CN104729915B - 一种城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的装置,其探测深度可以大于5m，不会对道路造成破坏，现场操作方便、快捷，探查结果精准。该装置包括无损测试装置、微损测试装置、数据处理单元；无损测试装置包括：正交激震检波立体扫描装置和数字全景窥视成像装置；微损测试装置包括：小孔数字钻测装置和数字孔压静力触探装置。还提供了一种采用这种城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的装置的方法。

Description

一种城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的装置及方法
技术领域
本发明属于地铁沿线道路病害精细探测的技术领域，具体地涉及一种城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的装置及方法。
背景技术
目前地铁沿线道路病害探测多采用雷达方法或钻孔取芯方法。雷达方法为：探地雷达通过向地下发射宽频短脉冲高频电磁波，利用不同地下介质的电性特性及其分界面对电磁波的反射原理，通过分析来自地下介质的反射电磁波的振幅、相位和频谱等运动学和动力学特征来分析、推断地下介质结构和物性特征，由于其探测深度一般在5m以内，探测结果具有定性表征，适合城市道路浅表层病害定期排查。钻孔取芯方法，工程量大，病害道路路面一般均为破碎体，遇水取芯成型困难，取芯很难成标准试样，且耗资严重，对道路具有不同程度的破坏，影响交通正常运行，不适合现代城市道路发展要求。尤其对于城市地铁沿线道路而言，路基病害发生深度在10m左右概率更高，属于雷达探测盲区，目前病害探测无法满足实际需要。
发明内容
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的装置,其探测深度可以大于5m，不会对道路造成破坏，现场操作方便、快捷，探查结果精准。
本发明的技术解决方案是：这种城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的装置，该装置包括无损测试装置、微损测试装置、数据处理单元；无损测试装置包括：正交激震检波立体扫描装置和数字全景窥视成像装置；微损测试装置包括：小孔数字钻测装置和数字孔压静力触探装置；
正交激震检波立体扫描装置，配置来获取道路松散层及脱空隐患探查图，得到道路病害半定量结果；
数字全景窥视成像装置，配置来向钻测小孔中放置精密探头，获得路基空洞、水囊和不密实层成像半定量结果；
小孔数字钻测装置，配置来得到钻测数据关系曲线，进行路基土密实程度半定量判定；
数字孔压静力触探装置，配置来定量结果，并校验正交激震检波立体扫描装置、数字全景窥视成像装置和小孔数字钻测装置的结果；
数据处理单元，配置来结合正交激震检波立体扫描装置、数字全景窥视成像装置和小孔数字钻测装置的结果和数字孔压静力触探装置的定量结果，根据路基病害等级划分标准，得到松散层及脱空敏感精细探查结果。
还提供了一种采用这种城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的装置的方法，包括以下步骤：
(1)根据地铁沿线道路雷达定性探测结果，确定路基疑似病害区；
(2)在路基疑似病害区，利用正交激震检波立体扫描装置获取道路松散层及脱空隐患探查图，得到道路病害半定量结果；
(3)采用小孔数字钻测装置得到钻测数据关系曲线，进行路基土密实程度半定量判定；
(4)利用数字全景窥视成像装置，向钻测小孔中放置精密探头，获得路基空洞、水囊和不密实层成像半定量结果；
(5)利用小孔数字钻测装置，金刚石取芯钻道路面层成50mm孔，采用数字孔压静力触探装置获得路基土承载力、土类判别与划分定量结果；
(6)根据数字孔压静力触探装置获得的定量结果，校验正交激震检波立体扫描装置、数字全景窥视成像装置和小孔数字钻测装置的结果；
(7)通过数据处理单元，结合正交激震检波立体扫描装置、数字全景窥视成像装置和小孔数字钻测装置的结果和数字孔压静力触探装置的定量结果，根据路基病害等级划分标准，得到松散层及脱空敏感精细探查结果。
本发明在地铁沿线道路雷达探测疑似病害区，采用无损和微损结合的测试技术，利用正交激震检波立体扫描装置、数字全景窥视成像装置、小孔数字钻测装置和数字孔压静力触探装置，获得道路松散层及脱空隐患探查图、路基空洞、水囊和不密实层成像图，快速测定路基图承载力，并判定路基土密实程度，进而建立基于钻探值与标准值对比的道路松散及脱空病害等级划分标准，对道路病害进行分级，实现地铁沿线道路病害探查从定性、半定量到定量精细判定，探测深度可以大于5m，不会对道路造成破坏，现场操作方便、快捷，探查结果精准。
附图说明
图1示出了根据本发明的城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的方法的示意图。
具体实施方式
从图1中可以看出，这种城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的装置，该装置包括无损测试装置、微损测试装置、数据处理单元；无损测试装置包括：正交激震检波立体扫描装置和数字全景窥视成像装置；微损测试装置包括：小孔数字钻测装置和数字孔压静力触探装置；
正交激震检波立体扫描装置，配置来获取道路松散层及脱空隐患探查图，得到道路病害半定量结果；
数字全景窥视成像装置，配置来向钻测小孔中放置精密探头，获得路基空洞、水囊和不密实层成像半定量结果；
小孔数字钻测装置，配置来得到钻测数据关系曲线，进行路基土密实程度半定量判定；
数字孔压静力触探装置，配置来定量结果，并校验正交激震检波立体扫描装置、数字全景窥视成像装置和小孔数字钻测装置的结果；
数据处理单元，配置来结合正交激震检波立体扫描装置、数字全景窥视成像装置和小孔数字钻测装置的结果和数字孔压静力触探装置的定量结果，根据路基病害等级划分标准，得到松散层及脱空敏感精细探查结果。
本发明在地铁沿线道路雷达探测疑似病害区，采用无损和微损结合的测试技术，利用正交激震检波立体扫描装置、数字全景窥视成像装置、小孔数字钻测装置和数字孔压静力触探装置，获得道路松散层及脱空隐患探查图、路基空洞、水囊和不密实层成像图，快速测定路基图承载力，并判定路基土密实程度，进而建立基于钻探值与标准值对比的道路松散及脱空病害等级划分标准，对道路病害进行分级，实现地铁沿线道路病害探查从定性、半定量到定量精细判定，探测深度可以大于5m，不会对道路造成破坏，现场操作方便、快捷，探查结果精准。
另外，所述正交激震检波立体扫描装置包括激震力电磁脉冲震源、路面检波器、接受拖缆和激震脉冲波采样主机。该正交激震检波立体扫描装置的探测深度为30m，分辨率为20cm，探测速度为1.2公里～6公里/时。
另外，所述数字全景窥视成像装置包括直径30mm精密探头、控制箱和电缆。该数字全景窥视成像装置的观测角度360°，连续工作时间6h，裂缝、不密实层及空洞探测精度为0.1mm，探测速度为72m/h，形成局部孔壁360°平面展开图和虚拟三维钻孔岩芯图。
另外，所述小孔数字钻测装置包括金刚石取芯钻头、螺旋钻头、钻杆、钻机架、液压泵站、汽油动力机、扭矩传感器、数据采集卡和微型计算机。该小孔数字钻测装置的金刚石取芯钻道路面层成50mm孔，46mm合金螺旋钻杆+钻头随钻测试钻杆扭矩、功率、钻速、进尺参数和关系曲线，可钻测深度5m至10m，钻孔直径50mm，钻测速度为30min进尺约10m。
另外，所述数字孔压静力触探装置包括压力探头、孔隙水探头、液压泵、柴油动力机、静力触探贯入装置、数据采集仪和记录装置。该数字孔压静力触探装置的锥尖阻力量程40MPa，精度0.2％FS，锥底面积10cm2，侧摩阻力0.5MPa，精度0.5％FS，侧壁面积150cm2；孔隙水压量程2MPa，精度0.5％FS，体变率≤0.2％，可测锥尖压力、侧摩阻力、孔隙水压力、剪切波速、土壤电阻率、承载力等参数，进行土类判别与划分。
还提供了一种采用这种城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的装置的方法，包括以下步骤：
(1)根据地铁沿线道路雷达定性探测结果，确定路基疑似病害区；
(2)在路基疑似病害区，利用正交激震检波立体扫描装置获取道路松散层及脱空隐患探查图，得到道路病害半定量结果；
(3)采用小孔数字钻测装置得到钻测数据关系曲线，进行路基土密实程度半定量判定；
(4)利用数字全景窥视成像装置，向钻测小孔中放置精密探头，获得路基空洞、水囊和不密实层成像半定量结果；
(5)利用小孔数字钻测装置，金刚石取芯钻道路面层成50mm孔，采用数字孔压静力触探装置获得路基土承载力、土类判别与划分定量结果；
(6)根据数字孔压静力触探装置获得的定量结果，校验正交激震检波立体扫描装置、数字全景窥视成像装置和小孔数字钻测装置的结果；
(7)通过数据处理单元，结合正交激震检波立体扫描装置、数字全景窥视成像装置和小孔数字钻测装置的结果和数字孔压静力触探装置的定量结果，根据路基病害等级划分标准，得到松散层及脱空敏感精细探查结果。
另外，所述步骤(7)中的路基病害等级划分标准，通过静力触探承载力与设计承载力标准值对比，确定实测值与标准值比值(密实：0.9及以上、疏松：0.75-0.9、空洞：0.5-0.75、脱空：0.5以下)，并依据扫描、窥视和钻探数据，对道路病害进行分级。
本发明采用无损、微损联合测试技术，获得道路松散层及脱空隐患探查图、路基空洞、水囊和不密实层成像图，快速测定路基图承载力，并判定路基土密实程度；建立基于钻探值与标准值对比的道路松散及脱空病害等级划分标准，对道路病害进行分级，完成探查结果从定性、半定量到定量，现场操作方便、快捷，探查结果精准，适合地铁沿线道路雷达探测盲区病害精细、快速探查。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的保护范围。

Claims (7)

1.一种城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的装置，其特征在于：该装置包括无损测试装置、微损测试装置、数据处理单元；无损测试装置包括：正交激震检波立体扫描装置和数字全景窥视成像装置；微损测试装置包括：小孔数字钻测装置和数字孔压静力触探装置；
正交激震检波立体扫描装置，配置来获取道路松散层及脱空隐患探查图，得到道路病害半定量结果；
数字全景窥视成像装置，配置来向钻测小孔中放置精密探头，获得路基空洞、水囊和不密实层成像半定量结果；
小孔数字钻测装置，配置来得到钻测数据关系曲线，进行路基土密实程度半定量判定；
数字孔压静力触探装置，配置来定量结果，并校验正交激震检波立体扫描装置、数字全景窥视成像装置和小孔数字钻测装置的结果；
数据处理单元，配置来结合正交激震检波立体扫描装置、数字全景窥视成像装置和小孔数字钻测装置的结果和数字孔压静力触探装置的定量结果，根据路基病害等级划分标准，得到松散层及脱空敏感精细探查结果。
2.根据权利要求1所述的城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的装置，其特征在于：所述正交激震检波立体扫描装置包括激震力电磁脉冲震源、路面检波器、接受拖缆和激震脉冲波采样主机。
3.根据权利要求1所述的城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的装置，其特征在于：所述数字全景窥视成像装置包括直径30mm精密探头、控制箱和电缆。
4.根据权利要求1所述的城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的装置，其特征在于：所述小孔数字钻测装置包括金刚石取芯钻头、螺旋钻头、钻杆、钻机架、液压泵站、汽油动力机、扭矩传感器、数据采集卡和微型计算机。
5.根据权利要求1所述的城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的装置，其特征在于：所述数字孔压静力触探装置包括压力探头、孔隙水探头、液压泵、柴油动力机、静力触探贯入装置、数据采集仪和记录装置。
6.一种采用根据权利要求1所述的城市地铁区间道路松散及脱空精细探查的装置的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)根据地铁沿线道路雷达定性探测结果，确定路基疑似病害区；
(2)在路基疑似病害区，利用正交激震检波立体扫描装置获取道路松散层及脱空隐患探查图，得到道路病害半定量结果；
(3)采用小孔数字钻测装置得到钻测数据关系曲线，进行路基土密实程度半定量判定；
(4)利用数字全景窥视成像装置，向钻测小孔中放置精密探头，获得路基空洞、水囊和不密实层成像半定量结果；
(5)利用小孔数字钻测装置中的金刚石取芯钻头钻取道路面层成50mm孔，采用数字孔压静力触探装置获得路基土承载力、土类判别与划分定量结果；
(6)根据数字孔压静力触探装置获得的定量结果，校验正交激震检波立体扫描装置、数字全景窥视成像装置和小孔数字钻测装置的结果；
(7)通过数据处理单元，结合正交激震检波立体扫描装置、数字全景窥视成像装置和小孔数字钻测装置的结果和数字孔压静力触探装置的定量结果，根据路基病害等级划分标准，得到松散层及脱空敏感精细探查结果。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于：所述步骤(7)中的路基病害等级划分标准，通过采用数字孔压静力触探装置获得的路基土承载力与设计承载力标准值对比，确定实测值与标准值比值，并依据扫描、窥视和钻探数据，对道路病害进行分级。
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