[实用新型]一种隧道衬砌结构密实性的检测装置

说明书

本实用新型涉及隧道结构检测技术领域，尤其是一种隧道衬砌结构密实性的检测装置，其特征在于：所述检测装置包括大激振锤、小激振锤、加速度传感器以及数据处理装置，所述加速度传感器通过耦合剂布置在隧道衬砌结构的测点之上，所述大冲击锤和所述小冲击锤的锤点均位于所述测点的一侧，所述加速度传感器数据连接所述数据处理装置，以将其所采集的应力波反射信号传输至所述数据处理装置。本实用新型的优点是：可精确判断隧道衬砌结构潜在的脱空区域，减少误判；装置简单合理，方便技术人员进行检测操作；适于推广。

技术领域

本实用新型涉及隧道结构检测技术领域，尤其是一种隧道衬砌结构密实性的检测装置。

背景技术

作为城市轨道交通的重要组成部分之一，地铁大大地缓解了城市客运交通，同时其所引起的频繁发生的各种安全事故及其带来的各种损失是值得深入研究的问题。现在国内外城市地铁建设都以前所未有的规模和速度发展着，越来越多的地铁线路投入运营。到2020年底，上海将形成总规模18条线路、总里程约800公里、500余座车站的庞大轨道交通路网。大部分地铁线路均位于地下，因此盾构隧道衬砌结构的安全性是需要迫切解决的问题。

由于盾构施工扰动和爆破等影响，加上土体的再固结和超挖造成的地层损失产生了地层变形，使得混凝土管片与围岩之间存在空洞，进而导致围岩松弛，容易造成支护结构产生弯曲应力，降低其承载能力，极大地影响隧道的安全使用。所以工程中一般采用壁后注浆，这样不仅可以充填由于盾构刀盘外径大于隧道管片外径造成的超挖空隙，而且能够防止围岩松动、管片漏水、显著减少地面沉降。但受施工工艺、运营荷载及所处运营环境的影响，混凝土管片可能出现空洞、裂缝、破损、错台和上浮等病害，将大大降低隧道结构的承载能力，缩短其使用寿命，甚至导致衬砌结构（即注浆层）失稳、破坏。如何及早发现影响盾构隧道安全性的可能病害是一个迫切需要解决的问题。由于通过人肉眼无法辨别是否存在脱空区，且传统检测方法易对结构产生破坏，故相应的无损检测方法已纳入实际运用。目前，关于混凝土的无损检测方法主要分为以下几类：

1）超声波法

超声波法通过测量超声波在结构中的传播速度、首波幅度和接收信号主频率、波形等以检测和定位混凝土中的缺陷、裂缝深度、孔穴、不密实区与测量厚度，但测试时需要将收发探头与被测面用黄油等耦合剂耦合，测试效率低，检测结果受人为因素的影响较大；且激发信号能量低、信号频率高，在混凝土中衰减快，检测深度较浅。同时，受混凝土中骨料、钢筋影响较大。

2）回弹法

回弹法主要通过测量回弹值以测定混凝土强度，但无法检测混凝土内部缺陷。

3）地质雷达法

地质雷达法是隧道衬砌检测的最常用方法, 用于检测隧道衬砌厚度、衬砌背后的回填密实度、衬砌内部钢筋和钢架的分布，对混凝土内部缺陷可以准确定位,但由于其仪器价格昂贵且混凝土中密集分布的钢筋会造成很大影响，甚至于形成屏蔽效应而无法检测更深部的缺陷，其实际应用受到一定的限制。

4）冲击回波法

冲击回波法是利用在结构表面产生瞬态应力波形成瞬时类谐振条件，通过分析频率变化可判断混凝土内部缺陷及混凝土构件的厚度，但对混凝土内部纵向尺度较小的缺陷体的下界面却难于分辨。

发明内容

本实用新型的目的是根据上述现有技术的不足，提供了一种隧道衬砌结构密实性的检测装置，通过两个不同激振频率的激振锤对隧道衬砌结构进行锤击，结合加速度传感器采集应力波反射信号，实现隧道衬砌整体结构的密实性检测。

本实用新型目的实现由以下技术方案完成：