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歐美大地 建筑無損
建筑無損
案例分享:鐵路隧道襯砌陣列式超聲無損檢測
發布時間:2023-11-01 瀏覽次數:14878 來源:歐美大地
中國經濟的高速增長產生了對鐵路運輸行業不斷增長的需求,而鐵路運輸行業的發展對于鐵路隧道行業的發展也產生了極大的促進作用,國內鐵路隧道的長度也在不斷地高速增長,2022年中國鐵路隧道數量17873座。
截至2022年底,中國鐵路營業里程達到15.5萬km。其中,投入運營的鐵路隧道17873座,國內鐵路隧道養護管理里程21978公里。

隧道數量的日益增加,使我國鐵路隧道的修建技術得到了長足的發展。但是,不可避免的是在鐵路隧道施工時仍然會存在一些問題:例如隧道在施工時出現滲漏、襯砌厚度不足、襯砌開裂等結構缺陷,究其原因還是鐵路隧道質量沒有得到嚴格控制。加強鐵路隧道質量的試驗檢測是有效預控工程質量的重要方法,是控制工程質量的重要依據。因此,我們必須高度重視鐵路隧道質量試驗檢測的重要性。
現階段,對于隧道質量檢測常用的手段方法主要有以下幾種:
電磁波法:雷達
檢測襯砌(支護)厚度、襯砌背后的回填密實度、襯砌內部缺陷和襯砌內部鋼架、鋼筋等分布
光學法:三維激光掃描
檢測新建和運營隧道凈空斷面、襯砌表面平整度、襯砌內鋼筋布置、(應澆筑)襯砌厚度等
沖擊彈性波法:沖擊回波法
檢測襯砌混凝土厚度、密實性、內部缺陷、脫空及層間結合狀況等
超聲法:陣列超聲
檢測襯砌以及密集鋼筋段襯砌混凝土裂縫、厚度、內部缺陷等
回彈法:回彈法
混凝土強度檢測

其中,目前使用較多的是雷達檢測。雷達具有檢測效率較高,檢測結果較準確等優勢,可較為準確地判斷出隧道襯砌是否出現了質量問題。但由于電磁波對鋼筋極為敏感,因此在鋼筋分布較密的情況下,雷達就很難探測到鋼筋網后面的情況。
因此,在國家鐵路局即將推出的《鐵路隧道襯砌質量無損檢測規程》改版中,推薦了陣列式超聲,用于檢測襯砌以及密集鋼筋段襯砌混凝土裂縫、厚度、內部缺陷等,作為其他方法的補充。陣列式超聲具有以下優點:
  1. 干點接觸式探頭,無需耦合劑,測試更方便快捷;
  2. 橫波探頭,信噪比更高,測試精度也更高;
  3. 可以穿透密集鋼筋,測試鋼筋背后的異常;
  4. 測試深度更大,鋼筋混凝土最大可測試2m,且同樣測試深度下,精度比雷達更高;
  5. 經過特殊處理的信號發射模式,最大穿透深度更可達8m;
  6. 現場可以B,C,D以及3D模式顯示結構內部情況。
下面通過兩個案例,展示陣列式超聲在隧道檢測中的應用。
老隧道二襯后脫空漏水檢測
本次測試主要目的是輔助探測隧道襯砌后滲水情況,發現可能存在的滲水點或面,再打孔安裝傳感器予以監測。測試使用的儀器是新款A 1040 MIRA 3D混凝土三維超聲波成像儀。該設備使用超聲波作為測試信號,依據不同介質具有不同的聲阻抗,在超聲波傳播過程中會引起不同程度的反射的原理,來檢測混凝土結構中可能存在的異常介質。

本項目檢測的結構為隧道襯砌,襯砌材質為混凝土,強度C25左右,厚度300-600mm不等,襯砌后面為塑料止水板。如果止水板與襯砌之間有水,那么超聲波傳播到這里會產生比較強的反射,在儀器的反應就是顏色比較深的塊狀或者條狀區域。不過空洞、鋼筋也會有比較明顯的反射,襯砌混凝土內部的一些雜質也會產生干擾,影響對數據的解讀和判斷。另外,止水板因為是塑料材質,聲阻抗與混凝土理論上也是存在較大的差異的,所以,即使沒有水,超聲波在襯砌和止水板的界面處也有可能出現明顯反射。因此,我們初步的想法是通過對比的方式來判斷滲水點的位置,即先在明確沒有滲水的位置測試一些信號,以此為參照,將可能滲水的位置信號與之對比,判斷是否存在滲水,因為有滲水的反射應該明顯強于沒有滲水的信號。
洞口無滲水位置,二襯底部反射較弱

隧道內部有滲水的位置,二襯底部反射強烈


地鐵隧道管片背后注漿密實度檢測
本次測試的目的主要是檢查管片背后注漿是否密實,使用A1040 MIRA 3D混凝土三維超聲波成像儀。對于測試的數據,在電腦端處理軟件中通過分層切片的方式,可以較清晰的查看第一層、第二層鋼筋,以及管片底部注漿密實度情況。

C掃切片30-100mm,第一層鋼筋位置


C掃切片250-300mm,第二層鋼筋位置


C掃切片350-400mm,管片底部



陣列式超聲自引進中國以來,受到各行各業專家學者的認可,眾多高校和科研單位就陣列式超聲在各自領域的應用展開研究,成果頗豐。如張建清等在“超聲橫波成像法在混凝土質量檢測中的應用”中說到:超聲橫波成像法用于檢測混凝土缺陷具有只需一個檢測面、成果直觀和位置準確等優點,在工程中的初步應用已取得良好效果,有著廣闊的應用前景;朱燕梅等在“混凝土缺陷超聲橫波三維成像法探測精度影響因素的研究”中指出,陣列式超聲測試的波速與頻率設置,對于成像精度具有明顯影響,尤其是波速的設置,不但會影響檢測精度,對成像聚焦也具有很大影響,這給用戶使用陣列超聲帶來了極大的指導意義。此外,陣列式超聲也被引入裝配式結構檢測領域,用于疊合樓板等的質量檢測,經過大量的試驗與工程實踐的積累與驗證,中國標準化協會、江蘇省、廣東省、貴州省、山東省等均在相應的裝配式混凝土結構檢測技術標準中推薦了陣列式超聲。

歐美大地作為先進檢測儀器的提供者,一直與客戶共同探索新技術的應用方向,如果您對陣列式超聲檢測方法有興趣,歡迎撥打服務熱線400-700-9998,或至歐美大地官網www.citizenrootspress.com聯系我們。
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