[发明专利]一种隧道混凝土结构缺陷检测方法

说明书

本发明公开了一种隧道混凝土结构缺陷检测方法，涉及隧道混凝土结构检测技术领域，包括以下步骤，(1)确定并划分检测区域；(2)对检测区域表面采用红外热成像技术，确定表面的结构缺陷位置；(3)对检测区域浅层采用超声面波技术，确定浅层的结构缺陷位置；(4)根据步骤(2)和(3)中的结构缺陷位置划定重点检测区域；(5)对重点检测区域采用超声层析成像技术进行检测，获得检测数据；(6)将步骤(5)所得检测数据运用算法反演，获得检测区域的结构情况，通过使用本发明的检测方法，大大提高了隧道混凝土结构缺陷检测的效率和精度，节约了隧道运营维护成本，提高了隧道的安全性。

技术领域

本发明涉及隧道混凝土结构检测技术领域，尤其涉及一种隧道混凝土结构缺陷检测方法。

背景技术

随着我国经济持续稳定向前发展，国家对基础设施建设力度日渐加强，高速(客运专线)/重载铁路和高速公路成为公共交通发展的主方向。新建铁路、公路隧道的等级、规模、数量逐年递增导致其配套的检测、维护等需求快速增加。

隧道工程是一项隐蔽性很强的艰巨工程，在隧道修建过程中，会面临地质条件复杂，施工环境恶劣等一系列挑战。一方面如果施工工艺不够规范、工序不够严格则很容易出现混凝土衬砌与围岩间填充不实，甚至出现空洞。另一方面，由于混凝土是一种复合材料，其内部结构非常复杂，各种组分随机地交织在一起，非均质性很强，隧道建成后，随着运营时间与使用强度的增加，混凝土构件产生一定程度上的老化、损坏难以避免，再加上混凝土材料本身及现场浇注施工的特点,质量控制较为困难,常常出现蜂窝、麻面、孔洞、离析等微缺陷，上述微缺陷因冻融循环、盐蚀、钢筋结构热胀冷缩等现象也会产生脱空、脱层、渗漏、结构变形等问题。隧道混凝土结构一旦发生破损，渗漏，将会对隧道工程结构及其附属设备、行驶列车造成严重破坏，甚至危及行车安全。例如，隧道内部若产生脱空、脱层，将破坏隧道本身的稳定性，轻则隧道洞身脱落，砸中列车或落在轨道上危害轨道及列车，重则引起隧道塌方；低温地区隧道渗漏水会结冰，冰块坠至高速行进中的列车造成的危害也相当严重。因此，快速准确地对隧道混凝土结构进行检测与安全评估变得愈发重要，从隧道工程施工到运营维护各个环节均对隧道混凝土检测技术提出了更高的要求。

目前，国内无损检测技术在隧道混凝土构筑物检测中的推广应用度还相对较低，大部分施工单位应用的无损检测技术，不论是技术种类还是软硬件设备方面，都与国际先进水平存在较明显差距，常用的几种无损检测方法包括：回弹法、垂直反射法、探地雷达技术以及超声波法。

回弹法是在混凝土侧面或顶底面均匀布置一定数量的测点，利用回弹仪测得混凝土的回弹值，并根据已知的测试强度曲线，以及混凝土抗压强度与混凝土表面回弹值之间存在的统计相关性，通过换算求得混凝土当前状态和强度，用以检测混凝土的质量和抗压强度。该方法的优点在于仪器构造简单，检测灵活度较高。但反映的仅是混凝土表面10cm～15cm范围内的情况，只能用于表面检测。

垂直反射法是一种极小偏移距的反射方法，其工作原理是由发射探头向混凝土块发射一个声波脉冲，在波传播的过程中遇到波阻抗有明显差异，如脱空，脱层等时将产生反射波而返回到混凝土表面被接收传感器接收。通过记录下的弹性波信号的振幅、相位等进行分析，即可判断出混凝土中的缺陷。该方法数据分析简便，在基桩检测中应用较广，但不足之处是反射震源和接收检波器必须具有短余振特性，必须要解决好高频与大功率之间的矛盾。

探地雷达技术是利用高频电磁波以宽频带短脉冲形式,由地面通过发射天线定向送入下,经过存在电性差异的介质反射后返回地面,被接收天线接收,电磁波在介质中传播时,其路径、电磁场强度与波形将随所通过混凝土的电性与状态而变化。发射与接收天线以固定的间距沿测线同步移动时,就可以得到反映测线以下介质的雷达图像。在进行隧道衬砌检测时,介质为混凝土,当混凝土均一性差时(如存在脱层、空洞等),这部分区域与周围混凝土电性差异增大,反射波增强；当其完整致密时,混凝土性质相对均匀,反射波很弱。该方法可根据波形记录直接分析混凝土内部缺陷的分布和形态,具有可视性；可根据检测深度、分辨率的要求选用不同频率的天线。