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隧道衬砌无损评估

采用探地雷达，红外热像和高清图像整合系统

 

 

隧道结构总是处在相对潮湿环境中，随着时间的推移，会出现混凝土衬砌恶化，钢筋锈蚀，衬砌背后空洞，渗水等病害现象，威胁到隧道的安全运营。对衬砌检测与评估也面临许多困难，如关闭隧道，每次只能检测一个侧面，面砖遮蔽问题，检测操作等。当前人工检测方法和破坏性检测方法是有的，但也面临困难，劳动强度大，关闭隧道费用昂贵等，因此，开发一套快速，经济有效的隧道无损检测解决方案来保证隧道安全是有必要的。

 

 

美国SHRP2提出了一套无损检测解决方案，在这个方案中，提出整合探地雷达（GPR），红外热成像仪（IRT）和高清视频图像系统（HRI）多种技术互相对比验证，解决隧道衬砌检测问题。

 

 

优点

 

●  无损

●  非接触

●  快检测（16-24公里/小时）

●  GPR 对于GPR，不受表面材料（面砖）影响

 

 

检测项目

 

●  衬砌厚度与钢筋深度

●  混凝土衬砌恶化与剥离

●  衬砌与基岩间的脱空

●  衬砌背部渗水

●  裂缝探测

 

 

 

 

检测方法

 

探地雷达沿隧道纵向扫面，每隔一米布设一条测线；红外热成像仪与高清摄像机沿隧道纵向采集，分左右立面与拱顶。检测速度控制在16-24公里/小时。
 

 

 

应用案例

 

美国匹兹堡阿姆斯壮隧道检测应用案例（Armstrong Tunnel）（2015年9月22-25日）：

 

阿姆斯壮隧道

 

阿姆斯壮隧道热成像

 

GPR信号衰减分布图（东西墙对比）

 

介电常数分布（东西墙对比）

 

IRT 红外温度分布图

 

 

从以上图片可以看到：

 

●  42英尺处，有面砖脱胶：HRI未发现，IRT低温，GPR衰减小，GPR介电常数小；

●  80英尺处，衬砌恶化：HRI面砖丢失，IRT温度无变化，GPR衰减大，GPR介电常数小；

●  100英尺处，衬砌恶化：HRI面砖丢失，IRT温度无变化，GPR衰减大，GPR介电常数小；

 

检测结果

 

●  混凝土衬砌恶化

 

    a.基于ASTM D6087-03，对探地雷达信号衰减测量

    b.墙面区，信号中度和高度衰减为14.4%，低衰减为10.9%

 

●  混凝土衬砌内部含水

 

    a.采用GPR测量介电常数方法

    b.墙立面14.1%被测到高含水（10%以上）

    c.墙立面73.4%被测到中等含水（2-10%）

    d.墙立面12.5%被测到低含水（<2%）

 

结论与建议

 

实践表明SHRP2定义的隧道无损评估是可行的。无损检测方法与实际情况有很好的吻合。这套系统是针对隧道衬砌检测而开发的，几种不同的技术互相验证对比并结合。