CN110130414A - 一种检测地下连续墙成墙质量的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种检测地下连续墙成墙质量的方法，利用红外热像检测技术具有非接触、远距离、实时、快速、等优点测量地下连续墙体的导热系数，以墙体的导热系数为依据进行地下连续墙成墙质量的检测。克服了目前声波透射法不能随机检测的缺陷以及钻孔取芯法可能破坏地下连续墙体的缺点，达到了非接触无损伤检测的目的。

Description

一种检测地下连续墙成墙质量的方法

技术领域

本发明涉及检测领域，具体地涉及一种检测地下连续墙成墙质量的方法。

背景技术

近年来，随着我国国民经济的发展以及人民生活水平的不断提高，大中城市的交通状况日渐紧张，道路交通条件不断恶化，因此发展城市公共交通、缓解交通拥挤是当前大中城市迫切需要解决的问题。地铁因运量大、速度快、无污染及避免城市地面拥挤和充分利用城市地下空间等其它交通工具不能比拟的特点而受到大中城市的青睐。轨道交通地下车站多采用明挖法实施，地下连续墙越来越多地被用作地下车站深基坑的围护结构。地下连续墙是基础工程在地面上采用一种挖槽机械，沿着深开挖工程的周边轴线，在泥浆护壁条件下，开挖出一条狭长的深槽，清槽后，在槽内吊放钢筋笼，然后用导管法灌筑水下混凝土筑成一个单元槽段，如此逐段进行，在地下筑成一道连续的钢筋混凝土墙壁，作为截水、防渗、承重、挡水结构。因此地下连续墙施工质量问题关系到地下车站主体结构施工期间的安全性和运营期间的耐久性，一直广受业内关注。因设计和施工等各方面的原因，地下连续墙墙体经常会出现局部结构缺陷和渗漏，必须进行特别修补和渗漏处理，以保证地下结构的设计安全和使用寿命。地下连续墙采用泥浆护壁，水下浇筑混凝土，易出现各种缺陷，从产生缺陷的部位可分为墙体表面缺陷、槽段接头缺陷和墙体结构损伤三大类。墙体表面缺陷墙体表面缺陷通常有墙体表面露筋、局部夹泥孔洞、混凝土超浇突出等。局部区域表面露筋产生的主要原因有淤泥和砂层浇筑过程中的轻微缩孔或塌孔。槽段接头缺陷地下连续墙由于施工工艺原因，其槽段接头位置常存在条状夹泥、局部夹泥而导致渗漏，槽段接头是最容易发生渗漏的部分。墙体结构损伤墙体结构损伤包括钢筋损伤和混凝土损伤两种类型。实际工程中如遇到成槽范围内有地下障碍物又无法清除时，为了保证钢筋笼的下放，需将钢筋笼切割掉一部分，再下放钢筋笼并浇筑混凝土，这使得连续墙结构钢筋局部受到损伤。混凝土质量问题，或混凝土浇筑过程中出现间断的时间过长，上部混凝土浇筑时下部混凝土已凝固，常导致墙体混凝土出现结构缺陷。

目前对地下连续墙成墙质量检测主要有以下几种方法：声波透射法，钻孔取芯法，探地雷达法。声波透射法要事先埋管，不能随机进行检测，而且是一种有损的检测方法。钻孔取芯法也是一种有损的检测方法，而且取芯时会损坏内部结构的完整性，钻孔取芯的成本也比较高。探地雷达对检测素混凝土地下连续墙来说是一种可靠的手段，但由于探地雷达检测的主要对象是低损耗的介质，而钢筋是高损耗介质，在这种介质中电磁波很难透过。

因此，目前本领域技术人员迫切需要一种兼顾经济、高效、随机实施、非接触无损伤测试的方法来进行地下连续墙成墙质量的检测。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术存在的问题，提供一种检测地下连续墙成墙质量的方法。

本发明的一种检测地下连续墙成墙质量的方法，包括下列步骤：

S1：在待测地下连续墙的前方设置热源，通过所述热源对所述地下连续墙加热以使所述地下连续墙升温；S2：放置红外热像仪于所述地下连续墙的正前方，所述地下连续墙升温后向外辐射红外能量，所述红外热像仪连接具有计算储存功能的显示装置，所述红外热像仪将采集的所述地下连续墙辐射的红外能量转变为全动态红外视频信号，再将所述全动态红外视频信号转换成电信号传输至所述显示装置后得到所述地下连续墙每个时刻的热像图，所述热像图能够显示所述地下连续墙表面温度场随时间变化的数据；S3：待所述地下连续墙温度升高完成后，所述红外热像仪停止加温；S4：在所述显示装置的最终热像图上取不同位置的点，并记录每个所取点在加热过程中温度随时间变化的数据；S5：将所述地下连续墙加热后温度随时间变化的数据依公式做无量纲后理论推算，得到的理论曲线，其所述公式为：其中u为无量纲温度，Bi为毕渥数，c_m为待定系数，β_m为超越方程的特征根且为正根；S6：假定导热系数，对S4步骤中所取点在同一时刻对应的温度取平均值后，将此时刻的平均值及加热的总时间代入S5步骤中的公式进行无量纲得出F₀-u曲线，与S5步骤中的理论F₀-u曲线进行比较分析，如此时刻的曲线与理论曲线相吻合时，则能够确定假定的导热系数，不吻合时，则重新假定导热系数，直至与理论曲线相吻合为止；S7：重复S1至S6的步骤，得出所述地下连续墙某一段的导热系数，之后通过比较各段的导热系数以检测地下连续墙成墙的质量。

优选的，所述热源使得所述地下连续墙的升高4-5度时，停止加温。

优选的，S4步骤中所取点的数量为3-5个。

本发明的有益效果在于，通过导热系数来判断地下连续墙成墙的质量，如果成墙质量高，这部分形成的连续的墙体，其热传导系数将是一定的，但是，如果在成墙质量不高的情况下，地下连续墙存在缺陷时，这部分地下连续墙会产生空隙从而导致空气进入，由于空气有隔热的作用，因此成墙的传热性能会发生改变，导致该段成墙的导热系数的降低，不同于其他部分的成墙的导热系数。因此，我们可以利用这个原理，从现场获取的热像图中反算出成墙的导热系数，利用地下连续墙的导热系数之间的差异来进行成墙质量的检验。

附图说明

图1是本发明的一种实施方式在测试时的结构示意图；

图2是本发明的一种实施方式的实施步骤流程示意图；

图3是本发明的一种实施方式在S4步骤中所测得的温度分布图；

图4是本发明的一种实施方式在S4步骤中所取点的温度随时间变化的曲线图；

图5是本发明的一种实施方式的测量曲线与理论曲线的位置关系图。

附图标记

1、热源 2、地下连续墙

3、红外热像仪 4、显示装置。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“内、外、前、后”通常是指参考附图所示的内、外、前、后。

根据本发明的一个方面，如图1至图5所示，包括下列步骤：

S1：在待测地下连续墙2的前方设置热源1，通过所述热源1对所述地下连续墙2加热以使所述地下连续墙2升温。

S2：设置红外热像仪3于待测所述地下连续墙2的正前方，所述地下连续墙2升温后向外辐射红外能量，所述红外热像仪3连接具有计算储存功能的显示装置4，所述显示装置可以采用现有技术中能够实现此功能的装置，如笔记本电脑。所述红外热像仪3将采集的所述地下连续墙2的红外能量转变为全动态红外视频信号，再将所述全动态红外视频信号转换成电信号传输至所述显示装置4后得到所述地下连续墙2每个时刻的热像图，所述热像图能够显示所述地下连续墙表面温度场随时间变化的数据。

S3：当待所述地下连续墙2的温度与未加热时所述地下连续墙2的温度相比升高一定温度后，停止对所述地下连续墙2加温，关闭热源1，优选的，所述热源1使得所述地下连续墙2的温度升高4-5度时，就足够达到检测效果。

S4：在所述显示装置4的最终热像图上取不同位置的点，并记录每个所取点在加热过程中温度随时间变化的数据，优选的，S4步骤中取点数量为3-5个，取点越多计算的精度越高。

S5：将所述地下连续墙2加热后温度随时间的变化依公式做无量纲后理论推算，这里所述的温度随时间的变化是指S4步骤中热像图中所取的不同位置的点的温度随时间的变化过程。得到的理论F₀-u曲线，其所述公式为：其中，Bi为毕渥数，β_m为超越方程的特征根且为正根，c_m为待定系数，F₀为无量纲时间，u为无量纲温度。进一步阐述Bi、β_m、c_m、F₀和u的关系公式：

Bi＝hδ/k

β_mcotβ_m＝-Bi

其中，h为对流系数，δ为待测墙体厚度，k为导热系数，T为待测墙体的温度，T₂为热源温度，T_∞为环境温度，a为热扩散系数，是导热系数的倒数，t为时间坐标。u与Bi，βm和cm系数有关，而这些系数都是导热系数的函数，因此当确定了导热系数k，也就确定了Bi，βm和cm。再对公式运用matlab编程，可得到理论上的F₀-u曲线。

S6：假定导热系数k，对S4步骤中所取点在同一时刻对应的温度取平均后，将此时刻的温度平均值及加热的总时间代入S5步骤中的公式进行无量纲，得出假定导热系数后的F₀-u曲线，与S5步骤中的理论F₀-u曲线进行比较分析，如此时刻无量纲后的数据曲线与理论推算曲线的线性比较吻合时，说明假定的导热系数最理想也最合理，即得到所述地下连续墙2的导热系数，反之，需要重新假定导热系数，直至无量纲后的数据与理论值相吻合为止，在确定导热系数。

S7：重复S1至S6的步骤，得出所述地下连续墙2某一段的导热系数，在测量每一段所述地下连续墙2的导热系数时，都要进行理论曲线和假设导热系数的曲线的比较，以得出每一段所述地下连续墙2对应的导热系数，然后再用每一段所述地下连续墙2的导热系数进行对比，通过比较各段的导热系数以检测地下连续墙成墙的质量。

另外，在检测所述地下连续墙成墙质量时，所述的红外热像仪3还应当满足以下的技术指标：

1.所述红外热像仪3的测量精度为所测最小温差为0.1℃。

2.其记录方式为实时数字记录。

3.空间分辨率小于2.0mrad(即100米的距离最小目标要大于20cm)以保证测量结果的精度。

本发明能够通过首先假定一个导热系数的方法，与理论曲线进行比较后反推出测量段所述地下连续墙的导热系数，再通过导热系数的对比来判断地下连续墙成墙的质量，如果成墙质量高，这部分形成连续的墙体，这部分的导热系数将是一定的，但是，如果在成墙质量不高的情况下，成墙内的空洞会由于空气的存在而阻止了热传导过程，导致导热系数降低，不同于其他部分的成墙的导热系数。因此可以对地下连续墙进行加热，并用红外热像仪观测热传导过程，并反算出导热系数，从而进行成墙质量的检验。本发明利用红外热像检测技术测量地下连续墙体的导热系数，具有非接触、远距离、实时、快速、等优点，以地下连续墙的导热系数为依据进行地下连续墙成墙质量的检测克服了目前声波透射法不能随机检测的缺陷以及钻孔取芯法可能破坏地下连续墙体的缺点，达到了非接触无损伤检测的目的。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种检测地下连续墙成墙质量的方法，其特征在于，包括下列步骤：

S1：在待测地下连续墙(2)的前方设置热源(1)，通过所述热源(1)对所述地下连续墙(2)加热以使所述地下连续墙(2)升温；

S2：放置红外热像仪(3)于所述地下连续墙(2)的正前方，所述地下连续墙(2)升温后向外辐射红外能量，所述红外热像仪(3)连接具有计算储存功能的显示装置(4)，所述红外热像仪(3)将采集的所述地下连续墙(2)辐射的红外能量转变为全动态红外视频信号，再将所述全动态红外视频信号转换成电信号传输至所述显示装置(4)后得到所述地下连续墙(2)每个时刻的热像图，所述热像图能够显示所述地下连续墙(2)表面温度场随时间变化的数据；

S3：待所述地下连续墙(2)温度升高完成后，所述红外热像仪(3)停止加温；

S4：在所述显示装置(4)的最终热像图上取不同位置的点，并记录每个所取点在加热过程中温度随时间变化的数据；

S5：将所述地下连续墙(2)加热后温度随时间变化的数据依公式做无量纲后理论推算，得到的理论F₀-u曲线，其所述公式为：

其中u为无量纲温度，Bi为毕渥数，c_m为待定系数，β_m为超越方程的特征根且为正根，F₀为无量纲时间；

S6：假定导热系数，对S4步骤中所取点在同一时刻对应的温度取平均值后，将此时刻的温度平均值及加热的总时间代入S5步骤中的公式进行无量纲得出F₀-u曲线，与S5步骤中的理论F₀-u曲线进行比较分析，如此时刻的曲线与理论曲线相吻合时，则能够确定假定的导热系数，不吻合时，则重新假定导热系数，直至与理论曲线相吻合为止；

S7：重复S1至S6的步骤，得出所述地下连续墙(2)某一段的导热系数，之后通过比较各段的导热系数以检测地下连续墙成墙的质量。

2.根据权利要求1所述的检测地下连续墙成墙质量的方法，其特征在于，所述热源(1)使得所述地下连续墙(2)的升高4-5度时，停止加温。

3.根据权利要求1所述的检测地下连续墙成墙质量的方法，其特征在于，S4步骤中所取点的数量为3-5个。