锚杆锚索监测系统应用方案

一、项目背景与行业痛点

锚杆、锚索广泛应用于深基坑、边坡、隧道、地下工程、矿山、水利水电、桥梁及其他岩土支护工程，通过锚固段与稳定岩土体形成受力体系，将支护结构、坡体或围岩产生的作用力传递至相对稳定区域，是控制变形、提高整体稳定性的重要工程措施。

锚固体系在施工完成以后并不是始终保持恒定受力状态。预应力锚索可能受到锚具回缩、钢绞线松弛、岩土体蠕变、锚固体变形、温度变化、支护结构位移、地下水变化以及施工荷载调整等因素影响产生预应力损失；随着基坑继续开挖、边坡变形、围岩释放或外部荷载增加，部分锚杆和锚索荷载又可能重新增长。

因此，锚杆锚索安全管理不能只依据施工张拉完成时的一次锁定荷载判断。一次验收合格只能说明相应施工阶段的锚固状态满足要求，并不能完整代表整个施工期和运营期的长期受力变化。

对于基坑工程，随着开挖深度增加，不同道次锚索的轴力会不断重新分配；对于边坡工程，连续降雨、地下水位上升以及岩土体缓慢变形可能逐渐增加部分锚索受力；对于隧道和地下工程，围岩应力释放和支护体系共同作用会改变锚杆轴向受力；对于水利工程和库岸边坡，水位升降以及长期岩土体变形也可能造成锚固力变化。

锚固体系异常通常表现为两类方向完全不同的问题。

第一类是锚固力持续下降。对于预应力锚索，这可能与预应力损失、锚具状态变化、结构变形、长期松弛或其他因素有关。

第二类是锚固力持续增长。当岩土体或支护结构发生变形时，锚索可能被进一步拉伸，轴向荷载不断增加。如果持续接近设计控制水平，需要结合结构变形和其他监测结果进行重点分析。

因此：

锚索荷载下降 ≠ 一定安全。

锚索荷载升高 ≠ 一定失效。

锚固体系评价必须结合初始锁定荷载、设计值、变化速率、结构位移、地下水及施工工况综合分析。

传统锚杆锚索检测多集中在施工验收、张拉记录以及周期性人工检查。对于长期运行或危险区域，人工方式难以连续获得荷载变化过程，也较难发现发生在两次人工检查之间的快速变化。

S-CGAN01锚杆锚索监测系统采用锚杆测力计或锚索测力计布置在锚固体系实际受力路径中，连续获得轴向应力或轴向荷载及温度数据，经现场采集与通信设备上传SIYB®数据管理平台，对荷载保持率、荷载增量、损失量、变化速率以及多锚索受力差异进行综合在线分析。

系统总体技术逻辑为：

锚固设计参数 → 初始张拉/锁定状态 → 测力传感器 → 实时轴向荷载 → 温度影响分析 → 荷载保持与损失 → 荷载增长与速率 → 多点受力分布 → 分级预警 → 现场复核 → 工程处置。

二、建设目标与监测目标

1. 建设目标

建设覆盖“锚固受力感知—现场数据采集—远程传输—趋势分析—异常预警—工程管理”的锚杆锚索综合在线监测系统，对重点锚杆、锚索长期受力状态实施连续在线监测。

系统应建立每个监测锚杆或锚索的设计参数、初始状态、锁定荷载、传感器量程及实际监测数据之间的对应关系，并形成完整时间序列。

对于预应力锚索，重点分析锁定后预应力保持、衰减、重新增长及变化速率；对于普通锚杆，则根据实际测力方式分析轴向应力或轴向荷载变化。

系统不以单次测力结果替代锚固体系专业安全评价，而是通过连续数据识别长期发展趋势，为设计、施工和运维人员提供受力变化依据。

2. 监测目标

实时获取锚杆应力或锚索轴向荷载。

记录张拉、锁定、开挖、施工和运营各阶段受力变化。

计算相对于初始状态的荷载增量或减量。

计算预应力保持率。

计算预应力损失量和损失比例。

计算单位时间荷载变化速率。

分析不同锚索之间受力差异。

识别局部锚固力异常增长或异常衰减。

分析锚固力与基坑位移、边坡位移、降雨、地下水和施工阶段之间的关系。

最终使系统能够回答：

当前锚索受力是多少 → 相比锁定时增加还是减少 → 已损失多少预应力 → 哪根锚索荷载最高 → 哪个区域受力增长最快 → 是否多个锚索同步变化 → 是否与结构变形或施工过程有关 → 是否需要人工复核。

三、需求分析

1. 必须区分锚杆应力与锚索荷载

锚杆和锚索在工程设计和监测表达中可以采用不同物理量。

锚索监测通常直接采用轴向荷载P，单位常采用kN。

锚杆项目根据具体传感器和工程要求，可采用应力σ或轴向力F表示。

因此平台不能简单把所有锚固监测值统一称为“压力”。

2. 预应力锚索与普通锚杆监测逻辑不同

预应力锚索施工阶段已经具有明确张拉和锁定荷载，其长期监测重点包括锁定值保持率、预应力损失以及后续荷载变化。

非预应力或者低预应力锚杆初始轴向荷载可能较小，其荷载往往随着岩土体变形逐步被动发挥，因此更应关注荷载增长过程。

3. 测力计必须位于真实受力路径中

传感器应能够真实承受锚杆或锚索向承压板、锚具及支护结构传递的轴向力。

安装表面不平整、加载偏心、承压板刚度不足或者传感器中心与锚索轴线偏离，都可能影响测力结果。

4. 锚头荷载不能完全代表锚固段内部应力分布

锚索测力计通常反映锚头位置所传递的总轴向荷载。

它能够判断整体预应力和受力变化，但不能仅根据一个锚头荷载值确定自由段、锚固段内部每个位置的应力分布，也不能单独定位锚固段内部某处发生了界面破坏。

5. 初始基准必须具有明确工程含义

对于预应力锚索，应明确：

设计张拉荷载。

锁定荷载。

传感器安装时刻。

正式监测初始值。

如果这些概念混淆，后期无法正确计算预应力损失。

6. 锚索测力计量程应留有异常余量

S-CGAN01锚索荷载选型范围为0～5000kN。

具体型号不应只按照正常设计锁定荷载刚好选择，而应综合最大张拉荷载、设计控制值、可能的后期增载以及必要安全余量确定。

7. 锚杆应力选型应与实际杆体匹配

说明书给出的锚杆应力选型范围为200～300MPa。项目应根据实际锚杆材料、设计应力、截面及传感器安装形式确定具体版本。

8. 分辨率与工程精度必须区分

锚杆分辨率0.025%FS、锚索分辨率0.05%FS属于传感器输出分辨能力。

系统精度为0.1%FS。

最终工程数据还受到安装偏心、承压面、温度、零点稳定性及现场结构受力状态影响，因此不能将分辨率直接表述为系统实际测力精度。

9. 温度影响必须纳入长期分析

锚索、钢筋、锚具、承压结构和传感器均可能受环境温度变化影响。

说明书配置温度测量，温度精度为±0.5℃。长期数据分析应同时保留荷载和温度曲线，用于识别明显的周期性温度相关变化。

10. 监测点必须具有代表性

不可能对所有锚杆和锚索全部安装综合在线传感器时，应根据工程风险分区、支护结构受力、地质条件、结构转角、开挖深度和历史异常情况选择代表性监测点。

四、总体解决方案

S-CGAN01锚杆锚索监测系统采用“锚固体系关键测点＋锚杆/锚索测力计＋数据采集通信＋SIYB®数据管理平台＋趋势及阈值分析”的总体技术路线。

根据工程支护结构和锚固体系设计，在代表性锚杆或锚索受力路径中设置测力传感器。传感器连续获取轴向应力或轴向荷载，并同步获取对应温度数据。

现场采集系统统一记录锚杆锚索编号、设计参数、传感器量程、时间、实时荷载、温度及设备状态，并通过蜂窝网络、以太网或有线通信上传平台主管理系统。

平台根据每个锚固测点的初始张拉或锁定数据建立独立基准，并计算：

当前荷载。

荷载增量。

荷载损失。

预应力保持率。

荷载变化速率。

同区域锚索受力差异。

总体数据链路为：

锚杆/锚索 → 测力计 → 数据采集与温度测量 → 通信网络 → SIYB®数据管理平台 → 当前受力 → 荷载保持率 → 荷载损失/增长 → 变化速率 → 多点受力分布 → 分级预警 → 人工复核与工程处置。

复杂工程可进一步接入GNSS、深层水平位移、倾斜、沉降、裂缝、降雨、地下水位、孔隙水压力及施工工况数据，形成完整支护结构综合在线监测体系。

五、系统架构设计

1. 锚固受力感知层

由锚杆测力计或锚索测力计组成，直接布置于锚固受力传递路径，对轴向荷载进行实时测量。

2. 温度辅助测量层

同步获取传感器或测点温度，为长期荷载趋势和温度相关性分析提供辅助数据。

3. 现场数据采集层

统一采集各锚固测点荷载、温度和设备状态，并按照项目测点编号建立数据对应关系。

4. 通信网络层

根据工程条件采用蜂窝网络、以太网或有线数据链路，实现现场与管理平台实时通信。

5. 数据分析层

完成零点及初始状态管理、荷载变化、预应力损失、保持率、变化速率及同类测点差异分析。

6. 平台应用层

SIYB®数据管理平台完成实时荷载、历史曲线、施工事件、预警、报表、设备状态及维护记录集中管理。

六、监测内容与监测方法

1. 锚索轴向荷载

实时测量预应力锚索通过锚头向支护结构传递的轴向荷载。

荷载单位宜统一使用kN。

2. 锚杆应力

根据锚杆测力计具体配置获取锚杆应力变化。

需要转换为轴向力时，应根据实际杆体有效受力截面和传感器定义进行计算，不应在截面积未知时直接进行换算。

3. 初始锁定荷载

预应力锚索张拉锁定完成并经项目确认后，应记录对应基准值P0。

P0是后续预应力保持与损失分析的重要参考。

4. 当前荷载

实时监测值记为P(t)，用于表示当前锚索或锚杆测点轴向受力状态。

5. 荷载增量

计算当前值相对于初始基准的变化：

ΔP(t) = P(t) - P0

ΔP＞0表示相对初始状态荷载增加；ΔP＜0表示荷载降低。

6. 预应力损失

对于预应力锚索，可在适用条件下计算：

Ploss = P0 - P(t)

用于反映相对于初始锁定状态的荷载衰减。

7. 预应力保持率

可定义：

R = P(t) / P0 × 100%

用于长期评价预应力保持状态。

8. 荷载变化速率

计算单位时间荷载变化，用于识别突然卸载或持续快速增载。

9. 多锚索受力差异

同一支护区域多个设计条件相近的锚索可进行横向对比，识别单根锚索受力明显偏离整体趋势的情况。

10. 温度

同步获取温度数据，用于判断荷载周期变化是否与环境温度具有明显相关性。

七、技术原理与算法模型

1. 轴向荷载测量原理

锚杆或锚索测力计安装于实际轴向受力路径。当锚固体系产生拉力时，荷载通过锚具、承压板和测力传感器传递。传感器将机械载荷转换为可采集电信号，经标定关系获得轴向荷载或应力。

2. 当前荷载

设传感器实时输出换算后的荷载为：

P(t)

该值表示对应测点当前轴向受力。

3. 荷载变化量

以正式初始基准P0为参考：

ΔP(t) = P(t) - P0

通过ΔP可直接判断受力相对于基准状态的发展方向。

4. 预应力损失量

对于预应力锚索：

Ploss(t) = P0 - P(t)

当Ploss＞0时表示相对于初始状态存在荷载降低。

但荷载降低的具体原因可能包括钢材松弛、锚具及结构变形、岩土体蠕变或其他作用，需要结合工程条件分析。

5. 预应力损失率

L = [P0 - P(t)] / P0 × 100%

该参数可以描述相对初始锁定状态的损失比例。

6. 预应力保持率

R = P(t) / P0 × 100%

理论上：

R + L = 100%

适用于以同一P0作为基准且不考虑其他定义差异的工程分析。

7. 荷载变化速率

在时间区间[t1,t2]内：

Vp = [P(t2)-P(t1)] / (t2-t1)

可以根据项目使用kN/h、kN/d或其他单位。

8. 荷载变化加速度

可进一步定义：

Ap = [Vp(t2)-Vp(t1)] / (t2-t1)

当锚索荷载持续增长且增长速率不断增加时，应提高监测关注等级。

9. 设计荷载利用率

如果项目设计文件明确给出对应锚索设计控制荷载Pdesign，可以定义：

η = P(t) / Pdesign × 100%

该指标可用于平台辅助显示当前荷载与项目设计控制量的关系。

Pdesign必须来源于正式设计文件，设备供应商不应自行设定。

10. 温度影响分析

系统可建立：

P = f(T, Time)

的长期统计关系。

如果供应商通过校准明确提供温度补偿系数kT，则可按照经过验证的方法进行温度补偿。

在没有正式补偿系数时，不应自行假设一个温度系数直接修改原始荷载，应优先采用温度曲线进行辅助解释。

11. 多点离散性分析

对于同一支护单元且设计条件相近的多根锚索，可以计算平均荷载：

Pavg = ΣPi / n

并比较各测点相对于平均值的偏差。

但不同长度、不同角度、不同设计荷载和不同地质位置的锚索不能仅依据荷载绝对值进行简单横向排名。

八、系统功能设计

系统支持多个锚杆、锚索测力点自动采集和集中管理。

平台实时显示锚杆应力或锚索轴向荷载。

支持初始锁定荷载P0记录。

支持当前荷载P(t)显示。

支持荷载增量ΔP自动计算。

支持预应力损失量Ploss计算。

支持预应力损失率计算。

支持预应力保持率R计算。

支持荷载变化速率Vp计算。

支持锚索设计荷载利用率分析。

支持多个锚索历史曲线横向比较。

支持施工阶段和工程事件时间标记。

支持温度曲线与荷载曲线叠加。

支持荷载上限、荷载下限、变化速率和设备异常报警。

支持日报、周报、月报及项目全过程报表。

支持测点、传感器量程、设计参数、锁定荷载、维护和校准记录管理。

当通信或传感器异常时，平台应明确显示最后有效数据时间和设备状态，不得继续使用历史数据冒充当前实时测值。

九、硬件组成与配置方案

1. S-CGAN01锚杆测力计

用于需要监测锚杆应力或轴向受力变化的工程测点。

具体结构、量程和安装方式按照项目所选传感器配置确定。

2. S-CGAN01锚索测力计

用于预应力锚索轴向荷载连续监测，选型范围可覆盖0～5000kN。

3. 承压及安装附件

根据锚具、垫板、锚索规格及测力计结构配置相应承压和安装组件。

安装结构应保证载荷尽可能沿传感器轴线传递，减少偏心受力。

4. 数据采集与通信单元

负责多个测力传感器和温度数据统一采集、时间管理和远程通信。

5. 现场机箱

用于安装采集、通信、电源及防护设备。

边坡、矿山及水利项目应结合户外环境进行防水、防腐和防雷设计。

6. 市电供电系统

适用于具备稳定电源条件的基坑、桥梁、隧道和固定工程场景。

7. 太阳能及蓄电池供电系统

适用于野外边坡、矿山和水利工程分散监测点。

太阳能容量应按照传感器、采集、通信及辅助设备实际功耗和当地最不利季节太阳资源核算。

8. 辅助位移监测单元

可根据工程类型配置GNSS、固定测斜仪、倾角传感器、沉降传感器和裂缝监测设备。

9. 水文及气象监测单元

边坡、水利和矿山项目可同步配置雨量、地下水位、孔隙水压力及气象设备。

十、核心设备参数

1. S-CGAN01系统参数

系统型号：S-CGAN01。

核心传感器：锚杆测力计或锚索测力计。

锚杆应力选型范围：200～300MPa。

锚索荷载选型范围：0～5000kN。

锚杆分辨率：0.025%FS。

锚索分辨率：0.05%FS。

测量精度：0.1%FS。

工作温度：-40～+80℃。

温度精度：±0.5℃。

供电：太阳能、蓄电池或市电，根据项目配置。

2. FS参数解释

FS表示满量程。

对于0～5000kN等不同锚索测力计量程，0.1%FS对应的绝对荷载误差不同。因此设计和招标阶段应根据实际设计荷载选择合适量程，不能在所有项目中直接使用最大5000kN量程。

3. 量程选择原则

量程应同时满足：

初始张拉荷载。

正式锁定荷载。

最大设计荷载。

可能后期增长。

异常工况余量。

测量分辨能力。

在满足最大预计荷载的前提下，避免无必要地使用远大于实际受力范围的传感器量程。

4. 温度参数应用边界

温度数据主要用于分析传感器和锚固体系受力随环境温度变化的相关性。

温度测量准确度±0.5℃不代表系统已经自动完成所有钢材及结构热效应补偿。

5. 锚杆应力与荷载换算边界

如果需要通过应力σ换算轴向力F：

F = σ × A

其中A必须采用实际有效受力截面积，并保持单位统一。

具体截面、杆体结构和传感器测量定义应以项目技术资料为准。

十一、软件平台与数据展示

SIYB®数据管理平台按照“项目—支护区域—锚固断面—锚杆/锚索—测力传感器”的层级组织数据。

项目总览页面显示当前最大锚索荷载、最小预应力保持率、近期最大荷载变化速率以及设备在线状态。

平面图或支护结构示意图可以标注每一根监测锚索位置，并显示当前荷载及状态。

单测点页面显示：

设计编号。

传感器型号。

传感器量程。

初始锁定荷载。

当前荷载。

荷载变化量。

预应力保持率。

荷载变化速率。

当前温度。

历史曲线。

多测点页面可以将同一支护断面、同一道锚索或同一地质区域多个测点进行叠加比较。

基坑工程可将开挖深度和支撑施工阶段标记到荷载曲线。

边坡项目可将降雨量、地下水和GNSS位移叠加到锚索荷载时间轴。

隧道工程可将开挖掌子面位置、施工阶段及围岩位移事件标记到平台。

十二、数据分析与智能应用

1. 预应力长期保持分析

通过P(t)、R(t)长期趋势分析锚索锁定后预应力是否逐步衰减，并识别衰减是否趋于稳定。

2. 快速卸载识别

如果某根锚索短时间内荷载明显下降，而相邻测点无相同变化，应优先检查测力计、锚具和局部结构状态。

如果同一区域多个锚索同步卸载，则应进一步分析支护结构和施工工况变化。

3. 荷载持续增长分析

边坡或基坑变形可能使锚索不断受拉，造成荷载持续增加。

荷载增长幅度和增长速率可与结构位移联合分析。

4. 开挖阶段受力重分布分析

深基坑每次继续开挖以后，不同道次锚索荷载可能发生重新分配。

通过施工阶段标记，可以分析哪些锚索在特定开挖阶段增长最明显。

5. 降雨影响分析

边坡项目可以将降雨和锚索荷载曲线叠加。

强降雨后地下水和坡体变形发生变化时，部分锚索可能表现出一定时间延迟后的荷载增长。

6. 地下水影响分析

将水位或孔隙水压力与锚固力联合分析，可以辅助研究水文条件变化对支护体系受力的影响。

7. 温度周期分析

当荷载曲线存在规律性昼夜或季节波动时，可以与温度曲线进行相关分析。

明显可重复的温度相关变化不宜未经分析直接作为锚索性能劣化结论。

8. 多锚索异常离群分析

同一断面、设计参数相近的多个锚索可以进行趋势比较。

如果其中一根长期明显偏离其他测点，应检查其地质位置、安装、结构变形和传感器状态。

9. 锚固力与位移联合分析

荷载增长同时伴随边坡GNSS位移或基坑深层水平位移增加时，两类数据能够相互提高工程解释能力。

10. 工程阶段对比

可分别统计施工张拉期、锁定稳定期、后续开挖期和长期运营期的平均荷载、变化幅度及速率，形成完整受力演化档案。

十三、预警机制与决策支撑

锚杆锚索监测预警不宜只采用一个统一荷载上限。不同工程中既存在荷载过高风险，也可能存在预应力异常损失风险，因此应建立上下双向和趋势型预警体系。

1. 高荷载预警

当前荷载接近项目设计控制值时形成分级预警。

具体控制值必须来源于正式设计文件和专项监测方案。

2. 低荷载或预应力损失预警

对于预应力锚索，当荷载相对于P0持续下降并达到项目规定的保持率或损失控制条件时产生预警。

3. 荷载变化速率预警

当前荷载仍处于设计范围，但短期增长或下降速度明显高于历史状态时形成趋势预警。

4. 多锚索联合预警

同一支护区域多个锚索同步增载、卸载或发生方向一致变化时，应提高工程关注等级。

5. 离群测点预警

一个锚索荷载趋势明显偏离同类测点时，可提示局部锚固体系或传感器异常。

6. 荷载与位移联合预警

例如边坡项目可建立：

锚索荷载增长＋GNSS位移增长＋深层水平位移增长＋连续降雨

的综合在线判断逻辑。

7. 数据质量预警

传感器超量程、长期固定值、瞬时非物理跳变、通信异常以及温度数据异常应首先作为设备或数据质量事件处理。

8. 推荐处置流程

锚固力异常 → 检查原始荷载和温度 → 检查同区域其他锚索 → 核对施工和环境事件 → 查看位移、水位等关联数据 → 现场检查锚头和支护结构 → 必要时开展人工测力或专业试验 → 工程技术研判 → 采取处置措施。

十四、项目实施方案

1. 工程资料收集

收集锚固工程设计图、锚杆锚索参数、设计荷载、张拉锁定值、支护结构、工程地质及水文地质资料。

2. 监测目的确认

明确项目重点属于施工期荷载验证、预应力保持监测、边坡长期安全监测、基坑开挖受力监测还是运营期锚固体系健康监测。

3. 代表性测点选择

优先选择：

受力较大区域。

地质条件变化区域。

边坡历史变形区。

基坑中部及转角附近。

支护结构变化部位。

重点施工影响区域。

4. 传感器量程确定

根据设计张拉荷载、锁定荷载和可能最大运行荷载确定量程，并预留异常荷载空间。

5. 承压面检查

传感器安装位置承压面应满足设备技术要求，保证载荷传递稳定。

6. 对中安装

锚索测力计中心应尽可能与锚索实际受力轴线一致，降低偏心加载对测量结果的影响。

7. 张拉阶段同步记录

具备条件时，在张拉过程中同步观察测力计读数，并与张拉设备记录进行比对。

8. 锁定状态记录

张拉锁定后应明确记录锁定时间、设计值、张拉记录及测力计读数。

9. 初始基准建立

正式长期监测P0应由项目技术方案确定。

不应在没有说明的情况下混用千斤顶张拉值、理论设计值和传感器稳定读数。

10. 数据采集安装

完成传感器、采集设备、现场机箱、通信和供电安装，线缆做好屏蔽、接地、防水及机械保护。

11. 平台建模

建立：

项目 → 支护区域 → 锚固断面 → 锚杆/锚索编号 → 传感器

的数据关系。

12. 参数录入

录入设计荷载、初始锁定值、传感器量程、单位、温度及预警参数。

13. 测值比对

正式运行前，应通过张拉设备记录、标准器具或项目认可的测量方式进行同场比对。

14. 预警测试

验证高荷载、低荷载、变化速率、设备异常和通信状态等报警功能。

15. 项目验收

验收资料宜包括锚索编号、安装图、传感器型号、量程、初始值、张拉记录、通信点表、平台配置、测值比对和报警测试记录。

十五、运维服务保障

系统应建立每个监测锚杆锚索的设备档案，记录结构位置、设计编号、锚固参数、设计荷载、锁定值、传感器型号、量程、序列号及安装日期。

定期检查锚头、测力计、承压板及保护结构是否存在松动、锈蚀、碰撞和明显机械异常。

传感器不得作为施工吊装、踩踏或其他外力作用点。

线缆应重点防止机械拉扯、车辆碾压、岩石掉落和施工损伤。

户外边坡和水利项目应定期检查机箱、防水接头、太阳能、电池和通信天线。

长期运行应关注荷载零点和温度相关变化。发现单测点长期漂移时，应与相邻锚索及现场结构状态比较。

更换测力计、锚具或重新张拉以后，必须记录工程事件并重新确认后续监测基准。

强降雨、爆破、地震、基坑继续开挖、边坡明显变形或其他重大工程事件后，应开展专项数据检查和现场巡查。

重要工程可按照专项方案定期开展人工测力、锚索试验或其他专业检测，对综合在线系统进行复核。

十六、项目优势与方案价值

S-CGAN01将传统施工阶段的锚杆锚索受力检查扩展为连续长期监测，可以完整记录锚固力由张拉、锁定、稳定、衰减到重新增长的变化过程。

系统既能够监测荷载过高，也能够识别预应力持续损失，避免只设置单向上限报警。

通过荷载变化速率分析，可以在锚索尚未达到最终设计控制值以前发现异常发展趋势。

通过多个锚索横向比较，可以识别同一区域单根锚索异常或整体支护体系受力重新分配。

通过温度同步数据，可以识别部分周期性环境影响，减少长期趋势解释中的误判。

通过与GNSS、固定测斜、沉降和地下水监测融合，可以把“锚索受力发生变化”进一步解释为“哪一类结构或岩土体变形正在引起受力变化”。

系统形成：

锚固设计 → 初始张拉 → 锁定荷载 → 连续测力 → 预应力保持 → 荷载变化速率 → 结构位移关联 → 分级预警 → 现场复核

的完整工程管理链路。

十七、应用场景

1. 深基坑锚索轴力监测

用于基坑不同开挖阶段预应力锚索轴力变化监测，分析开挖、支撑施工及周边荷载变化引起的锚索受力重分配。

2. 边坡锚杆锚索监测

用于工程边坡、高陡边坡及滑坡治理工程，长期掌握锚固体系受力和边坡位移之间的关系。

3. 桥梁锚固结构监测

用于采用锚固体系的桥梁及附属工程关键部位受力综合在线，并结合结构位移和温度进行长期分析。

4. 隧道及地下工程锚杆监测

用于围岩支护锚杆轴向受力变化监测，分析开挖卸荷和围岩变形过程中支护体系受力发展。

5. 矿山边坡锚索监测

适用于露天矿山高边坡、地下矿山巷道及重点岩体锚固工程长期荷载监测。

6. 水利水电边坡锚索监测

用于坝肩、库岸、高边坡和水工建筑物锚固工程，并与水位、渗压和表面变形数据联合分析。

7. 抗浮锚杆监测

对于需要长期关注抗浮锚杆受力的地下结构，可根据实际设计及传感器安装方式配置测力监测。

8. 高耸结构基础锚固体系

对于采用预应力锚杆、锚索进行抗倾、抗拔或基础加固的结构，可根据专业设计要求实施长期综合在线。

十八、效益分析

综合在线监测能够将锚杆锚索的离散人工测试扩展为连续受力时间序列，减少长期受力状态未知形成的监测盲区。

通过预应力保持率可以直接观察锚索锁定以后长期荷载保持状态。

通过损失量和损失率分析，可以识别持续衰减趋势。

通过荷载增长和变化速率分析，可以发现支护体系受力逐渐增加的过程。

多锚索数据对比有助于判断异常属于单根锚索局部问题还是区域性结构受力变化。

与位移和水文参数联合以后，可以提高锚固力变化的工程解释能力。

对于高陡边坡、矿山和水利工程等人员巡检存在风险的区域，综合在线可减少部分高风险人工检查，但不能代替必要的专业检测和现场巡视。

长期数据可以用于支护设计验证、施工过程分析、运营维护、病害评估及加固治理效果评价。

十九、标准规范与技术依据

1. GB 50497-2019《建筑基坑工程监测技术标准》

建筑基坑工程的监测项目、监测频率、报警及成果管理应结合GB 50497-2019执行。

该标准自2020年6月1日起实施，适用于建筑基坑工程监测技术设计和实施。

2. GB 50086-2015《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》

该标准适用于隧道、洞室、边坡、基坑、结构物抗浮、抗倾和受拉基础等岩土锚杆及锚喷支护工程的设计、施工、试验、监测与验收，可作为锚杆锚索工程设计和监测的重要技术依据。

3. GB 55003-2021《建筑与市政地基基础通用规范》

该规范自2022年1月1日起实施，为强制性工程建设规范，全部条文必须严格执行。

现行其他工程建设标准有关规定与GB 55003-2021不一致时，应以强制性通用规范要求为准。

4. 专项工程标准

边坡、隧道、矿山、水利水电、桥梁及其他工程应同时执行所属行业现行设计、施工、试验、监测及验收标准。

不能仅引用一部锚杆技术规范覆盖所有工程领域。

5. 荷载报警值确定原则

锚索荷载上限、下限、预应力保持率以及变化速率控制值应来源于设计文件、专项监测方案、锚杆锚索试验结果和所属工程行业要求。

设备厂家不应脱离具体设计统一给出所谓“安全荷载”。

6. 监测与验收边界

综合在线系统用于记录长期荷载变化和异常趋势。

锚杆、锚索施工质量、承载力和锚固性能仍应按照相应工程标准开展施工检验、基本试验、验收试验或其他专业检测。

在线测力数据不能替代规范要求的锚固工程质量验收。

7. 推荐项目依据

• GB 50497-2019《建筑基坑工程监测技术标准》。
• GB 50086-2015《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》。
• GB 55003-2021《建筑与市政地基基础通用规范》。
• 项目所属行业现行边坡、隧道、矿山、水利水电、桥梁及地下工程技术标准。
• 工程勘察报告及水文地质资料。
• 锚杆锚索设计、张拉和锁定施工资料。
• S-CGAN01锚杆锚索监测系统产品说明书。
• 锚杆测力计、锚索测力计供应商选型及校准资料。
• 项目综合在线方案、初始比对和验收记录。

二十、成功案例

以下为典型应用案例（示例），用于说明锚杆锚索综合在线监测的工程应用逻辑，不作为未经确认的S-CGAN01实际客户项目业绩。

案例一：基坑继续开挖导致下层锚索荷载持续增加

某深基坑设置多道预应力锚索，并在不同深度选择代表性锚索安装测力计。

随着基坑继续向下开挖，上部锚索荷载变化逐渐趋缓，而靠近当前开挖面的部分下层锚索轴力持续增长。

平台主管理将荷载曲线与开挖阶段、围护墙深层水平位移叠加，发现两类变化具有明显时间对应关系。

该案例说明锚索荷载不能脱离基坑施工阶段单独评价。

案例二：边坡连续降雨后多个锚索同步增载

某锚索加固边坡在连续强降雨后，多个同一坡段锚索荷载出现不同程度增长。

同期地下水位升高，GNSS表面位移和深层水平位移也出现缓慢发展。

多参数综合在线说明坡体整体受力状态正在发生变化，工程人员随后提高巡检频次并开展专业复核。

该案例体现了锚索受力与边坡位移、水文参数联合分析的价值。

案例三：单根锚索荷载突然下降

某项目一根预应力锚索在短时间内出现明显荷载下降，但邻近锚索、边坡位移和地下水数据没有同步异常。

平台首先形成单点异常提示，现场进一步检查锚头、承压结构和测力计安装状态。

该案例说明单根锚索快速卸载应立即复核，但不能未经检查直接判断整个边坡失稳。

案例四：长期预应力逐步衰减后趋于稳定

某永久锚索锁定初期荷载存在一定衰减，随着时间增加，荷载变化速率逐渐减小并进入相对稳定阶段。

平台通过P(t)、Ploss和R长期曲线完整记录这一过程。

该案例说明长期监测比单次锁定荷载更有利于认识预应力实际保持状态。

案例五：荷载周期波动与环境温度高度相关

某露天锚固结构荷载曲线每天出现一定周期变化，但长期平均基线基本保持稳定。

将锚索荷载与温度数据叠加以后，发现两者具有明显相关性。

工程人员在长期趋势评价中将周期性热效应和不可恢复荷载变化分别分析。

案例六：多根锚索中单根长期偏高

某支护断面多根设计参数相近的锚索进行长期监测，其中一根荷载持续高于同组其他测点，并且差值不断扩大。

现场结合地质条件和支护结构检查发现，该位置周围岩土体变形明显大于邻近区域。

该案例说明多测点横向比较能够帮助识别局部受力集中。

案例七：锚索荷载下降但结构位移同步增加

某边坡一组锚索荷载持续下降，同时GNSS和深层水平位移数据显示坡体仍在向外变形。

这种情况下不能将“锚索受力降低”理解为工程风险减小，而应重点检查锚固体系受力传递、预应力保持及结构状态。

该案例说明锚索荷载必须与结构变形联合解释。

S-CGAN01实际客户案例发布原则

正式客户项目案例应具备项目授权、锚杆锚索设计参数、测点布置、传感器型号和量程、安装及张拉记录、初始锁定值、连续运行数据、人工计划复核和验收资料。

说明书中的AI场景示意图属于典型应用环境展示，并非实际项目照片，不应直接作为S-CGAN01真实客户案例使用。

二十一、参考文献

1. 《S-CGAN01 锚杆锚索监测系统产品说明书》，V1.0，2026年9月。
2. GB 50497-2019《建筑基坑工程监测技术标准》。
3. GB 50086-2015《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》。
4. GB 55003-2021《建筑与市政地基基础通用规范》。
5. 项目所属行业现行边坡、桥梁、隧道、矿山及水利水电工程设计与监测技术标准。
6. 工程地质勘察、水文地质及锚固工程设计资料。
7. 锚杆锚索施工、张拉、锁定及验收记录。
8. 锚杆测力计、锚索测力计产品选型、标定和校准资料。
9. 综合在线方案、施工监测记录及项目验收文件。

S-CGAN01锚杆锚索监测系统适用于深基坑、工程边坡、滑坡治理、桥梁、隧道、地下工程、露天矿山、坝肩、库岸、水利水电工程以及其他采用锚杆、预应力锚索作为支护或锚固体系的工程场景。

锚杆锚索监测真正需要解决的，并不是简单知道“某根锚索现在是多少千牛”，而是建立明确的设计和初始基准，持续掌握锚固力是保持、衰减还是增长，变化速度是否异常，不同锚索之间是否出现受力集中，以及锚固力变化是否与结构位移、地下水和施工过程具有一致关系。

通过S-CGAN01锚杆测力计或锚索测力计、数据采集通信设备和SIYB®数据管理平台，并进一步融合GNSS、深层水平位移、沉降、倾斜、裂缝、降雨及地下水数据，可以构建“锚固设计—张拉锁定—轴向荷载—预应力保持—荷载增长/衰减—结构位移—环境诱因—趋势预警—人工复核—工程处置”的锚杆锚索综合在线监测体系。