技术文章

Technical articles

当前位置:首页技术文章如何用结构雷达和阵列超声排查新建隧道渗水点?

如何用结构雷达和阵列超声排查新建隧道渗水点?

更新时间:2023-10-08点击次数:540

隧道渗水一直是新建公路隧道中的常见问题,严重威胁着隧道的安全和使用寿命。传统的排查方法在准确性和效率上面临诸多挑战。


近年来,结构雷达与阵列超声成像作为新型的渗水排查技术,得到了越来越广泛的应用。这些无损检测技术可以提供一个更准确、更快速的检测和定位隧道渗水点的方法。


结构雷达:借助电磁波在不同物质中传播速度的不同,通过时间延迟和振幅变化的测量,可以快速找到渗水区。


阵列超声成像:当探头沿着隧道壁移动时,如果遇到空洞或渗水处,其超声波的反射回波与入射波会有较大差异。通过分析不同位置反射回波的差异变化,可进一步判定渗水点的具体位置。


应用案例---------------------------------------------------------------------------


近日,某在建隧道在施工过程中发现渗水情况,出于安全考虑,施工暂停并邀请相关检测机构进行大面积的渗水位置排查,以便进行针对性的支护设计与施工方案修正。巡鹰智检受检测机构邀请参与了其中两个区域的检测(A区 & B区)。



解决方案

巡鹰智检提出的解决方案是:先采用结构雷达进行大面积盲扫找出可能的渗水区域,再通过阵列式超声仪器进行详细检测,以确定确切的渗水位置。



检测结果—A区


结构雷达GP8100的区域扫描结果


上图左侧为区域扫描结果图,从中可看到横向钢筋为箍筋,在垂直方向上近似等间距排列。纵向钢筋为主筋,在水平方向上中间区域呈四根为一组排列(紧密),在两边区域呈单根排列(稀疏)。


中、右两图为隧道内部结构的扫描结果在现实场景上的对应位置投影。将真实位置与对应扫描结构融合为一体,方便数据管理、记录,可为后续隧道维护工作做快速、精准定位指导。


image.png


GP8100雷达剖面图


从雷达剖面图上判断,7~13 cm深度(蓝框范围)的倒置双曲线形状主要为双层钢筋网信号反射所致;在60 cm深度左右(黄色标记线)出现连续的板状反射信号,则主要为混凝土初支(板厚)的信号反射所致;在钢筋和初支底板深度之间,未见明显富水(渗水)信号。


image.png


接着,我们用PD8050阵列式超声成像,按黄色箭头的方向进行扫描。


image.png


PD8050线性扫描结果


根据结果可见,上图中浅层约7 cm深度处可看到周期性的钢筋分布信号;在1-15号测线区域,约59 cm位置处看到清晰的底板反射信号。中间有部份不连续情况,是由于表层钢筋反射了一部分超声信号,导致深层目标物无法被探测所致。


整体而言,初支底板信号能被较清晰的反映出来(超声成像时,不宜将信号增益调节过大,否则容易误判空洞或缺陷)。




对GP8100和PD8050的结果进行分析


对GP8100线性视图(左)左和PD8050线性视图(右)进行分析,均可看到浅层钢筋信号以及60 cm深度处的初支底板较连续的信号,且钢筋和底板之间未见明显富水区域。


综上可初步判断A区的施工质量较好,未见明显渗水情况。


检测结果—B区


GP8100区域扫描结果


首先,仍然采用GP8100进行大面积区域扫描。左图为区域扫描结果图,图中横、竖向钢筋分布和A区类似,但图中白圈所示区域,钢筋之后存在明显信号增强的区域,怀疑是渗水所导致。


中、右两图为扫描结果的AR结构投影。通过降低结构图像的透明度,右图工程师在怀疑区域做标记,为后期PD8050的测试做定位标识。


进一步验证该区域为何存在渗水情况,我们选取B区中雷达区域扫描中的第8道测线和A区中雷达区域扫描中的第9道测线进行对比分析。


A区和B区雷达线扫对比


左图为B区的第8道测线的剖面视图,右图为A区的第9道测线的剖面视图。从两幅图对比来看,A区未见任何富水和渗水情况,B区内钢筋和底板之间存在明显富水信号。



通过B区的雷达AR结构观测,也发现钢筋和底板之间存在明显富水信号和渗水的可能(左图中红圈所示),我们进而采用PD8050寻找该区域的渗水原因。


PD8050的线性扫描结果


上图(右)为PD8050的线性扫描视图。在水平方向约1.4 m处,初支底板之后(约65~73 cm深度处)存在明显空洞反射信号,其实际位置也与之前的雷达扫描结果(左图))相对应,进一步判断此处可能存在空洞,从而导致渗水。

 

针对上述结果,我们继续采用PD8050针对该区域进行全3D矩阵扫描,再次确认了在68-74 cm深度位置存在空洞的结果。



image.png

底板之后的空洞位置,深度约68-74 cm左右(图中蓝圈所示)


施工队根据我们的检测反馈,将所有电子档数据保存并分享给汇报对象,在现场即制定了B区的修正方案。