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隧道襯砌無損評估

采用探地雷達(dá)，紅外熱像和高清圖像整合系統(tǒng)

 

 

隧道結(jié)構(gòu)總是處在相對潮濕環(huán)境中，隨著時間的推移，會出現(xiàn)混凝土襯砌惡化，鋼筋銹蝕，襯砌背后空洞，滲水等病害現(xiàn)象，威脅到隧道的安全運(yùn)營。對襯砌檢測與評估也面臨許多困難，如關(guān)閉隧道，每次只能檢測一個側(cè)面，面磚遮蔽問題，檢測操作等。當(dāng)前人工檢測方法和破壞性檢測方法是有的，但也面臨困難，勞動強(qiáng)度大，關(guān)閉隧道費(fèi)用昂貴等，因此，開發(fā)一套快速，經(jīng)濟(jì)有效的隧道無損檢測解決方案來保證隧道安全是有必要的。

 

 

美國SHRP2提出了一套無損檢測解決方案，在這個方案中，提出整合探地雷達(dá)（GPR），紅外熱成像儀（IRT）和高清視頻圖像系統(tǒng)（HRI）多種技術(shù)互相對比驗(yàn)證，解決隧道襯砌檢測問題。

 

 

優(yōu)點(diǎn)

 

●  無損

●  非接觸

●  快檢測（16-24公里/小時）

●  GPR 對于GPR，不受表面材料（面磚）影響

 

 

檢測項(xiàng)目

 

●  襯砌厚度與鋼筋深度

●  混凝土襯砌惡化與剝離

●  襯砌與基巖間的脫空

●  襯砌背部滲水

●  裂縫探測

 

 

 

 

檢測方法

 

探地雷達(dá)沿隧道縱向掃面，每隔一米布設(shè)一條測線；紅外熱成像儀與高清攝像機(jī)沿隧道縱向采集，分左右立面與拱頂。檢測速度控制在16-24公里/小時。
 

 

 

應(yīng)用案例

 

美國匹茲堡阿姆斯壯隧道檢測應(yīng)用案例（Armstrong Tunnel）（2015年9月22-25日）：

 

阿姆斯壯隧道

 

阿姆斯壯隧道熱成像

 

GPR信號衰減分布圖（東西墻對比）

 

介電常數(shù)分布（東西墻對比）

 

IRT 紅外溫度分布圖

 

 

從以上圖片可以看到：

 

●  42英尺處，有面磚脫膠：HRI未發(fā)現(xiàn)，IRT低溫，GPR衰減小，GPR介電常數(shù)小；

●  80英尺處，襯砌惡化：HRI面磚丟失，IRT溫度無變化，GPR衰減大，GPR介電常數(shù)小；

●  100英尺處，襯砌惡化：HRI面磚丟失，IRT溫度無變化，GPR衰減大，GPR介電常數(shù)小；

 

檢測結(jié)果

 

●  混凝土襯砌惡化

 

    a.基于ASTM D6087-03，對探地雷達(dá)信號衰減測量

    b.墻面區(qū)，信號中度和高度衰減為14.4%，低衰減為10.9%

 

●  混凝土襯砌內(nèi)部含水

 

    a.采用GPR測量介電常數(shù)方法

    b.墻立面14.1%被測到高含水（10%以上）

    c.墻立面73.4%被測到中等含水（2-10%）

    d.墻立面12.5%被測到低含水（<2%）

 

結(jié)論與建議

 

實(shí)踐表明SHRP2定義的隧道無損評估是可行的。無損檢測方法與實(shí)際情況有很好的吻合。這套系統(tǒng)是針對隧道襯砌檢測而開發(fā)的，幾種不同的技術(shù)互相驗(yàn)證對比并結(jié)合。