CN116184401A - 一种用于工程质量检验的系统及方法 - Google Patents

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CN116184401A CN202310451121.7A CN202310451121A CN116184401A CN 116184401 A CN116184401 A CN 116184401A CN 202310451121 A CN202310451121 A CN 202310451121A CN 116184401 A CN116184401 A CN 116184401A
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Abstract

本发明公开了一种用于工程质量检验的系统及方法，属于质量检测技术领域，利用脉冲探地雷达对桩基进行探测，选取一个测点并接收回波信号，以该测点为端点选择一条直线，并以相等距离进行探测，对测量的信号进行处理，并对介质层折射点补偿，求每道回波在每个像素点值的关联信息，根据像素点值对桩基进行成像，对桩基图像的水平切片上的隐患区域进行识别，利用离群点聚类将异常区域消除，对隐患区域的主范围进行边界线提取，再通过相邻边界线的点云线性差值实现桩基三维缺陷成像，有效地提升检测效率与精度。

Description

一种用于工程质量检验的系统及方法
技术领域
本发明属于质量检测技术领域，具体的说是一种用于工程质量检验的系统及方法。
背景技术
桩基础是建设工程中重要的基础类型，桩基础工程的质量决定建筑主体结构的可靠性、安全性。桩基础是建设工程中重要的基础类型，因此，桩基质量检测显得特别重要。桩基工程质量检测主要包括工程结构成孔质量检查、桩结构的承载能力、桩结构的完整性等几个方面。钻孔检测法、冲击回波法、低应变反射波法、弱电磁法、静力触探法、超声波检测技术、激光无损检测技术等桩基工程质量检测方法各有特点。为提高桩基工程质量检测的效率和准确性，须结合桩基施工的实际情况，选择恰当的检测方法，并对检测结果进行综合评价，保证检测结果的客观性。
三维地质雷达具有探测速度快和图像直观的优点，是当前桩基隐伏空洞检测的有效手段，三维地质雷达对桩基隐患的智能识别，能有效提升检测效率与精度。
如授权公告号为CN108956766B的中国专利公开了一种桩基质量检测方法，包括如下步骤：（1）使用勘探钻头在桩基一定距离的位置进行钻孔；（2）将第二钻身从勘探钻头取出，形成第一钻身上部与土层之间的空间；（3）将检波器放置于第一钻身与所述土层之间的空间的特定深度；（4）将检波器固定于土层侧面；（5）激振源发出激振波，通过检波器检测激振波信号，数据采集系统采集检波器信号；（6）将检波器从其固定位置去除；（7）重复步骤（3）~（6），直到检波器到达第一钻身下部的顶部；（8）根据数据采集系统的数据，确定桩基缺陷的位置。
如授权公告号为CN113605469B的中国专利公开了一种桩基质量检测系统，包括：待检测桩基；两根声测管，且两根声测管对称分布于所述待检测桩基的两侧；设置于其中一根声测管内的第一超声探头和第二超声探头，且第一超声探头位于第二超声探头下方；设置于另一根声测管内的第一超声波传感器和第二超声波传感器，所述第二超声波传感器位于第一超声波传感器下方，且第一超声波传感器检测所述第一超声探头发射的第一频率超声波，第二超声波传感器检测所述第二超声探头发射的第二频率超声波；分别与两根声测管相对应的下放组件，且两个下放组件同步实现第一超声探头和第二超声探头、第一超声波传感器和第二超声波传感器在两根声测管内的等距下放。现有技术无法对桩基的缺陷进行成像，检测精度较低，探测速度慢。
发明内容
本发明利用脉冲探地雷达对桩基进行探测，选取一个测点并接收回波信号，以该测点为端点选择一条直线，并以相等距离进行探测，对测量的信号进行处理，并对介质层折射点补偿，求每道回波在每个像素点值的关联信息，根据像素点值对桩基进行成像，对桩基图像的水平切片上的隐患区域进行识别，利用离群点聚类将异常区域消除，对隐患区域的主范围进行边界线提取，再通过相邻边界线的点云线性差值实现桩基三维缺陷成像，有效地提升检测效率与精度。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种用于工程质量检验的方法，包括以下步骤：
步骤S1：利用脉冲探地雷达对桩基进行探测，选取一个测点并接收回波信号，以该测点为端点选择一条直线，并以相等距离进行探测，对测量的信号进行处理；
步骤S2：对介质层折射点补偿，求每道回波在每个像素点值的关联信息，对桩基进行成像；
步骤S3：对桩基图像的水平切片上的隐患区域进行识别，利用离群点聚类将异常区域消除；
步骤S4：对隐患区域的主范围进行边界线提取，再通过相邻边界线的点云线性差值实现桩基三维缺陷成像。
具体的，所述步骤S1的具体方法为：
步骤S101：选取桩基柱体上表面一个测点A，通过探地雷达探测并接收回波信号；
步骤S102：以测点A为端点，选择一条直线B，进行探测并接收回波信号；
步骤S103：将B作为整体元素进行相等距离探测和接收回波信号，得到桩基的整体回波信号。
具体的，所述步骤S2的具体方法为：
步骤S201：设定脉冲探地雷达发射信号为
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一种用于工程质量检验的系统，包括：
脉冲探地雷达，用于发射脉冲雷达信号；
数据采集模块，用于采集发射脉冲雷达信号作用于桩基时，反射回来的信号；
数据处理模块，用于处理接收回来的雷达信号，识别隐患区域，利用离群点聚类将异常区域消除，对隐患区域的主范围进行边界线提取，再通过相邻边界线的点云线性差值实现桩基三维缺陷成像；
显示模块，用于显示桩基三维缺陷图像。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明提出了一种用于工程质量检验的系统，并进行了架构、运行步骤和流程上的优化改进，系统具备流程简单，投资运行费用低廉，生产工作成本低的优点，在原有检验系统的基础上提高了检验效果。
本发明利用脉冲探地雷达对桩基进行探测，选取一个测点并接收回波信号，以该测点为端点选择一条直线，并以相等距离进行探测，对测量的信号进行处理，并对介质层折射点补偿，求每道回波在每个像素点值的关联信息，根据像素点值对桩基进行成像，对桩基图像的水平切片上的隐患区域进行识别，利用离群点聚类将异常区域消除，对隐患区域的主范围进行边界线提取，再通过相邻边界线的点云线性差值实现桩基三维缺陷成像，有效地提升检测效率与精度。
3、本发明有效地提升了桩基检测效率与精度，对桩基制造和安装具有非常重大的现实意义。
附图说明
图1为本发明一种用于工程质量检验的方法流程图；
图2为本发明的桩基检测三维缺陷图像；
图3为本发明一种用于工程质量检验的系统示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
请参阅图1和图2，本发明提供的一种实施例：一种用于工程质量检验的方法，其包括以下步骤：
步骤S1：利用脉冲探地雷达对桩基进行探测，选取一个测点并接收回波信号，以该测点为端点选择一条直线，并以相等距离进行探测，对测量的信号进行处理；
该步骤详细说明：为了便于后期的成像处理，需要对脉冲探地雷达回波中的地表反射波进行去除。由于探地雷达接收到的地表反射波具有振幅高、相邻测点的双程走时差异较小等特点，因此可以直接在时域信号中对地表反射波进行去除。常用的时域去除地表反射波的方法有：时间窗法和减均值滤波法。时间窗法适用于对非浅埋目标的回波处理，其原理是对接收信号的前方进行置零处理。减均值滤波法适用于平面介质层探测场景，其原理是回波信号中的每个元素减去该行的平均值。
步骤S2：对介质层折射点补偿，求每道回波在每个像素点值的关联信息，对桩基进行成像；
步骤S3：对桩基图像的水平切片上的隐患区域进行识别，利用离群点聚类将异常区域消除；
步骤S4：对隐患区域的主范围进行边界线提取，再通过相邻边界线的点云线性差值实现桩基三维缺陷成像。
步骤S1的具体方法为：
步骤S101：选取桩基柱体上表面一个测点A，通过探地雷达探测并接收回波信号；
步骤S102：以测点A为端点，选择一条直线B，进行探测并接收回波信号；
步骤S103：将B作为整体元素进行相等距离探测和接收回波信号，得到桩基的整体回波信号。
步骤S2的具体方法为：
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桩基工程成孔质量检查的主要内容有：（1）成桩孔孔径检查。不同项目工程质量要求和施工的地质环境存在较大差异，需要布设的成桩孔孔径也不同，应根据施工规划检查孔径，避免因孔径过大或过小而影响桩基结构承载力和受压能力的发挥，防止出现返工现象，达到控制施工成本的目的。（2）成孔的统一检查。根据施工技术规程的要求，桩基成孔孔径应保持相同，并且要保证灌注桩的钻孔都要符合施工要求，保证混凝土浇筑顺畅，提高施工效率，节约混凝土。（3）成桩的倾斜度检查。施工地质环境复杂多变，在钻机钻孔时不可避免地会遭遇裂缝、碎石等地质结构，这类地质结构的出现会大大增加钻机钻杆倾斜度，产生倾斜偏差，影响桩基受压能力。因而，必须选择超声波成孔成槽检测仪等设备检测倾斜度，控制倾斜偏差。（4）桩底检查。桩底是桩基的基础，若桩底沉渣厚度无法满足施工标准，将会大大影响成桩的效果。如果桩底较薄，可以适当增加桩基长度来改善结构的承载力。
对桩基的其他检测：（1）桩结构的承载能力。目前，城市建筑中高层建筑和超高层建筑越来越普遍，但高度增加也意味着建筑需要承载的负荷也在增加，根据相关研究发现，当建筑增加一层时，地下结构的单位面积负荷量高达2100kN。其中，桩基结构是主要的受压结构，检测桩基结构的承载力是桩基工程质量检测的重点。一般情况下，桩基结构的承载力检测需要用到静荷载试验或者是动荷载试验，采用不同的检测方式，执行标准和评判体系也不一样，如静荷载试验单桩基的承载力必须达到已有承压材料质量的1.2倍；（2）桩结构的完整性。现阶段，桩基结构主要是由混凝土浇筑制作而成，如果混凝土制备或浇筑时出现问题，那么整个桩基结构的施工质量都会受到影响，如混凝土浇筑速度过快会导致桩基结构缺失的问题。基于此，在进行桩基工程质量检测时，必须加强对桩基结构完整性的检测，但往往桩基结构都深埋于地下，无法直接用肉眼的方法来观测其完整性。因而，在总结桩基工程检测经验的基础上，可根据施工实际选择相应的检测方法，如低应变动检测法、射线检测法等等。另外，在收集、整理和分析数据的时候，应采用相应的数据分析模型来分析数据，排除干扰因素，提高数据分析的客观性，保证桩基工程质量检测的可靠性。
请参阅图3，本发明提供的另一种实施例：一种用于工程质量检验的系统，包括：
脉冲探地雷达，用于发射脉冲雷达信号；
数据采集模块，用于采集发射脉冲雷达信号作用于桩基时，反射回来的信号；
数据处理模块，用于处理接收反射回来的雷达信号，识别隐患区域，利用离群点聚类将异常区域消除，对隐患区域的主范围进行边界线提取，再通过相邻边界线的点云线性差值实现桩基三维缺陷成像；
显示模块，用于显示桩基三维缺陷图像。
本领域普通技术人员可以理解,以上所述仅为发明的优选实施例而已,并不用于限制发明,尽管参照前述实施例对发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内所做的修改、等同替换等均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种用于工程质量检验的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：利用脉冲探地雷达对桩基进行探测，选取一个测点并接收回波信号，以该测点为端点选择一条直线，并以相等距离进行探测，对测量的信号进行处理；
步骤S2：对介质层折射点补偿，求每道回波在每个像素点值的关联信息，对桩基进行成像；
步骤S3：对桩基图像的水平切片上的隐患区域进行识别，利用离群点聚类将异常区域消除；
步骤S4：对隐患区域的主范围进行边界线提取，再通过相邻边界线的点云线性差值实现桩基三维缺陷成像。
2.如权利要求1所述的用于工程质量检验的方法，其特征在于，所述步骤S1的具体方法为：
步骤S101：选取桩基柱体上表面一个测点A，通过探地雷达探测并接收回波信号；
步骤S102：以测点A为端点，选择一条直线B，进行探测并接收回波信号；
步骤S103：将B作为整体元素进行相等距离探测和接收回波信号，得到桩基的整体回波信号。
3.如权利要求2所述的用于工程质量检验的方法，其特征在于，所述步骤S2的具体方法为：
步骤S201：设定脉冲探地雷达发射信号为
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4.如权利要求3所述的用于工程质量检验的方法，其特征在于，所述步骤S3的具体方法为：
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Figure QLYQS_29
表示为：
Figure QLYQS_30
，
其中，x，y表示像素点坐标，灰度值255表示白色，灰度值0表示黑色，a和b表示设定的灰度值的阈值，
Figure QLYQS_31
，
Figure QLYQS_32
，/>
Figure QLYQS_33
表示雷达波波长，/>
Figure QLYQS_34
表示桩基的介电常数，/>
Figure QLYQS_35
表示桩基深度；
步骤S302：设定桩基雷达图像样本中有
Figure QLYQS_36
个点，计算每个点与其余/>
Figure QLYQS_37
个点的欧几里得距离/>
Figure QLYQS_38
，计算公式为：
Figure QLYQS_39
，
其中，
Figure QLYQS_40
与/>
Figure QLYQS_41
表示不同的样本点x轴坐标；
步骤S303：选取样本点
Figure QLYQS_42
与其余点的所有距离/>
Figure QLYQS_43
中/>
Figure QLYQS_44
个最值，计算出/>
Figure QLYQS_45
个距离的平均距离/>
Figure QLYQS_46
；
步骤S304：设定距离阈值为
Figure QLYQS_47
，当/>
Figure QLYQS_48
时，标记该点并删除该点。
5.如权利要求4所述的用于工程质量检验的方法，其特征在于，所述步骤S4的具体方法为：
步骤S401：设定坐标
Figure QLYQS_49
值最小和/>
Figure QLYQS_50
值最小的点为初始点/>
Figure QLYQS_51
，圆的直径为/>
Figure QLYQS_52
；/>
步骤S402：选取
Figure QLYQS_55
值最大的点为点/>
Figure QLYQS_58
，将/>
Figure QLYQS_62
的/>
Figure QLYQS_53
邻域的所有的点选为/>
Figure QLYQS_56
候选点，满足
Figure QLYQS_59
时，/>
Figure QLYQS_61
表示/>
Figure QLYQS_54
的坐标点，/>
Figure QLYQS_57
为符合条件的边界点/>
Figure QLYQS_60
；
步骤S403：循环步骤S402，直至找不到新的边界点为止，连接每个边界点，形成一个水平不规则图形，以相同的方法对竖直方向成像，得到桩基三维缺陷图像。
6.一种用于工程质量检验的系统，其特征在于，包括：
脉冲探地雷达，用于发射脉冲雷达信号；
数据采集模块，用于采集发射脉冲雷达信号作用于桩基时，反射回来的信号；
数据处理模块，用于处理接收回来的雷达信号，识别隐患区域，利用离群点聚类将异常区域消除，对隐患区域的主范围进行边界线提取，再通过相邻边界线的点云线性差值实现桩基三维缺陷成像；
显示模块，用于显示桩基三维缺陷图像。
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