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如何用結構雷達和陣列超聲排查新建隧道滲水點?

閱讀:982      發(fā)布時間:2023-10-8
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隧道滲水一直是新建公路隧道中的常見問題,嚴重威脅著隧道的安全和使用壽命。傳統(tǒng)的排查方法在準確性和效率上面臨諸多挑戰(zhàn)。


近年來,結構雷達與陣列超聲成像作為新型的滲水排查技術,得到了越來越廣泛的應用。這些無損檢測技術可以提供一個更準確、更快速的檢測和定位隧道滲水點的方法。


結構雷達:借助電磁波在不同物質中傳播速度的不同,通過時間延遲和振幅變化的測量,可以快速找到滲水區(qū)。


陣列超聲成像:當探頭沿著隧道壁移動時,如果遇到空洞或滲水處,其超聲波的反射回波與入射波會有較大差異。通過分析不同位置反射回波的差異變化,可進一步判定滲水點的具體位置。


應用案例---------------------------------------------------------------------------


近日,某在建隧道在施工過程中發(fā)現滲水情況,出于安全考慮,施工暫停并邀請相關檢測機構進行大面積的滲水位置排查,以便進行針對性的支護設計與施工方案修正。巡鷹智檢受檢測機構邀請參與了其中兩個區(qū)域的檢測(A區(qū) & B區(qū))。



解決方案

巡鷹智檢提出的解決方案是:先采用結構雷達進行大面積盲掃找出可能的滲水區(qū)域,再通過陣列式超聲儀器進行詳細檢測,以確定確切的滲水位置。



檢測結果—A區(qū)


結構雷達GP8100的區(qū)域掃描結果


上圖左側為區(qū)域掃描結果圖,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。縱向鋼筋為主筋,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、右兩圖為隧道內部結構的掃描結果在現實場景上的對應位置投影。將真實位置與對應掃描結構融合為一體,方便數據管理、記錄,可為后續(xù)隧道維護工作做快速、精準定位指導。


image.png


GP8100雷達剖面圖


從雷達剖面圖上判斷,7~13 cm深度(藍框范圍)的倒置雙曲線形狀主要為雙層鋼筋網信號反射所致;在60 cm深度左右(黃色標記線)出現連續(xù)的板狀反射信號,則主要為混凝土初支(板厚)的信號反射所致;在鋼筋和初支底板深度之間,未見明顯富水(滲水)信號。


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接著,我們用PD8050陣列式超聲成像,按黃色箭頭的方向進行掃描。


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PD8050線性掃描結果


根據結果可見,上圖中淺層約7 cm深度處可看到周期性的鋼筋分布信號;在1-15號測線區(qū)域,約59 cm位置處看到清晰的底板反射信號。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,導致深層目標物無法被探測所致。


整體而言,初支底板信號能被較清晰的反映出來(超聲成像時,不宜將信號增益調節(jié)過大,否則容易誤判空洞或缺陷)。




對GP8100和PD8050的結果進行分析


對GP8100線性視圖(左)左和PD8050線性視圖(右)進行分析,均可看到淺層鋼筋信號以及60 cm深度處的初支底板較連續(xù)的信號,且鋼筋和底板之間未見明顯富水區(qū)域。


綜上可初步判斷A區(qū)的施工質量較好,未見明顯滲水情況。


檢測結果—B區(qū)


GP8100區(qū)域掃描結果


首先,仍然采用GP8100進行大面積區(qū)域掃描。左圖為區(qū)域掃描結果圖,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增強的區(qū)域,懷疑是滲水所導致。


中、右兩圖為掃描結果的AR結構投影。通過降低結構圖像的透明度,右圖工程師在懷疑區(qū)域做標記,為后期PD8050的測試做定位標識。


進一步驗證該區(qū)域為何存在滲水情況,我們選取B區(qū)中雷達區(qū)域掃描中的第8道測線和A區(qū)中雷達區(qū)域掃描中的第9道測線進行對比分析。


A區(qū)和B區(qū)雷達線掃對比


左圖為B區(qū)的第8道測線的剖面視圖,右圖為A區(qū)的第9道測線的剖面視圖。從兩幅圖對比來看,A區(qū)未見任何富水和滲水情況,B區(qū)內鋼筋和底板之間存在明顯富水信號。



通過B區(qū)的雷達AR結構觀測,也發(fā)現鋼筋和底板之間存在明顯富水信號和滲水的可能(左圖中紅圈所示),我們進而采用PD8050尋找該區(qū)域的滲水原因。


PD8050的線性掃描結果


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,其實際位置也與之前的雷達掃描結果(左圖))相對應,進一步判斷此處可能存在空洞,從而導致滲水。

 

針對上述結果,我們繼續(xù)采用PD8050針對該區(qū)域進行全3D矩陣掃描,再次確認了在68-74 cm深度位置存在空洞的結果。



image.png

底板之后的空洞位置,深度約68-74 cm左右(圖中藍圈所示)


施工隊根據我們的檢測反饋,將所有電子檔數據保存并分享給匯報對象,在現場即制定了B區(qū)的修正方案。



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