)也可以用于驗(yàn)證更多創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)，例如： 在試用更環(huán)保的低碳混凝土等材料時(shí)，利用該技術(shù)可以實(shí)時(shí)捕獲材料內(nèi)部的應(yīng)力變化，以此驗(yàn)證新材料的性能。

(摘自 隧道網(wǎng) https://www.tunnelling.cn/PNews/NewsDetail.aspx?newsId=45449 2021-11-11)