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解决方案
隧道工程无损检测技术解决方案


隧道衬砌厚度及缺陷检测技术方案


(1)仰拱结构的重要性;

仰拱是为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构,是隧道结构的主要组成部分之一,它一方面要将隧道上部的地层压力通过隧道边墙结构或将路面上的荷载有效的传递到地下,而且还有效的抵抗隧道下部地层传来的反力,仰拱与二次衬砌构成隧道整体可增加隧道结构稳定性。

(2)现有测试方案难点及新的解决方法;

地质雷达法:在隧道内通过电磁波发射器向隧道仰拱发射高频宽频带短脉冲。电磁波经仰拱界面的发射信号回到接收天线,通过波速何传播时间即可获得仰拱厚度只。但由于仰拱厚度一般较厚,能量在传播过程中逸散较快,加之钢筋、水等性因素的影响使得信号不确定性增加,给测试结果判断带来困扰。

冲击回波法:通过外部冲击的方式产生瞬态冲击弹性波通过分析冲击弹性波的回波特性、波形特征、频率特性、幅值等参数的变化,判断混凝土结构的厚度或内部缺陷的方法,冲击回波法信号作为机械类型的低频信号,其具有传播距离更远且不受材料介电常数影响,具有更强的传播能力和较小的影响因素,通过选取合适的激振方式和硬件采集系统通过合理的算法可有效识别仰拱底部信号,从而计算出仰拱厚度和缺陷。

(3)检测依据

1、《冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程》(JGJ/T411-2017);

2、《水工混凝土结构缺陷检测技术规程》(SL713-2015);

3、《公路桥梁技术状况评定标准》(JTGT H21-2011);

(4)测试原理

冲击回波法:通过冲击方式产生瞬态冲击弹性波并接收冲击弹性波信号,通过分析冲击弹性波及回波的波速、波形、频率等参数的变化,判断混凝土结构的厚度或内部缺陷的方法。冲击回波法采用的信号为低频信号,低频信号传播距离更远,通过选取合适的激振锤和传感器可以有效识别到仰拱底部信号,从而计算出仰拱厚度和缺陷。


图2-3-1 冲击回波法原理图


(5)功能参数

设备名称:混凝土结构质量综合检测仪LT-CQST

设备关键技术指标:

1.噪声处理:平滑、滤波、BPF、EMD等机能 ;

2.分析及处理方法:FFT(EFS)/MEM;

3.测试内容:混凝土材质、缺陷、脱空、尺寸、裂缝深度、强度、模量、波速测试,混凝土结构质量检测,隧道仰拱厚度及混凝土内部缺陷进行检测;

4.测试方法:冲击回波法(IE)、透过法(对测、斜测)、表面传播法;

5.测试范围:裂缝深度测试范围0-1.2米,材质0.1-50米不等;

6.采样精度:24位;

7.最大采集频率:每独立通道1000KHz,且可调;

8.信号处理:积分处理、频谱分析、相关分析;

9. 系统噪声:小于20μv ;

10.混凝土厚度可达2.5m。


(6)工程案例

案例一:隧道仰拱现场验证案例

应某检测单位邀请,我公司技术人员对在建高速公路仰拱厚度进行测试,现场对测试结果进行分析,随即对仰拱混凝土进行取芯验证。


图2-3-2 现场测试场景


检测前先对同工况混凝土进行波速标定,用标定好的波速对仰拱厚度进行测试。


图2-3-3 结果云图


施工人员根据现场测试结果,立即对仰拱进行取芯。


图2-3-4 取芯场景


对取芯进行厚度测量,显示实际芯样长度为165cm,测试结果为170cm,误差5cm。


图2-3-5 结果验证照片


随即对现场12处进行无损检测和取芯验证,验证结果如下表所示:


表2-3-1 检测结果表


通过检测结果与实际取芯厚度进行比对,最大误差为7cm,最小误差为0cm,检测结果得到施工单位和检测单位一致认可。



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