原标题：光纤智慧锚索实现“实时体检”

工人日报-中工网记者 张翀 通讯员 朱晓

仲夏五月，平陆运河马道枢纽项目船闸建设现场，65米深大基坑里塔吊林立，千余名工人热火朝天地紧张作业。两边高高的边坡上，由中交二航局自主研发的2根光纤智慧锚索，像“定海神针”一样牢牢地埋在岩体里，实时监测锚索多种“健康”指标，及时发出边坡安全预警。“这种基于智慧锚索的边坡安全全寿命监测技术为国内首创，国际上首次应用。”项目总工张帆自豪地说道。

马道枢纽项目地处广西境内，5大高边坡防护面积达21.1万平方米，其中2号坡高达188米，是平陆运河全线最高边坡，比世界七大奇迹之一的埃及胡夫金字塔还高41.41米。边坡地质为炭质泥岩，遇水易软化，在多雨的南方极易垮塌，传统的做法是用锚索加固边坡。因此，锚索的有效预应力是影响加固工程成败的关键因素。

然而，国内现有技术只能监测锚索的端部应力情况，还监测不了锚索上每一个点的应力分布，并且温度等环境变化也会对锚索应力测量的准确性带来影响。项目团队决定攻下这个“卡脖子”难题，以实现边坡安全监测预警，保证项目边坡稳定与安全。

幸运的是，2021年，为监测广州鹤洞大桥斜拉索受力情况，二航局智慧缆索团队成功将光纤植入拉索的钢丝中，使之成为智慧钢丝，实时监测拉索的索力，保证大跨桥梁的安全。“不过，锚索和拉索的内部结构并不一样，我们决定‘借鉴’鹤洞大桥智慧拉索的成功经验，找到马道枢纽项目锚索的高精度监测方法。”智慧缆索团队组员杨建平说。

“锚索主要由直径15.2毫米钢绞线组成，可承受上万牛的拉力，而0.25毫米直径的光纤像头发丝一样细，承受几十牛的力就会被拉断。此外，光纤不对力敏感，对温度也同样敏感。我们不仅要解决两者协同变形的问题，还要解决温度修正的问题。”项目副总工邓志强说道。

生产锚索前，技术人员将其中心丝取出，在中心丝两侧各刻一个细小凹槽，把温度、应变光纤分别埋入凹槽里，涂胶固定，让光纤和中心丝合为一体“血脉相连”，最后按照锚索生产工艺正常生产出来的就是光纤智慧锚索。这种光纤凹槽埋入封装法，不仅可以保护生产过程中光纤不被锚索生产线破坏，又能保证现场恶劣环境下光纤的存活，最关键的是能确保光纤与钢绞线的变形量保持协调，实现锚室索力的精确测量。

“加工这样一根光纤智慧锚索看似很简单，实则涉及到很多技术细节，比如选用什么类型的光纤、中心丝如何开槽、光纤如何自动埋入槽内并固定、光纤信号如何接出、结构性能如何不削弱等。就好比做数学题一样，只知道答案而没有解题过程是不得分的。”杨建平感叹道。

经过长达两年的设计-验证-再设计-再验证的“试错”试验，为验证光纤智慧锚索在边坡加固工程中的应用效果，2024年2月，马道枢纽项目边坡成功植入了2根32米长的光纤智慧锚索。每根锚索均可实现自身沿长度方向每米的温度和应变测量，温度测量范围-20－80℃，应变测量范围0－8000微应变。

当智慧锚索监测到自身全长应变不一致，或者锚索在一天内累计变形超过2毫米时，说明锚固失效或边坡在滑动，技术人员的电脑端就会收到黄色预警，现场将停止边坡开挖。如果变形一直没有消失，预警等级则会逐日上升，提醒现场管理人员停止施工，迅速采取措施。

“平陆运河是世纪工程，设计使用寿命100年，对边坡地质的不良影响是一个长期监测的过程。光纤智慧锚索的应用，给这一世纪工程上了一道安全险，对西南地区的锚索支护工程受力监测也具有重要意义。”张帆表示。