如何用結(jié)構(gòu)雷達(dá)和陣列超聲排查新建隧道滲水點(diǎn)?
隧道滲水一直是新建公路隧道中的常見(jiàn)問(wèn)題,嚴(yán)重威脅著隧道的安全和使用壽命。傳統(tǒng)的排查方法在準(zhǔn)確性和效率上面臨諸多挑戰(zhàn)。
近年來(lái),結(jié)構(gòu)雷達(dá)與陣列超聲成像作為新型的滲水排查技術(shù),得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。這些無(wú)損檢測(cè)技術(shù)可以提供一個(gè)更準(zhǔn)確、更快速的檢測(cè)和定位隧道滲水點(diǎn)的方法。
結(jié)構(gòu)雷達(dá):借助電磁波在不同物質(zhì)中傳播速度的不同,通過(guò)時(shí)間延遲和振幅變化的測(cè)量,可以快速找到滲水區(qū)。
陣列超聲成像:當(dāng)探頭沿著隧道壁移動(dòng)時(shí),如果遇到空洞或滲水處,其超聲波的反射回波與入射波會(huì)有較大差異。通過(guò)分析不同位置反射回波的差異變化,可進(jìn)一步判定滲水點(diǎn)的具體位置。
應(yīng)用案例---------------------------------------------------------------------------
近日,某在建隧道在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)滲水情況,出于安全考慮,施工暫停并邀請(qǐng)相關(guān)檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行大面積的滲水位置排查,以便進(jìn)行針對(duì)性的支護(hù)設(shè)計(jì)與施工方案修正。巡鷹智檢受檢測(cè)機(jī)構(gòu)邀請(qǐng)參與了其中兩個(gè)區(qū)域的檢測(cè)(A區(qū) & B區(qū))。
解決方案
巡鷹智檢提出的解決方案是:先采用結(jié)構(gòu)雷達(dá)進(jìn)行大面積盲掃找出可能的滲水區(qū)域,再通過(guò)陣列式超聲儀器進(jìn)行詳細(xì)檢測(cè),以確定確切的滲水位置。
檢測(cè)結(jié)果—A區(qū)
結(jié)構(gòu)雷達(dá)GP8100的區(qū)域掃描結(jié)果
上圖左側(cè)為區(qū)域掃描結(jié)果圖,從中可看到橫向鋼筋為箍筋,在垂直方向上近似等間距排列??v向鋼筋為主筋,在水平方向上中間區(qū)域呈四根為一組排列(緊密),在兩邊區(qū)域呈單根排列(稀疏)。
中、右兩圖為隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的掃描結(jié)果在現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景上的對(duì)應(yīng)位置投影。將真實(shí)位置與對(duì)應(yīng)掃描結(jié)構(gòu)融合為一體,方便數(shù)據(jù)管理、記錄,可為后續(xù)隧道維護(hù)工作做快速、精準(zhǔn)定位指導(dǎo)。
GP8100雷達(dá)剖面圖
從雷達(dá)剖面圖上判斷,7~13 cm深度(藍(lán)框范圍)的倒置雙曲線形狀主要為雙層鋼筋網(wǎng)信號(hào)反射所致;在60 cm深度左右(黃色標(biāo)記線)出現(xiàn)連續(xù)的板狀反射信號(hào),則主要為混凝土初支(板厚)的信號(hào)反射所致;在鋼筋和初支底板深度之間,未見(jiàn)明顯富水(滲水)信號(hào)。
接著,我們用PD8050陣列式超聲成像,按黃色箭頭的方向進(jìn)行掃描。
PD8050線性掃描結(jié)果
根據(jù)結(jié)果可見(jiàn),上圖中淺層約7 cm深度處可看到周期性的鋼筋分布信號(hào);在1-15號(hào)測(cè)線區(qū)域,約59 cm位置處看到清晰的底板反射信號(hào)。中間有部份不連續(xù)情況,是由于表層鋼筋反射了一部分超聲信號(hào),導(dǎo)致深層目標(biāo)物無(wú)法被探測(cè)所致。
整體而言,初支底板信號(hào)能被較清晰的反映出來(lái)(超聲成像時(shí),不宜將信號(hào)增益調(diào)節(jié)過(guò)大,否則容易誤判空洞或缺陷)。
對(duì)GP8100和PD8050的結(jié)果進(jìn)行分析
對(duì)GP8100線性視圖(左)左和PD8050線性視圖(右)進(jìn)行分析,均可看到淺層鋼筋信號(hào)以及60 cm深度處的初支底板較連續(xù)的信號(hào),且鋼筋和底板之間未見(jiàn)明顯富水區(qū)域。
綜上可初步判斷A區(qū)的施工質(zhì)量較好,未見(jiàn)明顯滲水情況。
檢測(cè)結(jié)果—B區(qū)
GP8100區(qū)域掃描結(jié)果
首先,仍然采用GP8100進(jìn)行大面積區(qū)域掃描。左圖為區(qū)域掃描結(jié)果圖,圖中橫、豎向鋼筋分布和A區(qū)類似,但圖中白圈所示區(qū)域,鋼筋之后存在明顯信號(hào)增強(qiáng)的區(qū)域,懷疑是滲水所導(dǎo)致。
中、右兩圖為掃描結(jié)果的AR結(jié)構(gòu)投影。通過(guò)降低結(jié)構(gòu)圖像的透明度,右圖工程師在懷疑區(qū)域做標(biāo)記,為后期PD8050的測(cè)試做定位標(biāo)識(shí)。
進(jìn)一步驗(yàn)證該區(qū)域?yàn)楹未嬖跐B水情況,我們選取B區(qū)中雷達(dá)區(qū)域掃描中的第8道測(cè)線和A區(qū)中雷達(dá)區(qū)域掃描中的第9道測(cè)線進(jìn)行對(duì)比分析。
A區(qū)和B區(qū)雷達(dá)線掃對(duì)比
左圖為B區(qū)的第8道測(cè)線的剖面視圖,右圖為A區(qū)的第9道測(cè)線的剖面視圖。從兩幅圖對(duì)比來(lái)看,A區(qū)未見(jiàn)任何富水和滲水情況,B區(qū)內(nèi)鋼筋和底板之間存在明顯富水信號(hào)。
通過(guò)B區(qū)的雷達(dá)AR結(jié)構(gòu)觀測(cè),也發(fā)現(xiàn)鋼筋和底板之間存在明顯富水信號(hào)和滲水的可能(左圖中紅圈所示),我們進(jìn)而采用PD8050尋找該區(qū)域的滲水原因。
PD8050的線性掃描結(jié)果
上圖(右)為PD8050的線性掃描視圖。在水平方向約1.4 m處,初支底板之后(約65~73 cm深度處)存在明顯空洞反射信號(hào),其實(shí)際位置也與之前的雷達(dá)掃描結(jié)果(左圖))相對(duì)應(yīng),進(jìn)一步判斷此處可能存在空洞,從而導(dǎo)致滲水。
針對(duì)上述結(jié)果,我們繼續(xù)采用PD8050針對(duì)該區(qū)域進(jìn)行全3D矩陣掃描,再次確認(rèn)了在68-74 cm深度位置存在空洞的結(jié)果。
底板之后的空洞位置,深度約68-74 cm左右(圖中藍(lán)圈所示)
施工隊(duì)根據(jù)我們的檢測(cè)反饋,將所有電子檔數(shù)據(jù)保存并分享給匯報(bào)對(duì)象,在現(xiàn)場(chǎng)即制定了B區(qū)的修正方案。
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