在國家綜合交通運輸體系持續(xù)完善和高速公路網絡日益密集的背景下，高速公路作為服務經濟社會發(fā)展和人民群眾出行的重要基礎設施，其安全運行狀況直接關系到交通暢通、運輸效率和生命安全。然而，高速公路在長期服役過程中面臨著車輛荷載反復作用、自然環(huán)境侵蝕、地質條件變化及超限超載等多重因素的影響，傳統檢測手段往往受限于點式監(jiān)測覆蓋面不足、在線監(jiān)測能力欠缺、早期病害識別困難以及養(yǎng)護決策缺乏精準數據支撐等問題，難以滿足現代公路運營管理對全線路感知、實時化監(jiān)測、預防性養(yǎng)護的迫切需求。針對這一領域，我們打造了一套基于光纖傳感技術的智慧高速公路綜合檢測解決方案，通過構建“全線路感知-實時化傳輸-智能化診斷”的技術體系，為高速公路路基、路面、橋梁、隧道及邊坡等結構物提供從施工期到運營期的全方位健康監(jiān)測支撐。
在感知層面，方案以布設于公路路基、路面結構層、橋梁關鍵部位及隧道襯砌的特種傳感光纜為核心探測單元，利用分布式應變傳感技術實時獲取公路結構在車輛荷載和環(huán)境作用下的應力應變分布，清晰揭示路基不均勻沉降、路面結構層變形、橋梁撓度變化及裂縫擴展等病害特征；利用分布式溫度傳感技術監(jiān)測路面溫度場分布、橋梁溫度梯度及寒區(qū)道路凍融循環(huán)，識別溫度引起的結構損傷風險；利用分布式振動傳感技術捕捉車輛通行產生的振動信號，實現交通流量監(jiān)測、車輛荷載識別及結構動力特性分析；針對邊坡和隧道監(jiān)測需求，可利用光纖光柵位移計和錨桿應力計監(jiān)測邊坡滑移和隧道圍巖變形。在傳輸與處理層面，所有監(jiān)測數據通過沿公路敷設的光纖網絡實時匯聚至公路運營管理中心和養(yǎng)護管理部門，利用專業(yè)的結構健康監(jiān)測軟件和人工智能算法進行快速處理和智能分析，自動識別異常特征、評估結構狀態(tài)、預測發(fā)展趨勢，生成應變分布圖、撓度曲線圖及健康評價報告。這一方案可廣泛應用于高速公路路基沉降監(jiān)測，通過連續(xù)獲取路基在不同斷面和不同深度的應變分布，早期識別不均勻沉降和潛在失穩(wěn)區(qū)域，指導路基加固處理；在路面結構健康監(jiān)測領域，利用埋入路面結構層的傳感光纜實時監(jiān)測瀝青層層底拉應變、基層受力狀態(tài)及疲勞損傷累積，預警路面開裂和車轍風險，支撐預防性養(yǎng)護決策；在橋梁結構監(jiān)測中，利用布設于主梁、橋墩及拉索的應變和溫度傳感器，實時監(jiān)測橋梁在車輛荷載和環(huán)境作用下的靜動力響應，評價橋梁承載能力和安全狀態(tài)；在隧道結構監(jiān)測領域，利用分布式應變傳感監(jiān)測隧道襯砌變形、拱頂沉降及圍巖壓力變化，預警襯砌開裂和結構失穩(wěn)；在高邊坡監(jiān)測中，利用光纖光柵位移計和錨桿應力計實時監(jiān)測邊坡滑移和支護結構受力狀態(tài)，預警滑坡災害風險；在交通流量與荷載監(jiān)測中，利用路面埋設的振動傳感光纜實現車輛軸載識別、車速檢測及交通流量統計，支撐超限超載治理和路面設計驗證。
整體方案的核心優(yōu)勢在于實現了高速公路結構狀態(tài)的全分布感知與實時化傳輸，打通了從結構體內部狀態(tài)獲取到養(yǎng)護決策支持的完整技術鏈條，確保各類病害隱患能夠在早期被及時發(fā)現和精準定位，同時通過光纖傳感的無源特性和耐久性，保障系統在車輛荷載反復作用、惡劣氣候及復雜環(huán)境下的長期可靠運行，傳感光纜可與公路結構同壽命，實現從施工期到運營期的全生命周期連續(xù)監(jiān)測，且無需中斷交通即可實現對公路結構的遠程實時監(jiān)測，大幅降低傳統人工巡檢和定期檢測的成本與安全風險，并可根據不同公路等級、不同結構類型和不同監(jiān)測需求進行深度定制，真正為現代高速公路的運營安全和科學養(yǎng)護構筑起全天候、智能化、高可靠的健康監(jiān)測屏障。
高速公路檢測應用方案
針對高速公路在軟土地區(qū)、采空區(qū)及高填方路段易發(fā)生的路基沉降和不均勻變形問題，提供基于分布式應變傳感的全線連續(xù)監(jiān)測服務。在路基不同
深度和關鍵斷面布設傳感光纜，實時獲取路基在車輛荷載和自重作用下的應變分布，通過積分計算得到連續(xù)沉降曲線，清晰揭示不均勻沉降區(qū)域、
沉降速率及發(fā)展趨勢。監(jiān)測數據早期識別潛在失穩(wěn)風險，指導路基加固處理和養(yǎng)護決策，保障路面結構穩(wěn)定和行車平順。
針對瀝青路面和水泥混凝土路面在反復車輛荷載作用下產生的疲勞開裂、車轍及基層損傷問題，提供基于埋入式傳感光纜的路面結構健康監(jiān)測服務。
在路面結構層不同深度布設傳感光纜，實時監(jiān)測瀝青層層底拉應變、基層受力狀態(tài)及面層溫度場分布，通過應變累積分析評估路面疲勞損傷程度，
識別裂縫萌生和發(fā)展過程。監(jiān)測成果支撐預防性養(yǎng)護時機選擇、養(yǎng)護措施效果評價及路面結構設計驗證。
針對寒區(qū)高速公路路面凍脹、翻漿及溫度裂縫防治需求，提供基于分布式溫度傳感的路面溫度場監(jiān)測服務。在路面結構層和路基不同深度布設測溫
光纜，實時獲取四季變化和晝夜交替過程中的溫度分布數據，清晰揭示凍結深度、融化速率及凍融循環(huán)次數。監(jiān)測數據支撐凍害防治措施設計、融
雪劑撒布時機優(yōu)化及路面材料低溫性能評價，保障寒區(qū)公路冬季運行安全。
針對高速公路橋梁在車輛荷載和環(huán)境作用下的結構安全評價需求，提供基于分布式應變傳感和光纖光柵傳感器的綜合監(jiān)測服務。在橋梁主梁、橋墩、
支座及拉索等關鍵部位布設傳感光纜和光纖光柵傳感器，實時監(jiān)測橋梁在車輛通行過程中的應變響應、撓度變化及振動特性，通過模態(tài)分析和影響
線識別評估橋梁結構剛度和承載能力。監(jiān)測數據支撐橋梁養(yǎng)護維修決策、加固效果評價及超限車輛通行控制。
針對預應力混凝土橋梁在長期運營中可能出現的預應力損失、混凝土開裂及鋼筋腐蝕問題，提供基于分布式應變傳感的精細監(jiān)測服務。在橋梁主梁
內部沿預應力筋方向布設傳感光纜，實時監(jiān)測混凝土應變分布，通過應變變化識別預應力損失區(qū)域和程度；同步監(jiān)測裂縫開展部位的應變突變，識
別裂縫寬度和擴展趨勢。監(jiān)測成果支撐橋梁技術狀況評定、維修加固設計及剩余壽命預測。
針對橋梁支座老化、變形失效及伸縮縫堵塞、損壞等常見病害，提供基于光纖光柵位移計和應變傳感器的定點監(jiān)測服務。在支座周圍和伸縮縫兩側
布設傳感器，實時監(jiān)測支座壓縮變形、剪切位移及伸縮縫開合度變化，識別支座脫空、偏壓及伸縮縫卡澀等異常工況。監(jiān)測數據指導支座更換時機
選擇和伸縮縫清理維修，保障橋梁受力合理和行車舒適。
針對高速公路隧道在運營過程中可能發(fā)生的襯砌變形、拱頂沉降及圍巖壓力變化問題，提供基于分布式應變傳感和光纖光柵傳感器的結構健康監(jiān)測
服務。沿隧道縱向和環(huán)向布設傳感光纜，實時獲取襯砌混凝土的應變分布，識別變形集中區(qū)域和裂縫開展位置；在拱頂和邊墻關鍵斷面布設光纖光
柵位移計，監(jiān)測凈空收斂和拱頂沉降。監(jiān)測數據早期預警襯砌結構失穩(wěn)風險，指導隧道養(yǎng)護和加固。
針對隧道洞口段邊坡和仰坡在降雨、地震及施工擾動作用下的滑坡、崩塌風險，提供基于光纖光柵位移計和錨桿應力計的穩(wěn)定性監(jiān)測服務。在邊坡
坡面和錨桿關鍵位置布設傳感器，實時監(jiān)測坡體滑移位移和錨桿受力狀態(tài)，清晰識別滑動面位置和滑移速率。監(jiān)測數據與降雨量關聯分析，建立滑
坡預警閾值，及時發(fā)布預警信息，保障隧道洞口段行車安全和邊坡穩(wěn)定。
針對高速公路沿線高邊坡、路塹邊坡在自然力和工程活動作用下的失穩(wěn)風險，提供基于分布式應變傳感和光纖光柵位移計的長期監(jiān)測服務。沿邊坡
坡面和潛在滑動面布設傳感光纜，實時獲取坡體內部應變分布，識別滑移變形區(qū)域和變形速率；在坡面關鍵點布設光纖光柵位移計，監(jiān)測地表位移
變化。監(jiān)測數據支撐邊坡穩(wěn)定性評價、加固措施效果評估及滑坡災害預警，保障公路運營安全。
針對高速公路交通流量統計、車型分類及超限超載治理需求，提供基于路面埋設分布式振動傳感光纜的車輛荷載監(jiān)測服務。在路面結構層內布設振
動敏感光纜，實時采集車輛通行產生的振動信號，通過波形分析和模式識別算法，準確識別車輛軸數、軸重、車速及車型。監(jiān)測數據支撐交通流量
統計、超限車輛自動報警及路面設計荷載驗證，為路政管理和養(yǎng)護決策提供基礎數據。
針對強降雨、地震等極端天氣事件期間高速公路邊坡滑坡風險驟增的應急監(jiān)測需求，提供快速部署的光纖光柵位移監(jiān)測系統。在已識別的高風險邊
坡關鍵部位快速布設無線傳輸的光纖光柵位移傳感器，實時監(jiān)測邊坡位移變化，建立與降雨強度和位移速率的聯動預警模型。當監(jiān)測數據超過預警
閾值時，系統自動向公路運營管理中心和過往車輛發(fā)布預警信息，為應急處置和交通管制提供決策依據，最大限度保障人民生命財產安全。
針對高速公路改擴建工程中新建結構與既有結構的協同工作監(jiān)測需求，提供全過程的施工安全與運營健康監(jiān)測服務。在改擴建路段布設傳感光纜，
施工期監(jiān)測基坑開挖、樁基施工及路基填筑對既有結構的影響，預警過大變形和沉降；運營期監(jiān)測新舊結構連接部位的受力狀態(tài)和變形協調性，評
估改擴建工程效果和長期性能。監(jiān)測數據支撐施工方案優(yōu)化和運營期養(yǎng)護決策，保障改擴建工程質量。
針對膨脹土、濕陷性黃土、鹽漬土等特殊土地區(qū)高速公路易發(fā)的路基變形、路面開裂問題，提供基于分布式應變和溫度傳感的專項監(jiān)測服務。在典
型路段布設傳感光纜，實時監(jiān)測路基含水量變化引起的脹縮變形、溫度變化引起的應力應變及車輛荷載作用下的結構響應。監(jiān)測數據揭示特殊土地
區(qū)公路病害發(fā)生發(fā)展規(guī)律，支撐地基處理措施效果評價和養(yǎng)護對策制定，保障特殊土地區(qū)公路長期穩(wěn)定。
針對高速公路隧道內車輛火災事故的早期探測與快速報警需求，提供基于分布式溫度傳感的隧道火災監(jiān)測系統。沿隧道全長在頂部或側壁敷設測溫
光纜，實時監(jiān)測隧道環(huán)境溫度變化，在火災發(fā)生初期快速識別局部溫升異常，精確定位火源位置。系統可區(qū)分車輛火災與正常車輛通行產生的溫度
變化，有效降低誤報率，聯動風機、廣播及消防系統自動啟動應急預案，為人員疏散和消防救援爭取寶貴時間。
針對高速公路基礎設施數據分散、養(yǎng)護決策缺乏系統支撐的現狀，提供集成化的智慧公路健康管理平臺服務。平臺集中接入路基、路面、橋梁、隧
道及邊坡各類光纖監(jiān)測數據，以及日常巡檢、定期檢測及交通荷載數據，通過專業(yè)結構分析模型和人工智能算法進行數據融合處理、異常識別、狀
態(tài)評價及趨勢預測。平臺以二三維一體化形式直觀展示公路線形、結構物分布和監(jiān)測狀態(tài)，自動生成技術狀況評定報告和養(yǎng)護建議，支撐公路運營
管理單位實現從被動修復到預防性養(yǎng)護的轉型升級，保障高速公路網長期安全高效運行。