市政箱涵是城市建設(shè)中的重要設(shè)施，承擔(dān)著排水、通行等多重功能，對于保障城市交通順暢、預(yù)防內(nèi)澇災(zāi)害具有關(guān)鍵作用。定期的維護(hù)檢測，可及時發(fā)現(xiàn)并解決潛在的安全隱患，防止因結(jié)構(gòu)損傷或缺陷導(dǎo)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(nèi)部結(jié)構(gòu)檢測以排查安全隱患，通過采用結(jié)構(gòu)雷達(dá)對于電力箱涵的頂端、墻面以面積形式的測試，以進(jìn)行結(jié)構(gòu)質(zhì)量的摸查。我們以其中一處測試位置的墻體進(jìn)行結(jié)構(gòu)雷達(dá)對于鋼混結(jié)構(gòu)質(zhì)量測試的說明。

檢測工具及挑選原因

6通道結(jié)構(gòu)雷達(dá)GP8100，憑借先進(jìn)的步進(jìn)頻率連續(xù)波調(diào)制雷達(dá)技術(shù)，實現(xiàn)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(xiàn)在：

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

擁有超ji線掃和網(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(jù)應(yīng)用現(xiàn)場需求靈活調(diào)整；

超ji線掃顯示采用分屏模式，將雷達(dá)波信號和拼道信號可一一對應(yīng)；

網(wǎng)格掃描工作可分多次完成。

應(yīng)用案例

應(yīng)用GP8100的網(wǎng)格掃描模式，掃描間隔30 cm，掃描面積為450*120 cm。在檢測墻體畫好相對應(yīng)的網(wǎng)格掃描線，隨后根據(jù)應(yīng)用程序提示進(jìn)行相對應(yīng)掃描線采集。

掃描結(jié)果為掃描區(qū)域面積的時間切片視圖，可以全面觀察到這個面積內(nèi)鋼筋的布局和分布。

通過時間切片視圖，我們可以觀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(xiàn)場進(jìn)行三維結(jié)構(gòu)反演，使得墻體的結(jié)構(gòu)特征得以以三維形態(tài)直觀地展示。

任一視圖都可以明顯觀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(xiàn)的，說明該位置區(qū)域的信號存在下沉特征。

橫向掃描線都存在鋼筋信號下沉的特征，擷取橫向掃描線12做說明。

橫向掃描線12

可以看到縱向鋼筋信號顯示深度從3.6 cm至掃描線195 cm處開始下沉至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。前半段還可以觀察到二層鋼筋信號，自下沉厚則無法觀察到二層鋼筋信號的顯示。

縱向掃描線都存在鋼筋信號下沉的特征，擷取縱向掃描線3和11做說明。

掃描線3

掃描線11

通過兩條掃描線信號信噪比可以看出，左側(cè)信號更為干凈，鋼筋信號顯示更加完整。3號掃描線鋼筋信號顯示深度均在5.0 cm左右，11號掃描線鋼筋信號顯示深度為9.4 cm至13.0 cm。

數(shù)據(jù)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。通過一鍵操作，我們生成了質(zhì)量地圖，并發(fā)現(xiàn)墻體的右上角區(qū)域存在質(zhì)量薄弱的問題——這可能與首層鋼筋以上位置的老化現(xiàn)象有關(guān)。

結(jié)合時間切片視圖和質(zhì)量地圖的疊加觀察，我們推測該區(qū)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(shù)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(shù)常數(shù)下降，共同導(dǎo)致了信號下沉和反射幅值下降的信號。