CN105203563A

CN105203563A - 一种南水北调渠道衬砌质量的检测方法

Info

Publication number: CN105203563A
Application number: CN201510393349.0A
Authority: CN
Inventors: 何芳婵; 雷存伟; 史新伟; 黄震寰; 俞顺; 吕正勋; 李世伟; 王莉莉; 卞可; 黄建涛; 张佳男; 程晋亮; 李广辉; 汤劲松; 于洋; 丁秀英
Original assignee: HENAN PROVINCIAL WATER CONSERVANCY RESEARCH INSTITUTE
Current assignee: HENAN PROVINCIAL WATER CONSERVANCY RESEARCH INSTITUTE
Priority date: 2015-07-07
Filing date: 2015-07-07
Publication date: 2015-12-30

Abstract

本发明属于混凝土衬砌质量检测技术领域，公开一种南水北调渠道衬砌质量的检测方法。检测前首先了解待测渠道混凝土衬砌的最大深度，然后根据最大深度设定探地雷达的天线频率、时窗、介电常数；根据待测渠道混凝土衬砌的走向布置测线；使用探地雷达按照测线对待测渠道混凝土表面进行整体连续式扫描；通过雷达软件对采集的数据进行分析，实现对渠道混凝土厚度及其下部缺陷的精确定位。本发明应用探地雷达技术，具有高分辨率、智能化、无损、快速、连续探测的独特功能。

Description

一种南水北调渠道衬砌质量的检测方法

技术领域

本发明属于混凝土衬砌质量检测技术领域，具体涉及一种南水北调渠道衬砌质量的检测方法。

背景技术

混凝土衬砌是南水北调工程渠道施工的重要部分，是渠道进行防渗节水、提高输水流速、提高渠水利用率、增加耐久性和使用寿命、增强外观质量的有效方法之一，其质量直接影响着整个工程的质量和使用寿命。对于南水北调这样一个大型输水渠道工程而言，由于混凝土的开裂造成水资源的损失将会大大降低输水工程的社会效益和经济效益。对于南水北调渠道混凝土衬砌质量的检测主要是传统的破坏性检测，这些检测方法具有一定的局限性：

（1）测试速度慢、覆盖面小、效率低、精度差，取一组芯样一般至少需要30分钟；

（2）试验取样点少，代表性差。按规范要求，对路面结构层即使每200米取一个芯样，对坝体即使每100m³～200m³取样一次，也都只是“一孔之见”；

（3）对于南水北调渠道衬砌面来说，传统的检测方法比较直观，但难免会对衬砌结构造成损伤，不能反映混凝土衬砌结构的整体质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种南水北调渠道衬砌质量的检测方法，这种方法针对于传统的方法具有高分辨率、智能化、无损、快速、连续探测的独特功能。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种南水北调渠道混凝土衬砌质量的检测方法，采用探地雷达进行检测，检测步骤如下：

（1）、检测前首先根据设计标准了解待测渠道混凝土衬砌的最大深度，然后以最大深度不大于探地雷达的探测深度为原则，按表1设定探地雷达的天线频率、时窗、介电常数；

（2）、根据待测渠道混凝土衬砌的走向布置测线，测线间隔的设定如表1中所示；

（3）、使用探地雷达按照测线对待测渠道混凝土表面进行整体连续式扫描；

（4）、通过雷达软件对采集的数据进行分析，实现对渠道混凝土厚度及其下部缺陷的精确定位；其中，缺陷的图像特征为：（i）正常：混凝土振捣均匀的混凝土的同相轴水平，各等色线平行；(ii)钢筋数量/变形缺陷：钢筋由于雷达波的绕射，钢筋的波形为向上凸起的弧形，弧顶即为钢筋的顶部位置，根据波形数量查得钢筋数量，与实际设计时的钢筋数量相比较，判定钢筋数量有无缺失：查得的钢筋数量＜实际设计时的钢筋数量时，判定钢筋数量有缺失；查得的钢筋数量=实际设计时的钢筋数量时，判定钢筋数量无缺失；同时观察图像中相邻波形之间的间距是否一致，判定钢筋是否发生变形：相邻波形之间的间距均一致时，判定所有钢筋均没有发生变形；连续两处相邻波形之间的间距与其它相邻波形之间的间距不一致时，判定处于该连续两处相邻波形中间的钢筋发生变形；(iii)漏振区缺陷：雷达图像中显示的波形明显比密实区混凝土的波形杂乱，在含有粗骨料的混凝土层中雷达图像表现出强反射，图像中显示的波形比较亮。

本发明的有益效果：

1、将探地雷达技术应用于现场的实际检测，这种方法针对于传统的方法具有高分辨率、智能化、无损、快速、连续探测的独特功能；

2、利用探地雷达进行探测，并总结出了各种缺陷的图像特征；

3、本发明通过大量的现场探测试验，总结出了不同的现场情况对应的雷达参数设置范围，包括天线频率、时窗、介电常数，形成了成套的、完整的南水北调渠道混凝土衬砌质量的探地雷达检测技术。

附图说明

图1：现场雷达检测测线布置示意图，其中箭头直线即为测线，箭头代表雷达沿测线的扫描方向，1代表左边坡，2代表右边坡，3代表底板。

图2：钢筋数量/变形缺陷雷达检测图。

图3：漏振区缺陷雷达检测图。

具体实施方式

工程实例

1.工程概况

南水北调中线一期工程总干渠膨胀岩（土）试验段工程（潞王坟段），位于南水北调中线工程总干渠第Ⅳ渠段，在新乡市潞王坟乡，全长1.5km。渠道属深挖方段，最小挖深约15m，最大挖深约42m，平均挖深超过30m的渠段约占试验段长度的75%。本段设计流量为250m³/s，加大流量为300m³/s。渠道设计纵比降为1/20000。渠道过水断面呈梯形，设计底宽为9.5～12m，设计水深7m。

2.检测方案

（1）、检测前首先根据之前的设计标准了解南水北调新乡试验段渠道混凝土衬砌的厚度的设计值为10cm，然后根据最大深度不大于探地雷达的探测深度为原则，按表2设定探地雷达的天线频率、时窗、介电常数；

（2）、针对南水北调渠道混凝土衬砌质量的检测，首先确定测区，在渠道左、右边坡以及底板三个部位分别布置测线，如图1所示，测线间隔的设定如表2中所示；

（4）、通过雷达软件对采集的数据进行分析，实现对渠道混凝土厚度及其下部缺陷的精确定位；其中，定位缺陷时依据的图像特征为：（i）正常：混凝土振捣均匀的混凝土的同相轴水平，各等色线平行；(ii)钢筋数量/变形缺陷：钢筋由于雷达波的绕射，钢筋的波形为向上凸起的弧形，弧顶即为钢筋的顶部位置，根据波形数量查得钢筋数量，与实际设计时的钢筋数量相比较，判定钢筋数量有无缺失：查得的钢筋数量＜实际设计时的钢筋数量时，判定钢筋数量有缺失；查得的钢筋数量=实际设计时的钢筋数量时，判定钢筋数量无缺失；同时观察图像中相邻波形之间的间距是否一致，判定钢筋是否发生变形：相邻波形之间的间距均一致时，判定所有钢筋均没有发生变形；连续两处相邻波形之间的间距与其它相邻波形之间的间距不一致时，判定处于该连续两处相邻波形中间的钢筋发生变形；(iii)漏振区缺陷：雷达图像中显示的波形明显比密实区混凝土的波形杂乱，在含有粗骨料的混凝土层中雷达图像表现出强反射，图像中显示的波形比较亮。

3.雷达检测结果分析

3.1渠道混凝土厚度探测结果

新乡试验段渠道左边坡检测厚度与实际厚度对比见表3，新乡试验段渠道右边坡检测厚度与实际厚度对比见表4。表3和表4中实际厚度为采取开挖或钻孔验证获得的厚度值。

通过对新乡潞王坟试验段的雷达探测结果（表3和表4）分析可知，采用本发明设定的参数范围值测得的混凝土衬砌厚度值与现场浇筑的真实值的误差都在2%以内，能较真实的反应衬砌的实际情况。

3.2渠道混凝土下部缺陷的定位

雷达探测获得两处图像分别见图2和图3，图2和图3中正常图像表现为各等色线平行；图2中图像异常表现为波形为向上凸起的弧形，图3中图像异常表现为波形高亮且杂乱（如图3中碎石所示区域），图2中弧形数量为5个，由此查得钢筋数量为5个，图2中各相邻弧形之间的间距均一致，随后取芯现场验证，证实图2对应的实际钢筋数量确为5个，且这5个钢筋也都没有发生变形，且弧顶即为钢筋的顶部位置，证实图3对应处确实存在漏振区。

实施例2-5

1、制作混凝土模型，该模型包括了在南水北调渠道混凝土衬砌面内可能产生的钢筋和漏振区缺陷，做模型采用的材料和实施例1新乡潞王坟试验段应用的全部一样。

2、改变介电常数依次为6、7、8、10，其它参数设置与实施例1中探地雷达参数相同。

3、使用探地雷达对模型表面进行整体连续式扫描。

模型实测厚度与实际厚度对比结果见表5。由表5可知：南水北调渠道混凝土衬砌厚度雷达检测时的介电常数为7和8时的测试结果更接近混凝土的实际值，大大降低了误差，保证了测试的精度（南水北调要求的衬砌厚度允许的误差是-5～+10mm）。

Claims

1.一种南水北调渠道混凝土衬砌质量的检测方法，其特征在于采用探地雷达进行检测，检测步骤如下：

（4）、通过雷达软件对采集的数据进行分析，实现对渠道混凝土厚度及其下部缺陷的精确定位；其中，定位缺陷时依据的图像特征为：（i）正常：各等色线平行；(ii)钢筋数量/变形缺陷：钢筋在图像中显示的波形为向上凸起的弧形，弧顶即为钢筋的顶部位置，根据波形数量查得钢筋数量，与实际设计时的钢筋数量相比较，判定钢筋数量有无缺失；同时观察图像中相邻波形之间的间距是否一致，判定钢筋是否发生变形；(iii)漏振区缺陷：图像中显示的波形高亮且杂乱。