公路隧道衬砌表观病害的快速检测技术论述与展望.pdf
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1、四川建筑第43 卷第4期岩土工程与地下工程公路隧道衬砌表观病害的快速检测技术论述与展望唐飞(四川川高工程技术咨询有限责任公司,四川成都6 1 0 0 41)【摘要】衬砌裂缝、渗漏水等表观病害是影响隧道安全的主要因素,也是隧道检测的主要分项指标。传统的隧道检测以现场人工观察为主,其检测效率低、安全风险大,且受人为主观因素影响大,难以满足目前大量长及特长隧道的快速普查工作。公路隧道快速检测系统集成了快速检测和病害自动化识别等技术特点,且具有不干扰交通和降低现场检测风险等明显优势,在隧道定期检查与安全风险监测中具有良好的应用价值。【关键词】衬砌裂缝;渗漏水;快速检测;病害自动化识别;安全风险监测【中
2、图分类号】U457*.20 引 言随着西部大开发战略的实施,公路建设的重点已经开始向西部山区转移,山区高速公路隧道一般较长且数量众多,同时山区水文地质、气候条件复杂,隧道病害也较突出。传统的人工检测方式需进行交通管制,耗费时间长、劳动强度大、安全风险高、检测效率低,对隧道运营管理影响大。公路隧道快速检测系统以无损检测方式,按正常行车速度经过隧道,即可对隧道进行动态连续检测,其检测速度为0 8 0 km/h,里程定位精度不大于0.0 5%衬砌裂缝最小检测宽度为0.2 mm,图像拼接效率每天大于2 0 0 km,病害识别效率每人每天大于10 km。该系统具有检测速度快,不中断隧道内的正常交通,大幅
3、度提高了检测效率,降低了现场检测安全风险,避免了因传统检测方式封闭交通带来的不利影响和损失。1公路隧道快速检测系统1.1系统构成公路隧道快速检测系统硬件部分以中型卡车作为车载平台。在平台后部方舱安装有供电及控制系统。平台中部安装有旋转支架,支架上集成了以激光扫描仪、CCD相机阵列及LED照明阵列为主的采集系统2 。平台前部驾驶室安装有发电机控制面板、支架旋转控制开关和平板电脑采集终端。左后轮上安装有记录里程的DMI编码器(图1)。牵引车传感器支架测量机柜倒车后视摄像头发电机备份工作轮登舱门测距机登舱梯图1 公路隧道快速检测系统硬件构成软件部分包括图像拼接系统、病害识别系统和数据管理系统。图像拼
4、接系统完成图像融合和配准,病害识别系统辨别出病害类型并提取其长度、面积和宽度信息,数据管理系【文献标志码】A统可一键导出病害明细表、病害分布展布图和隧道检测报告(图2)。公路隧道快速检测系统供电及控制系统采集系统图像拼接系统病害识别系统数据管理系统图2 公路隧道快速检测系统构成1.2工作流程公路隧道快速检测系统以不高于8 0 km/h的行驶速度经过隧道时,安装在旋转支架上的1 6 台CCD工业相机在LED光源补偿下,沿隧道环向采集从边墙至拱顶的一组共计16张衬砌表面碎片图像,每相邻两个相机的采集视场重叠至少1 0%,所有相机视场总和能覆盖超过半幅的隧道断面。沿隧道纵向上每0.4m采集一组断面图
5、像。同时,装载在旋转支架上的激光扫描仪,以系统前进方向为运动维,激光扫描平面垂直与于前进方向,激光扫描仪发出的激光以螺旋线方式对隧道表面进行全断面扫描,以获取隧道衬砌轮廓的激光点云信息,并通过解算得到隧道衬砌表面的三维坐标。安装于左后轮上的DMI编码器通过记录车轮周长和旋转圈数计算检测里程,系统每经过隧道一次可采集半幅衬砌图像,将旋转支架1 8 0,可采集另外半幅隧道衬砌图像。采用图像融合技术,消除相邻相机图像的重叠部分,将所有碎片图像拼接为具有三维坐标信息的隧道衬砌全景图像,通过自动化GPS空调储存柜识别技术结合人工辅助在图像中识别出衬砌裂缝、渗漏水等表观病害,并一键导出病害数据明细表、病害
6、分布展布图与隧道检测报告3 (图3 图5)。2检测内容与病害信息提取公路隧道快速检测系统能同时检测衬砌裂缝、渗漏水、定稿日期 2 0 2 2 -0 5 -1 8【基金项目四川省交通运输科技项目(项目编号:2 0 2 1-c-02)作者简介 唐飞(1 9 8 9 一),男,硕士,工程师,从事隧道检测工作。127岩土工程与地下工程图3 公路隧道快速检测系统现场作业00080000009009景观影像隧道衬砌实时影像图4公路隧道快速检测系统采集界面超车道检测左边墙启动供电及控制系统停车道检测右边墙图5 公路隧道快速检测系统工作流程表面剥落、内装饰破损、检修道盖板破损和交通标志标线等表观病害,图6 为
7、某隧道人工检测和公路隧道快速检测系统的采集图像对比,两者在里程桩号、长度和宽度信息上均能基本对应,验证了公路隧道快速检测系统图像采集和拼接处理的准确性。四川建筑第43 卷第4期隧道的土建结构进行定期检查和技术状况评定,主要检查内容有:洞口(1 5%);洞门(5%);衬砌裂缝和渗漏水(40%);路面(1 5%);检修道(2%);排水系统(6%);内装饰(2%);吊顶及预埋件(1 0%);交通标志标线(5%)5。目前公路隧道快速检测系统可检测的分项指标有:衬砌裂缝和渗漏水、检修道、内装饰以及交通标志标线。路面病害可通过路面检测系统获取基础数据。洞口、洞门、排水系统和吊顶及预埋件病害主要依靠人工快速
8、巡查方式检测6 。激光扫描仪数据依托公路隧道快速检测系统、路面检测系统和人工巡查即可实现公路隧道土建结构所有分项指标的快速测7 3.1.2评定及应用根据式(3):JCCI=10 1-Z i(对公路隧道土建结构进行技术状况的评定5 。如成巴高速祈雨山隧道上行衬砌分项状况值为2,结合其他分项状图像拼接一病害识别一导出病害信息JGCI况值计算得到该隧道土建结构技术状况评分为7 4.5 0,评定为2 类隧道(表1)。表1祈雨山隧道衬砌病害统计缺陷缺陷长度裂缝宽面积桩号标度位置类型L/m度d/mmS/m2K130+906左边墙纵缝4.34K130+908拱顶环缝1.76K130+908右边墙纵缝10.7
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