CN104360046B - 一种码头混凝土结构内部隐患的综合物探联合诊断方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种码头混凝土结构内部隐患的综合物探联合诊断方法，本发明采用现场将被测混凝土结构表面划分单元格；采用冲击回波仪器探测；根据冲击回波数据，标定被测混凝土结构的声波传播速度，采用探地雷达仪器找出内部缺陷的位置；采用超声CT成像法，探测出内部缺陷的CT图像，更进一步校验地质雷达法的缺陷图像真伪，在与设计资料对比后，最终确定混凝土内部缺陷的类型和位置。与现有技术相比，本发明依托多个大型高桩码头工程，形成了对高桩码头混凝土结构质量隐蔽问题的综合物探检测的***方法及新技术，为质量控制提供了一双“透视的眼睛”，填补了中国在高桩码头工程质量隐蔽问题无损检测及安全评估方面的技术空白。

Description

一种码头混凝土结构内部隐患的综合物探联合诊断方法
技术领域
本发明涉及一种水运工程实施方法，尤其涉及一种码头混凝土结构内部隐患的综合物探联合诊断方法。
背景技术
水运工程质量和运行状况是关系国计民生的大事，其混凝土结构内部有裂缝、空洞、钢筋锈蚀及断桩等可能的内部隐患表现形式，如何对处于隐蔽状态的工程质量进行检查，一直是制约工程质量检查的瓶颈问题。传统码头结构混凝土内部隐患检测存在以下缺点：(1)采用单一方法或设备检测，受仪器本身特性局限难以准确判断隐患性质和位置，如采用电磁法无法检测含钢筋的地下连续墙，采用声波法无法探测深度较大的钢板桩结构，采用电法无法准确探测水下混凝土结构的内部情况等。(2)物探法中探测深度与探测精度成反比，单一方法无法对同一构件上不同深度、不同体积的缺陷进行判别；随着中国水运工程基础设施建设规模的快速增长，迫切需要检测水运工程质量隐蔽问题的新技术、新方法。
发明内容
本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种码头混凝土结构内部隐患的综合物探联合诊断方法。
本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
本发明包括以下步骤：
(1)现场将被测混凝土结构表面划分400mm×100mm的单元格；
(2)采用冲击回波仪器沿着X(Y)坐标，同一方向线状探测；
(3)根据冲击回波数据，标定被测混凝土结构的声波传播速度；
(4)按照波速公式计算被测结构物的为介质的相对介电常数εr，作为探地雷达仪器参数设置；
(5)采用探地雷达仪器沿着X(Y)坐标，同一方向线状探测，找出内部缺陷的位置；
(6)采用超声CT成像法，探测出内部缺陷的CT图像，更进一步校验地质雷达法的缺陷图像真伪，在与设计资料对比后，最终确定混凝土内部缺陷的类型和位置。
本发明的有益效果在于：
本发明是一种码头混凝土结构内部隐患的综合物探联合诊断方法，与现有技术相比，本发明依托多个大型高桩码头工程，形成了对高桩码头混凝土结构质量隐蔽问题的综合物探检测的***方法及新技术，为质量控制提供了一双“透视的眼睛”，填补了中国在高桩码头工程质量隐蔽问题无损检测及安全评估方面的技术空白。
附图说明
图1是本发明边跨右边腹板测线布置图；
图2和图3是表1中测线1和测线11的探地雷达检测剖面图；
图4和图5是表2中边跨右边腹板测线7的冲击回波频谱图；
图6和图7是表2中边跨右边腹板测线9的冲击回波频谱图；
图8和图9是表2中边跨右边腹板测线11的冲击回波频谱图；
图10和图11是边跨右边腹板超声成像检测剖面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明：
本发明包括以下步骤：
(1)现场将被测混凝土结构表面划分400mm×100mm的单元格；
(2)采用冲击回波仪器沿着X(Y)坐标，同一方向线状探测；
(3)根据冲击回波数据，标定被测混凝土结构的声波传播速度；
(4)按照波速公式计算被测结构物的为介质的相对介电常数εr，作为探地雷达仪器参数设置；
(5)采用探地雷达仪器沿着X(Y)坐标，同一方向线状探测，找出内部缺陷的位置；
(6)采用超声CT成像法，探测出内部缺陷的CT图像，更进一步校验地质雷达法的缺陷图像真伪，在与设计资料对比后，最终确定混凝土内部缺陷的类型和位置。
本发明基于探地雷达法、冲击回波法、超声CT法的综合物探联合诊断技术，用于在码头混凝土结构(如前后板桩、上部梁板结构等)内部隐患(裂缝、孔洞、钢筋锈蚀、断桩、冷缝等)的检测与评估。
所述探地雷达法是基于探测目标体与周围介质间存在的介电性差异为基础，利用介质内电磁波传播路径，电磁场强度和波形随所通过介质的电磁性质及几何形态而变化的原理，通过研究反射波相对直达波的往返旅时、振幅、频率和相位特征，达到确定被检测介质内隐蔽体的一种探测方法。
所述冲击回波法是利用一个短时的机械冲击(用一个小钢球或小锤轻敲混凝土表面)产生低频的应力波，纵波传播到结构内部，被缺陷和构件底面反射回来，这些反射波被安装在冲击点附近的传感器接收下来，并被送到一个内置高速数据采集及信号处理的便携式仪器。
所述超声CT成像主要有以射线理论为基础的射线层析和以波动理论为基础的波动层析。射线理论是在忽略散射的条件下将超声射线的传播路径看作直线，通过路径追踪、走时求取和迭代重建等方法来实现截面的重构；波动理论则考虑声波的散射效应，研究介质的不均匀性对声场的影响，通过建立介质参量与接收数据之间的关系，
探地雷达法采用高频电磁脉冲波进行连续扫描，采样率高，对钢筋网的排列、混凝土中脱空以及不密实等缺陷有较好的反映，该方法抗干扰能力强，根据回波信号，对测线以内一维区域可定性判别缺陷类型，定量判定缺陷的展布和深度信息。
冲击回波方法只需一个测试面且不需耦合剂，比超声波更低频的声波(IE频率范围通常在2～20kHz)，这使得冲击回波方法避免了超声波测试中遇到的高信号衰减和过多杂波干扰问题，标定后每个测点直接得出缺陷位置、深度信息。
进一步地，混凝土断层超声成像仪具有对物体内部结构的实时成像功能，并只需在物体的一边使用脉冲回波即可测试。
以上三种不同的方法，不仅能独立判断混凝土内部缺陷的情况，还能相互印证。标定后的冲击回波数据可以为超声成像法提供准确的波速值，用探地雷达法有可以准确的找出内部缺陷的位置，超声成像法的缺陷图像又更进一步校验探地雷达法的缺陷图像真伪，在与设计资料对比后，最终确定混凝土内部缺陷的类型。
如图1所示：边跨右边腹板混凝土强度为C55，平均板厚为80cm，检测时墙体龄期约30天。
如表1、图2和图3所示是探地雷达成果分析：
表1边跨右边腹板探地雷达成果分析表
如表2、图4至图9所示是冲击回波成果分析：
表2边跨右边腹板冲击回波成果分析表
如表3、图10和图11所示是超声成像成果分析：
综合物探联合诊断检测推断在(x6～x7,y7)、(x6～x7,y11)、(x6～x7,y15)、(x6～x7,y17)有脱空异常，测线范围约6cm，与设计图纸对照并经现场验证，所检测出的脱空异常实为一条竖向预应力埋管，管径为60mm。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (1)

1.一种码头混凝土结构内部隐患的综合物探联合诊断方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)现场将被测混凝土结构表面划分400mm×100mm的单元格；
(2)采用冲击回波仪器沿着X(Y)坐标，同一方向线状探测；
(3)根据冲击回波数据，标定被测混凝土结构的声波传播速度；
(4)按照波速公式计算被测结构物的为介质的相对介电常数εr，作为探地雷达仪器参数设置；
(5)采用探地雷达仪器沿着X(Y)坐标，同一方向线状探测，找出内部缺陷的位置；
(6)采用超声CT成像法，探测出内部缺陷的CT图像，更进一步校验探地雷达法的缺陷图像真伪，在与设计资料对比后，最终确定混凝土内部缺陷的类型和位置。
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