[發明專利]非接觸式公路隧道襯砌結構病害檢查車載系統

在審

• 申請號: 201810574031.6
• 申請日: 2018-06-06
• 公開（公告）號: CN108732565A
• 公開（公告）日: 2018-11-02
• 發明（設計）人: 丁浩;劉秋卓;劉永華;李科;朱炯;江星宏
• 申請（專利權）人: 招商局重慶交通科研設計院有限公司
• 主分類號: G01S13/86
• 分類號: G01S13/86;G01S13/89
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

本發明涉及一種非接觸式公路隧道襯砌結構病害檢查車載系統，屬于隧道檢測領域。該系統包括空氣耦合天線、雷達主機及控制系統和車載裝置；所述空氣耦合天線受雷達主機及控制系統，承載于車載裝置上；根據空氣耦合天線探測結果分辨鋼筋的位置和數量，還包括二襯厚度、工字鋼施作情況、二襯背后密實度及空洞、鋼筋施作的位置和間隔；空氣耦合天線頻率為380MHz～1.6GHz，空氣耦合天線距離襯砌結構的距離為10cm～3m，探測深度為40cm～3m。本發明能夠根據空氣耦合天線探測結果分辨鋼筋的位置和數量；運作方式簡單，占用空間較小，檢測病害位置精確。

技術領域

本發明屬于隧道檢測領域，涉及非接觸式公路隧道襯砌結構病害檢查車載系統。

背景技術

地質雷達是使用甚高頻至超高頻段的地下電磁波反射探測技術。工作原理是發射器通過發射天線向初期支護與圍巖中定向發射電磁波，電磁波在傳播的路徑上當遇到有電性(介電常數和電導率)差異的界面時即發生反射，從不同深度返回的各個反射波由接收天線和接收器所接收，另外還最先接收到從反射天線經兩天線所在介質的表面傳播到接收天線的直達波，并作為系統的時間起始零點。經過信號處理之后，對于直達波之后反射回來的各個不同時間的發射波，取其時間之半，乘以相應介質的電磁波傳播速度即為反射目標的深度。再根據反射信息特征(反射強度、反射波組合特點以及橫向、縱向變化等)判別反射目標的性質。初期支護與圍巖、圍巖中的空洞或欠密實區、圍巖中的含水區或裂縫、初期支護裂縫等均為良好的反射界面或目標體。

目前主要采用地質雷達配合使用不同頻率(常用的有270MHz、400MHz、900MHz)的天線對隧道結構狀態，如二襯混凝土厚度、二襯與初支間的密實性等參數進行檢測，其天線絕大多數為地面耦合式天線，即檢測時雷達天線須與檢測對象密貼。

該種檢測方式的主要問題有三點：

(1)雷達天線不能脫開檢測對象，否則會出現信號不良的現象，不利于后期數據處理和判讀，嚴重者甚至會導致數據無效，而檢測現場由于存在各種問題，常導致該種現象難以完全避免。

(2)采用該種方法進行檢測時，通常由人工把握天線，站立于高空車圍欄內在高處作業，路面不平或車輛速度稍快時存在較大的掉落安全風險。另外長時間運營隧道襯砌表面積灰嚴重，地耦天線刮除積灰后將導致洞內煙塵飄灑，影響行車環境。

(3)檢測時須開展占道施工作業，而占道施工審批手續辦理及撞車風險控制也是一大難題。

因此，現有檢測技術的工作效率較低、對既有交通的干擾較大、交通安全的隱患較大。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種非接觸式公路隧道襯砌結構病害檢查車載系統。

為達到上述目的，本發明提供如下技術方案：

非接觸式公路隧道襯砌結構病害檢查車載系統，包括空氣耦合天線、雷達主機及控制系統和車載裝置；

所述空氣耦合天線受雷達主機及控制系統，承載于車載裝置上；根據空氣耦合天線探測結果分辨鋼筋的位置和數量，還包括二襯厚度、工字鋼施作情況、二襯背后密實度及空洞、鋼筋施作的位置和間隔；

所述空氣耦合天線頻率為380MHz～1.6GHz，空氣耦合天線距離襯砌結構的距離為10cm～3m，探測深度為40cm～3m。

進一步，該系統還包括紅外線測距儀器、多軸向旋轉機械臂和激光測距輪；

所述空氣耦合天線與紅外線測距儀器緊鄰，設于多軸向旋轉機械臂上；多軸向旋轉機械臂設置在車載裝置中部，能夠進行角度調整、轉動和伸縮；車載裝置尾部設有激光測距輪；根據空氣耦合天線探測結果分辨鋼筋的位置和數量，還包括二襯厚度、工字鋼施作情況、二襯背后密實度及空洞、鋼筋施作的位置和間隔；