CN108387198A - 用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法 - Google Patents

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王水强
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Abstract

本发明公开了一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，该无损检测方法包括以下步骤：在所述排水箱涵的表面布置至少一条检测测线；利用超声映像装置、地质雷达、三维超声成像仪中的一种或多种组合沿所述检测测线移动以对所述检测测线下方所述排水箱涵相对应的结构层当前厚度进行检测，通过将所述结构层的当前厚度与所述结构层的设计厚度进行比较，以确定所述排水箱涵相对应的所述结构层内表面上的腐蚀情况。本发明的优点是：不需要钻孔取芯，利用非破损的方法可以快速准确的检测排水箱涵结构内侧腐蚀情况。

Description

用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法
技术领域
本发明属于岩土工程检测与测试技术领域，具体涉及一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法。
背景技术
大型排水箱涵是城市排水体系的重要基础措施，承担着确保城市污水收集、运输和治理，维护城市日常运行的重要作用。随着城市建设快速发展，交通日趋繁忙，道路负荷的加重、道路扩宽改造及其他周边工程活动影响越来越多，导致现阶段普遍处于年久失修的大型排水箱涵存在一定的安全隐患。其中大型排水箱涵的渗漏现象时有发生，经过开挖发现，渗漏的大部分原因来自于箱涵整体结构受到破坏，比如长期浸泡在污水中，箱涵内侧表层混凝土受到污水冲刷常出现腐蚀严重的现象。
若箱涵结构内侧腐蚀严重，会导致箱涵结构破损，承载力不够，局部出现渗漏，给城市污水的日常处理带来不利影响，严重危及城市正常运营的秩序。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，该无损检测方法在排水箱涵表面布置若干检测测线，通过利用超声映像装置、地质雷达、三维超声成像仪中的一种或多种组合沿检测测线移动以检测排水箱涵相应结构层的当前厚度，通过与该结构层的设计厚度进行比较，以确定排水箱涵上相对应的结构层内表面上的腐蚀情况。
本发明目的实现由以下技术方案完成：
一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，其特征在于所述无损检测方法包括以下步骤：在所述排水箱涵的表面布置至少一条检测测线；利用超声映像装置、地质雷达、三维超声成像仪中的一种或多种组合沿所述检测测线移动以对所述检测测线下方所述排水箱涵相对应的结构层当前厚度进行检测，通过将所述结构层的当前厚度与所述结构层的设计厚度进行比较，以确定所述排水箱涵相对应的所述结构层内表面上的腐蚀情况。
所述检测测线在布置时与所述排水箱涵中的主筋或箍筋呈80°-90°的夹角。
所述检测测线在布置时与所述排水箱涵中的主筋或箍筋呈0°-180°的夹角。
所述检测测线布置于所述排水箱涵的上表面、两侧面上的一处或多处。
所述超声映像装置的无损检测方法为：将由超声波发射探头和超声波接收探头组合而成的所述超声映像装置布置于所述检测测线的首个测点上，利用所述超声映像装置对所述测点处的所述排水箱涵进行检测，所述超声波发射探头向所述排水箱涵内发射超声波信号，所述超声波接收探头接收来自所述排水箱涵上所述结构层内表面与所述排水箱涵内部污水或空气分界面之间的超声波反射信号；沿所述检测测线依次完成其上其余测点位置处的检测，所获得的所述超声波反射信号经数据处理后获得超声映像法剖面图；通过所述超声映像法剖面图获知所述排水箱涵相对应的结构层当前厚度，并与所述结构层的设计厚度进行比较，以确定所述排水箱涵相对应的所述结构层内表面上的腐蚀情况。
所述超声映像装置由所述超声波发射探头和所述超声波接收探头以固定间距组合构成，在进行检测时，所述超声波发射探头和所述超声波接收探头之间的连线中点位于所述测点上。
所述地质雷达的无损检测方法为：将由发射天线和接收天线组合而成的所述地质雷达布置于所述检测测线的首个测点上，利用所述地质雷达对所述测点处的所述排水箱涵进行检测，所述发射天线向所述排水箱涵内发射高频电磁波信号，当所述高频电磁波信号到达所述排水箱涵上所述结构层内表面与所述排水箱涵内部污水或空气分界面时产生高频电磁波反射信号并由所述接收天线接收；沿所述检测测线依次完成其上其余测点位置处的检测，所获得的所述高频电磁波反射信号经数据处理后获得地质雷达法剖面图；通过所述地质雷达法剖面图获知所述排水箱涵相对应的结构层当前厚度，并与所述结构层的设计厚度进行比较，以确定所述排水箱涵相对应的所述结构层内表面上的腐蚀情况。
所述地质雷达由所述发射天线和所述接收天线以固定间距组合构成，在进行检测时，所述发射天线和所述接收天线之间的连线布置于所述测点上。
所述三维超声成像仪的无损检测方法为：将所述三维超声成像仪布置于所述检测测线上，所述三维超声成像仪上布置有至少两排超声波探头；利用所述三维超声成像仪依次对各条所述检测测线进行检测获得超声波反射信号，并将所述超声波反射信号进行数据处理获得三维超声成像法成果图，通过所述三维超声成像法成果图获知所述排水箱涵上相对应的所述结构层当前厚度，并与所述结构层的设计厚度进行比较，以确定所述排水箱涵上相对应的所述结构层内表面上的腐蚀情况。
所述三维超声成像仪对所述检测测线进行检测的方法为：在所述检测测线上的首个测点位置处布置所述三维超声成像仪，所述三维超声成像仪中所述一排超声波探头单侧的其余排所述超声波探头向所述排水箱涵内发射超声波信号，当所述超声波信号到达所述排水箱涵的所述结构层内表面与所述排水箱涵内部污水或空气分界面时产生超声波反射信号，并由所述三维超声成像仪中其余排的所述超声波探头接收以获得所述超声波反射信号；待完成所述首个测点处的检测之后，沿所述检测测线移动所述三维超声成像仪且每间隔设定距离进行一次检测。
本发明的优点是：不需要钻孔取芯，利用非破损的方法可以快速准确的检测排水箱涵结构内侧腐蚀情况。
附图说明
图1为本发明中利用超声映像装置沿排水箱涵表面布置检测测线进行检测的示意图；
图2为本发明中利用超声映像装置沿排水箱涵表面布置斜向检测测线进行检测的示意图；
图3为本发明中利用超声映像装置对排水箱涵进行检测的剖视图；
图4为本发明中利用地质雷达沿排水箱涵表面布置测线进行检测的示意图；
图5为本发明中利用地质雷达沿排水箱涵表面布置斜向测线进行检测的示意图；
图6为本发明中利用地质雷达对排水箱涵进行检测的剖视图；
图7为本发明中利用三维超声成像仪沿排水箱涵表面布置检测测线进行检测的示意图；
图8为本发明中利用三维超声成像仪沿排水箱涵表面布置斜向检测测线进行检测的示意图；
图9为本发明中利用三维超声成像仪对排水箱涵进行检测的剖视图。
具体实施方式
以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：
如图1-9，图中各标记分别为：排水箱涵1、主筋2、箍筋3、检测测线4、超声波发射探头5、超声波接收探头6、超声映像装置7、地质雷达8、接收天线9、发射天线10、三维超声成像仪11、超声波探头12。
实施例1：如图1、2、3所示，本实施例具体涉及一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，该无损检测方法主要利用超声映像装置7实现对排水箱涵1上相对应结构层内表明腐蚀情况的检测，具体包括以下步骤：
（1）如图1、2所示，在大型排水箱涵1的上部混凝土结构层外表面上布置若干条检测测线4，各检测测线4具体是由若干等间隔分布的测点排布而成的，各测点之间的间距不小于0.1m；
检测测线4可以单独或同时布置于排水箱涵1的上表面和两侧面上，检测测线4具有两种布置方式，其中一种布置方式是使检测测线4与排水箱涵1内钢筋的夹角为80°-90°之间或0°-10°之间，如图1所示，此处的钢筋是指主筋2或箍筋3；另一种布置方式是使检测测线4与排水箱涵1内钢筋夹角为0°-180°之间，如图2所示；两种检测测线4的布置方式皆可使用，但相较之下，第一种检测测线4的布置方式效果更佳；
如图1所示，本实施例中检测测线4在布置时与排水箱涵1内的主筋2或箍筋3之间的夹角呈80°-90°；
（2）除去排水箱涵1表面上各测点位置处的浮尘、残渣，尽量保证接触面的平整，在某一检测测线4的首个测点位置处布置超声映像装置7，具体是将其内超声波发射探头5和超声波接收探头6之间连线的中点对应布置于该首个测点处，并使超声映像装置7与排水箱涵1的表面耦合良好，且超声波发射探头5和超声波接收探头6之间的间隔距离相同；之后进行检测，数据采集方式采用平测法，使超声波发射探头5向排水箱涵1结构内部发射超声波信号，与此同时，超声波接收探头6接收来自排水箱涵1的上部混凝土结构层与排水箱涵1内部污水或空气分界面之间的超声波反射信号并加以储存，超声波反射信号包括实测波形、声时和波幅；需要说明的是，在检测过程中，主机连接控制超声映像装置7，因此在超声波发射探头5发射超声波信号的同时，主机也将同步触发超声波接收探头6开启工作；
（3）待完成该条检测测线4上首个测点位置处的检测之后，将超声映像装置7移动至下一个测点位置处，并按步骤（2）中的检测方法对该测点进行检测，从而获得该测点位置处的超声波反射信号；如此往复，依次将该条检测测线4上的所有测点检测完毕；并以同样的方法完成排水箱涵1表面上所有检测测线4的检测；
（4）将所采集到的各条检测测线4上不同测点位置处的超声波反射信号数据进行数据处理分析，形成二维的超声映像法剖面图或者是三维检测图像；之后根据二维的超声映像法剖面图或者是三维检测图像进行分析解释：超声波信号在排水箱涵1的混凝土结构层与排水箱涵1内污水或空气分界面位置处将会产生超声波反射信号，因此在具体的二维超声映像法剖面图或者是三维检测图像中，排水箱涵1的顶部混凝土结构层内表面表现为强反射特征，从而可判断出排水箱涵1顶部混凝土结构层当前的厚度；之后将所检测到的当前厚度与排水箱涵1顶部混凝土结构层竣工时的设计厚度进行比较，两者差值越大，则表明腐蚀程度越严重。
实施例2：如图4、5、6所示，本实施例具体涉及一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，该无损检测方法主要利用地质雷达8实现对排水箱涵1上相对应结构层内表明腐蚀情况的检测，具体包括以下步骤：
（1）如图4、5所示，在大型排水箱涵1的上部混凝土结构层外表面上布置若干条检测测线4，检测测线4用于为后续的地质雷达8提供导向作用，各检测测线4具体是由若干等间隔分布的测点排布而成的，各测点之间的间距小于0.1m；
检测测线4可以单独或同时布置于排水箱涵1的上表面和两侧面上，检测测线4具有两种布置方式，其中一种布置方式是使检测测线4与排水箱涵1内钢筋的夹角为80°-90°之间或0°-10°之间，如图4所示，此处的钢筋是指主筋2或箍筋3；另一种布置方式是使检测测线4与排水箱涵1内钢筋夹角为0°-180°之间，如图5所示；两种检测测线4的布置方式皆可使用，但相较之下，第一种检测测线4的布置方式效果更佳；
如图4所示，本实施例中检测测线4在布置时与排水箱涵1内的主筋2或箍筋3之间的夹角呈80°-90°；
（2）除去排水箱涵1表面上各测点位置处的浮尘、残渣，尽量保证接触面的平整，在某一检测测线4的首个测点位置处布置地质雷达8，地质雷达7由发射天线10和接收天线9以固定的间距组合而成的，且发射天线10和接收天线9还同时与一主机相连接用于地质雷达数据采集，发射天线10和接收天线9的频率不小于400MHz；
具体是将发射天线10与接收天线9之间连线的中点对应布置于该首个测点处，发射天线10与接收天线9之间的间隔距离固定；之后进行检测，使发射天线10向排水箱涵1结构内部发射高频电磁波信号，高频电磁波信号到达排水箱涵1上部混凝土结构层与排水箱涵1内部污水或空气分界面时，在两者的分界面处会产生高频电磁波反射信号并由接收天线9接收；
（3）待完成该条检测测线4上首个测点位置处的检测之后，将地质雷达8沿检测测线4移动至下一个测点位置处，并按步骤（2）中的检测方法对该测点进行检测，从而获得该测点位置处的高频电磁波反射信号；如此往复，依次将该条检测测线4上的所有测点检测完毕；并以同样的方法完成排水箱涵1表面上所有检测测线4的检测；
（4）将所采集到的各条检测测线4上不同测点位置处的高频电磁波反射信号数据进行数据处理分析，得到各条检测测线4覆盖范围内的二维地质雷达法剖面图或是三维检测图像；之后根据所获得的二维地质雷达法剖面图或三维检测图像进行分析解释：在二维地质雷达法剖面图或三维检测图像中，排水箱涵1的顶部混凝土结构层内表面表现为强反射特征，据此可判断出排水箱涵1顶部混凝土结构层的当前厚度；之后将所检测到的当前厚度与排水箱涵1顶部混凝土结构层竣工时的设计厚度进行比较，两者差值越大，则表明腐蚀程度越严重。
实施例3：如图7、8、9所示，本实施例具体涉及一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，该无损检测方法主要利用三维超声成像仪11实现对排水箱涵1上相对应结构层内表明腐蚀情况的检测，具体包括以下步骤：
（1）如图7、8所示，在大型排水箱涵1的顶部混凝土结构层外表面上布置若干条检测测线4；检测测线4可以单独或同时布置于排水箱涵1的上表面和两侧面上，本实施例中的各条检测测线4具体是布置于排水箱涵1的上表面上，且各检测测线4之间相互平行，相邻检测测线10之间的间距为0.1m。
需要说明的是，检测测线4在布置角度上有两种方式，其中一种布置方式是使检测测线4与排水箱涵1内钢筋的夹角为80°-90°之间或0°-10°之间，如图7所示，此处的钢筋是指主筋2或箍筋3；另一种布置方式是使检测测线4与排水箱涵1内钢筋夹角为0°-180°之间，如图8所示，此处的钢筋是指主筋2或箍筋3；两种检测测线4的布置方式皆可使用，但相较之下，第一种检测测线4的布置方式效果更佳；如图7所示，本实施例中检测测线4在布置时与排水箱涵1内的主筋2或箍筋3之间的夹角呈80°-90°；
（2）除去排水箱涵1表面上各测点位置处的浮尘、残渣，尽量保证接触面的平整；在某一检测测线4的首个测点位置处布置三维超声成像仪11并进行检测，三维超声成像仪11上共布置有48个超声波探头12，每4个超声波探头12组成一排，共计12排；需要说明的是，本实施例中的超声波探头12采用的是超声波收发探头，可进行超声波的发射和接收，频率为25kHz-85kHz；
具体的检测过程是：三维超声成像仪11中的一排超声波探头12向排水箱涵1中的混凝土结构内部发射超声波信号，当超声波信号到达排水箱涵1的顶部混凝土结构层内表面与排水箱涵1内部污水或空气分界面时产生超声波反射信号，将会产生超声波反射信号并由三维超声成像仪11中所述一排超声波探头12右边单侧剩余排的超声波探头12接收并加以储存；
之后，将三维超声成像仪11沿检测测线4移动且每间隔10-30cm进行一次检测；
（3）按照步骤（2），如此往复，利用三维超声成像仪11依次完成所有检测测线4上的检测，并获得所有检测测线4上的超声波反射信号，在经主机的数据处理之后可获得三维超声成像法成果图，包括剖面数据、平面数据或是三维数据；通过分析该三维超声成像法成果图（图像中排水箱涵1的顶部混凝土结构层内表面表现为强反射特征），获知排水箱涵1顶部混凝土结构层的当前厚度，之后将所检测到的当前厚度与排水箱涵1顶部混凝土结构层竣工时的设计厚度进行比较，两者差值越大，则表明腐蚀程度越严重。
实施例4：如图1-9所示，本实施例具体涉及一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，该无损检测方法依次利用实施例1-3中的超声映像装置7、地质雷达8以及三维超声成像仪11的无损检测方法对排水箱涵1上相对应的混凝土结构层进行厚度检测，并将按照实施例1-3中操作后分别所获得的数据进行综合修正，以最终获得排水箱涵1上相对应的混凝土结构层内表面的腐蚀情况。

Claims (10)

1.一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，其特征在于所述无损检测方法包括以下步骤：在所述排水箱涵的表面布置至少一条检测测线；利用超声映像装置、地质雷达、三维超声成像仪中的一种或多种组合沿所述检测测线移动以对所述检测测线下方所述排水箱涵相对应的结构层当前厚度进行检测，通过将所述结构层的当前厚度与所述结构层的设计厚度进行比较，以确定所述排水箱涵相对应的所述结构层内表面上的腐蚀情况。
2.根据权利要求1所述的一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，其特征在于所述检测测线在布置时与所述排水箱涵中的主筋或箍筋呈80°-90°的夹角。
3.根据权利要求1所述的一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，其特征在于所述检测测线在布置时与所述排水箱涵中的主筋或箍筋呈0°-180°的夹角。
4.根据权利要求1所述的一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，其特征在于所述检测测线布置于所述排水箱涵的上表面、两侧面上的一处或多处。
5.根据权利要求1所述的一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，其特征在于所述超声映像装置的无损检测方法为：将由超声波发射探头和超声波接收探头组合而成的所述超声映像装置布置于所述检测测线的首个测点上，利用所述超声映像装置对所述测点处的所述排水箱涵进行检测，所述超声波发射探头向所述排水箱涵内发射超声波信号，所述超声波接收探头接收来自所述排水箱涵上所述结构层内表面与所述排水箱涵内部污水或空气分界面之间的超声波反射信号；沿所述检测测线依次完成其上其余测点位置处的检测，所获得的所述超声波反射信号经数据处理后获得超声映像法剖面图；通过所述超声映像法剖面图获知所述排水箱涵相对应的结构层当前厚度，并与所述结构层的设计厚度进行比较，以确定所述排水箱涵相对应的所述结构层内表面上的腐蚀情况。
6.根据权利要求5所述的一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，其特征在于所述超声映像装置由所述超声波发射探头和所述超声波接收探头以固定间距组合构成，在进行检测时，所述超声波发射探头和所述超声波接收探头之间的连线中点位于所述测点上。
7.根据权利要求1所述的一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，其特征在于所述地质雷达的无损检测方法为：将由发射天线和接收天线组合而成的所述地质雷达布置于所述检测测线的首个测点上，利用所述地质雷达对所述测点处的所述排水箱涵进行检测，所述发射天线向所述排水箱涵内发射高频电磁波信号，当所述高频电磁波信号到达所述排水箱涵上所述结构层内表面与所述排水箱涵内部污水或空气分界面时产生高频电磁波反射信号并由所述接收天线接收；沿所述检测测线依次完成其上其余测点位置处的检测，所获得的所述高频电磁波反射信号经数据处理后获得地质雷达法剖面图；通过所述地质雷达法剖面图获知所述排水箱涵相对应的结构层当前厚度，并与所述结构层的设计厚度进行比较，以确定所述排水箱涵相对应的所述结构层内表面上的腐蚀情况。
8.根据权利要求7所述的一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，其特征在于所述地质雷达由所述发射天线和所述接收天线以固定间距组合构成，在进行检测时，所述发射天线和所述接收天线之间的连线布置于所述测点上。
9.根据权利要求1所述的一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，其特征在于所述三维超声成像仪的无损检测方法为：将所述三维超声成像仪布置于所述检测测线上，所述三维超声成像仪上布置有至少两排超声波探头；利用所述三维超声成像仪依次对各条所述检测测线进行检测获得超声波反射信号，并将所述超声波反射信号进行数据处理获得三维超声成像法成果图，通过所述三维超声成像法成果图获知所述排水箱涵上相对应的所述结构层当前厚度，并与所述结构层的设计厚度进行比较，以确定所述排水箱涵上相对应的所述结构层内表面上的腐蚀情况。
10.根据权利要求9所述的一种用于大型排水箱涵结构内侧腐蚀检测的无损检测方法，其特征在于所述三维超声成像仪对所述检测测线进行检测的方法为：在所述检测测线上的首个测点位置处布置所述三维超声成像仪，所述三维超声成像仪中所述一排超声波探头单侧的其余排所述超声波探头向所述排水箱涵内发射超声波信号，当所述超声波信号到达所述排水箱涵的所述结构层内表面与所述排水箱涵内部污水或空气分界面时产生超声波反射信号，并由所述三维超声成像仪中其余排的所述超声波探头接收以获得所述超声波反射信号；待完成所述首个测点处的检测之后，沿所述检测测线移动所述三维超声成像仪且每间隔设定距离进行一次检测。
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