結構雷達助力箱涵結構質(zhì)量探測

市政箱涵是城市建設中的重要設施，承擔著(zhù)排水、通行等多重功能，對于保障城市交通順暢、預防內澇災害具有關(guān)鍵作用。定期的維護檢測，可及時(shí)發(fā)現并解決潛在的安全隱患，防止因結構損傷或缺陷導致的安全事故。

近日，受邀對上海某路段的市政箱涵進(jìn)行內部結構檢測以排查安全隱患，通過(guò)采用結構雷達對于電力箱涵的頂端、墻面以面積形式的測試，以進(jìn)行結構質(zhì)量的摸查。我們以其中一處測試位置的墻體進(jìn)行結構雷達對于鋼混結構質(zhì)量測試的說(shuō)明。

檢測工具及挑選原因

6通道結構雷達GP8100，憑借先進(jìn)的步進(jìn)頻率連續波調制雷達技術(shù)，實(shí)現了從400兆赫茲至4000兆赫茲的寬頻覆蓋，在兼顧探測深度的同時(shí)可獲得良好圖像分辨率，非常適用于大面積掃描。其優(yōu)勢體現在：

有6通道，一次掃描即可獲得6次測線(xiàn)結果，且一次掃描可以將6組天線(xiàn)結果直接拼道成像；

擁有超ji線(xiàn)掃和網(wǎng)格掃描等多種掃描模式，既可以一次性多通道成像采集也可以大面積進(jìn)行掃描，根據應用現場(chǎng)需求靈活調整；

超ji線(xiàn)掃顯示采用分屏模式，將雷達波信號和拼道信號可一一對應；

網(wǎng)格掃描工作可分多次完成。

應用案例

應用GP8100的網(wǎng)格掃描模式，掃描間隔30 cm，掃描面積為450*120 cm。在檢測墻體畫(huà)好相對應的網(wǎng)格掃描線(xiàn)，隨后根據應用程序提示進(jìn)行相對應掃描線(xiàn)采集。

掃描結果為掃描區域面積的時(shí)間切片視圖，可以全面觀(guān)察到這個(gè)面積內鋼筋的布局和分布。

通過(guò)時(shí)間切片視圖，我們可以觀(guān)察鋼筋信號在深度切片中的成像，以分析其在不同深度上的走向和空間排布。GP8100的軟件可直接現場(chǎng)進(jìn)行三維結構反演，使得墻體的結構特征得以以三維形態(tài)直觀(guān)地展示。

任一視圖都可以明顯觀(guān)察到首層鋼筋和二層鋼筋的分布。首層鋼筋存在一定錯位，可清晰獲知鋼筋鋪陳時(shí)候的工藝。最重要的是，首層鋼筋右上角鋼筋在深度切片上是最晚顯現的，說(shuō)明該位置區域的信號存在下沉特征。

橫向掃描線(xiàn)都存在鋼筋信號下沉的特征，擷取橫向掃描線(xiàn)12做說(shuō)明。

橫向掃描線(xiàn)12

可以看到縱向鋼筋信號顯示深度從3.6 cm至掃描線(xiàn)195 cm處開(kāi)始下沉至12.5 cm。鋼筋信號幅值隨深度增大而下降。懷疑可能腐蝕情況或鋼筋深度方向錯位。前半段還可以觀(guān)察到二層鋼筋信號，自下沉厚則無(wú)法觀(guān)察到二層鋼筋信號的顯示。

縱向掃描線(xiàn)都存在鋼筋信號下沉的特征，擷取縱向掃描線(xiàn)3和11做說(shuō)明。

掃描線(xiàn)3

掃描線(xiàn)11

通過(guò)兩條掃描線(xiàn)信號信噪比可以看出，左側信號更為干凈，鋼筋信號顯示更加完整。3號掃描線(xiàn)鋼筋信號顯示深度均在5.0 cm左右，11號掃描線(xiàn)鋼筋信號顯示深度為9.4 cm至13.0 cm。

數據后處理

我們利用了GPR Insights的質(zhì)量地圖映射功能進(jìn)行了AI質(zhì)量分析。通過(guò)一鍵操作，我們生成了質(zhì)量地圖，并發(fā)現墻體的右上角區域存在質(zhì)量薄弱的問(wèn)題——這可能與首層鋼筋以上位置的老化現象有關(guān)。

結合時(shí)間切片視圖和質(zhì)量地圖的疊加觀(guān)察，我們推測該區域鋼筋信號的下沉和反射幅值下降可能與箱涵環(huán)境的普遍含水狀態(tài)有關(guān)。一方面含水造成混凝土中的介電常數變化，另一方面腐蝕可能引起的離子析出至混凝土中和并造成鋼筋本身介電常數常數下降，共同導致了信號下沉和反射幅值下降的信號。