一种基于回弹法全覆盖精检隧道衬砌的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种基于回弹法全覆盖精检隧道衬砌的方法及系统，该方法将回弹强度检测装置与网格化精检台车综合作为隧道衬砌结构的精检扫描机构，按照环纵向组合扫描的方式全覆盖扫描隧道衬砌采集混凝土强度信息；扫描时将检测得到的数据实时地上传到现场的检测主机和远端服务器系统；进而基于网格的坐标对检测得到的各网格单元混凝土强度信息进行空间归位，使强度信息与整体隧道衬砌空间关联，并提取识别隧道各检测网格单元的检测结果所体现的混凝土强度信息，根据其与标准值的差值分析衬砌强度缺陷。采用该方案能够实现隧道衬砌结构强度的全覆盖检测，在实现衬砌强度属性高精度连续检测的同时保证快速的检测效率，作业模式可灵活配置，实用性好。实用性好。实用性好。

【技术实现步骤摘要】
一种基于回弹法全覆盖精检隧道衬砌的方法及系统


[0001]本专利技术涉及隧道衬砌质量检测
，尤其涉及一种基于回弹法全覆盖精检隧道衬砌的方法及系统。

技术介绍

[0002]受地质水文条件、材料因素、施工工艺、施工装备等因素的影响，隧道衬砌可能存在空洞、裂缝、含水、厚度不足、钢筋缺失、强度不足等不易直观看到的质量缺陷，在应力重分布、温湿度变化、气动载荷等条件的作用下在特定时间易发生隧道衬砌病害，影响隧道的质量安全及服役寿命。
[0003]研究表明材料组成、施工方法、环境和气候等多种因素均可能造成混凝土强度降低，影响隧道衬砌结构的耐久性和稳定性，需在施工过程质量管控和工程验收阶段进行混凝土强度检测。钻芯取样法是一种强度检测技术，能直接反映混凝土抗压强度，但是会破坏混凝土结构，主要用于对无损检测结果的校验核对或等混凝土腐蚀损伤导致表层与内部强度差异等特殊场景。回弹法，作为一种可行的无损检测方法，利用回弹仪测试混凝土表层硬度(主要是砂浆部分的强度)，来由表及里地间接推定混凝土强度，对衬砌质量不产生破坏。
[0004]目前基于回弹法的衬砌混凝土强度无损检测主要通过人工持检测设备作业的方式，对于衬砌拱部肩部等部位还需要借助机械臂托举检测人员进行高空作业，安全性差、工作量大、强度高、效率低、稳定性差。目前只能实现单点检测或抽检，无法对隧道衬砌开展大规模全覆盖的精检。
[0005]公开于本专利技术
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术的一般
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成己为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，及时有效地对衬砌混凝土强度缺陷进行主动的整治养护，保障隧道衬砌质量及运营安全，需在缺陷发展为病害之前准确地识别出衬砌强度缺陷的发展规模、空间分布等特征，利用回弹法检测技术全覆盖精检隧道衬砌的混凝土强度信息。本专利技术提出一种基于回弹法全覆盖精检隧道衬砌的方法，基于网格化精检台车，通过纵向或环向扫描的方式对整个隧道衬砌结构强度进行网格化精检，在实现衬砌全覆盖高精度连续检测的同时保证快速的检测效率。一个优选的实施例中，所述方法包括：
[0007]网格化精检扫描步骤、将回弹强度检测装置固定设置在网格化精检台车上，组合构成精检扫描机构，利用该机构以网格为空间单元按照环纵向组合扫描的方式对隧道衬砌结构进行全覆盖扫描，采集衬砌混凝土强度信息，环纵向组合扫描的方式包括主纵向扫描或主环向扫描；
[0008]检测数据传输步骤、在网格化扫描的过程中，将检测得到的数据实时地上传到现场的检测主机并显示，同时通过无线网实时地将检测数据传输至远端服务器系统；
[0009]检测数据空间表示步骤、基于现场隧道内各网格的空间坐标信息对检测得到的混凝土强度信息进行空间归位，形成与整个隧道衬砌空间关联的混凝土强度信息；
[0010]数据处理及缺陷识别步骤、根据各个检测网格单元的强度信息和预设强度标准值运算识别整个隧道衬砌空间不同位置的衬砌强度缺陷。
[0011]一个优选的实施例中，所述网格化精检扫描步骤中，在利用精检扫描机构对隧道衬砌结构进行全覆盖扫描之前，还包括：
[0012]测区网格划分步骤、将整体的隧道衬砌结构均匀划分成多个测区，每个测区中均匀划分一个或多个检测网格单元，单个测区的面积根据隧道衬砌结构的尺寸以及欲划分检测网格单元的数量动态设置。
[0013]进一步地，一个可选的实施例中，网格化精检扫描步骤中，单个测区中划分多个检测网格单元时，固定设置在网格化精检台车上的回弹强度检测装置可包含多个，同步对单个测区中的一个以上检测网格单元执行检测。
[0014]一个实施例中，网格化精检扫描步骤中，采用主纵向扫描方式对隧道衬砌结构进行全覆盖扫描的过程，包括：
[0015]基于单个测区的边尺寸和间隔尺寸将整体的隧道衬砌结构划分成多个均匀的纵向测线空间；
[0016]控制网格化精检台车托举回弹强度检测装置贴合每个测区内各检测网格单元对应的衬砌表面进行检测，当前测区检测完成后脱离进而沿隧道纵向移动到当前纵向测线空间内的下一个测区，重复贴合、脱离、移动操作，直至当前纵向测线空间全部测区的检测网格单元检测完成；
[0017]完成隧道纵向起点端到末尾端的扫描后，按照均匀环向步长移动到下一个纵向测线空间，往返实现整体隧道衬砌结构的混凝土强度扫描检测。
[0018]另一方面，一个实施例中，网格化精检扫描步骤中，采用主环向扫描方式对隧道衬砌结构进行全覆盖扫描的过程，包括：
[0019]基于单个测区的边尺寸和间隔尺寸将整体的隧道衬砌结构划分成多个均匀的环向测线空间；
[0020]控制网格化精检台车托举回弹强度检测装置贴合每个测区内各检测网格单元对应的衬砌表面进行检测，当前测区检测完成后脱离进而沿隧道环向移动到当前环向测线空间内的下一个测区，重复贴合、脱离、移动操作，直至当前环向测线空间全部测区的检测网格单元检测完成；
[0021]完成隧道环向起点端侧边墙到末尾端侧边墙的扫描后，按照均匀纵向步长移动到下一个环向测线空间，往返实现整体隧道衬砌结构的混凝土强度扫描检测。
[0022]可选地，一个实施例中，对检测得到的各网格单元混凝土强度信息进行空间归位的过程可从下述两种方式中择一选用：
[0023]网格表示归位、基于各个检测网格单元相对于隧道的位置坐标信息，以单个检测网格单元为表示单位，表示整个隧道衬砌空间不同位置网格的坐标信息对应的单个强度信息；
[0024]测区表示归位、分别根据测区内所有检测网格单元相对于隧道的位置坐标信息计算单测区范围内几何中点的坐标值作为当前测区的坐标信息，以单个测区为表示单位，表
示整个隧道衬砌空间不同位置测区的坐标信息对应的一个或多个强度信息。
[0025]进一步地，一个实施例中，在数据处理及缺陷识别步骤中，
[0026]对于采用网格表示归位方法表示的隧道，通过提取各个检测网格单元对应的强度信息，分别与预设的强度标准值对比，以计算得到的差值为指标识别各检测网格单元是否存在衬砌强度缺陷；
[0027]对于采用测区表示归位方法表示的隧道，针对各个测区，从全部散点强度检测数据剔除最大值和最小值进而基于剩余强度检测数据计算平均值，作为当前测区的目标混凝土强度值；基于该强度值计算与预设标准值的差值，根据计算结果识别各个测区存在的衬砌强度缺陷。
[0028]作为本专利技术的进一步改进，一个实施例中，其特征在于，所述方法还包括：
[0029]可视化展示步骤、以测区或网格为单位，将隧道不同位置的混凝土强度信息检测结果和识别得到的衬砌强度缺陷数据耦合体现在隧道衬砌结构的立体空间图像中，并以立体展示图和平面展布图的形式面向用户显示。
[0030]基于上述任意一个或多个实施例中所述方法的其他方面，本专利技术还提供一种存储介质，该存储介质上存储有可实现如上述任意一个或多个实施例中所述方法的程序代码。
[0031]基于上述本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于回弹法全覆盖精检隧道衬砌的方法，其特征在于，所述方法包括：网格化精检扫描步骤、将回弹强度检测装置固定设置在网格化精检台车上，组合构成精检扫描机构，利用该机构以网格为空间单元按照环纵向组合扫描的方式对隧道衬砌结构进行全覆盖扫描，采集衬砌混凝土强度信息，环纵向组合扫描的方式包括主纵向扫描或主环向扫描；检测数据传输步骤、在网格化扫描的过程中，将检测得到的数据实时地上传到现场的检测主机并显示，同时通过无线网实时地将检测数据传输至远端服务器系统；检测数据空间表示步骤、基于现场隧道内各网格的空间坐标信息对检测得到的混凝土强度信息进行空间归位，形成与整个隧道衬砌空间关联的混凝土强度信息；数据处理及缺陷识别步骤、根据各个检测网格单元的强度信息和预设强度标准值运算识别整个隧道衬砌空间不同位置的衬砌强度缺陷。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，网格化精检扫描步骤中，在利用精检扫描机构对隧道衬砌结构进行全覆盖扫描之前，还包括：测区网格划分步骤、将整体的隧道衬砌结构均匀划分成多个连续的测区，每个测区中均匀划分一个或多个检测网格单元，单个测区的面积根据隧道衬砌结构的尺寸以及欲划分检测网格单元的数量动态设置。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，网格化精检扫描步骤中，单个测区中划分多个检测网格单元时，固定设置在网格化精检台车上的回弹强度检测装置可包含多个，同步对单个测区中的一个以上检测网格单元执行检测。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，网格化精检扫描步骤中，采用主纵向扫描方式对隧道衬砌结构进行全覆盖扫描的过程，包括：基于单个测区的边尺寸和间隔尺寸将整体的隧道衬砌结构划分成多个均匀的纵向测线空间；控制网格化精检台车托举回弹强度检测装置贴合每个测区内各检测网格单元对应的衬砌表面进行检测，当前测区检测完成后脱离进而沿隧道纵向移动到当前纵向测线空间内的下一个测区，重复贴合、脱离、移动操作，直至当前纵向测线空间全部测区的检测网格单元检测完成；完成隧道纵向起点端到末尾端的扫描后，按照均匀环向步长移动到下一个纵向测线空间，往返实现整体隧道衬砌结构的混凝土强度扫描检测。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，网格化精检扫描步骤中，采用主环向扫描方式对隧道衬砌结构进行全覆盖扫描的过程，包括：基于...

【专利技术属性】
技术研发人员：马伟斌，安哲立，袁振宇，郭小雄，刘万林，王勇，邹文浩，张金龙，徐湉源，王子洪，方雨菲，郑泽福，徐浩田，
申请(专利权)人：中国铁道科学研究院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：