隧道襯砌無損評估
采用探地雷達,紅外熱像和高清圖像整合系統
隧道結構總是處在相對潮濕環境中,隨著時間的推移,會出現混凝土襯砌惡化,鋼筋銹蝕,襯砌背后空洞,滲水等病害現象,威脅到隧道的安全運營。對襯砌檢測與評估也面臨許多困難,如關閉隧道,每次只能檢測一個側面,面磚遮蔽問題,檢測操作等。當前人工檢測方法和破壞性檢測方法是有的,但也面臨困難,勞動強度大,關閉隧道費用昂貴等,因此,開發一套快速,經濟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(GPR),紅外熱成像儀(IRT)和高清視頻圖像系統(HRI)多種技術互相對比驗證,解決隧道襯砌檢測問題。
優點
● 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
探地雷達沿隧道縱向掃面,每隔一米布設一條測線;紅外熱成像儀與高清攝像機沿隧道縱向采集,分左右立面與拱頂。檢測速度控制在16-24公里/小時。
應用案例
美國匹茲堡阿姆斯壯隧道檢測應用案例(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未發現,IRT低溫,GPR衰減小,GPR介電常數小;
● 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介電常數小;
檢測結果
● 混凝土襯砌惡化
a.基于ASTM D6087-03,對探地雷達信號衰減測量
b.墻面區,信號中度和高度衰減為14.4%,低衰減為10.9%
● 混凝土襯砌內部含水
a.采用GPR測量介電常數方法
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%)
結論與建議
實踐表明SHRP2定義的隧道無損評估是可行的。無損檢測方法與實際情況有很好的吻合。這套系統是針對隧道襯砌檢測而開發的,幾種不同的技術互相驗證對比并結合。