盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)病害檢測與評估

盾構(gòu)隧道襯砌病害檢測與健康評估2021年6月24日目

錄Contents隧

道

結(jié)

構(gòu)

病

害病害檢測與監(jiān)測0102結(jié)

構(gòu)

健

康

評

估結(jié)

語

與

展

望03041隧道結(jié)構(gòu)病害1、隧道結(jié)構(gòu)病害隧道工程建設(shè)運(yùn)營規(guī)模截至2020年底，中國鐵路營業(yè)里程達(dá)14.5萬

km，其中，投入運(yùn)營的鐵路隧道共16798座，總長約1.96萬km。城市軌道交通截止2020年底，中國公路營業(yè)里程達(dá)519.81萬km，其中，投入運(yùn)營的公路隧道共21316座，總長約2.2萬km。截止2020年底，城市軌道交通運(yùn)營總里程約7

655km，通車城市43個(gè)，通車線路共245條。1、隧道結(jié)構(gòu)病害建設(shè)-建養(yǎng)-養(yǎng)護(hù)大規(guī)模建設(shè)100a運(yùn)營運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用高昂！?

大規(guī)?？焖俳ㄔO(shè)?

新技術(shù)、新材料的成熟度?

周邊復(fù)雜環(huán)境?

運(yùn)營養(yǎng)護(hù)技術(shù)1、隧道結(jié)構(gòu)病害建設(shè)-建養(yǎng)-養(yǎng)護(hù)大規(guī)模建設(shè)100a運(yùn)營運(yùn)營維護(hù)費(fèi)用高昂！?

隧道坍塌?

滲漏水、結(jié)冰、凍融?

隧道電氣故障?

結(jié)構(gòu)耐久性?

行車安全各類結(jié)構(gòu)病害裂縫、滲漏水、變形、錯(cuò)臺(tái)、底臌冒漿、空洞、掉塊1、隧道結(jié)構(gòu)病害預(yù)防為主保障暢通科學(xué)養(yǎng)護(hù)原則安全運(yùn)行1、隧道結(jié)構(gòu)病害隧道結(jié)構(gòu)健康診斷結(jié)構(gòu)檢測病害數(shù)據(jù)分析結(jié)構(gòu)力學(xué)分析結(jié)構(gòu)健康度處置措施運(yùn)營維護(hù)2病害檢測與監(jiān)測2、病害檢測與監(jiān)測表觀病害變形病害隱伏病害結(jié)構(gòu)裂縫、掉塊、滲漏水掉塊、錯(cuò)臺(tái)、幾何形態(tài)襯砌背后空洞、軌道板脫空人工，拍照，檢測機(jī)器人測尺，全站儀，靜力水準(zhǔn)，三維激光，攝影測量沖擊回波，電磁雷達(dá)2、病害檢測與監(jiān)測手工數(shù)據(jù)儀器數(shù)據(jù)圖像、點(diǎn)云大數(shù)據(jù)2、病害檢測與監(jiān)測①采集感知聲……電光磁電磁波超聲波拍照振動(dòng)波②

行走控制③數(shù)據(jù)處理2、病害檢測與監(jiān)測變形病害?激光掃描?近景攝影測量?3.0~50km/h?

檢測精度1.0~5.0mm定站移動(dòng)高速集成2、病害檢測與監(jiān)測隱伏病害?空氣耦合雷達(dá)?超聲陣列?1.5~30km/h?

檢測精度5.0mm~5.0cm3

高精度雷達(dá)2、病害檢測與監(jiān)測表觀病害20142016MTI-100MTI-2002、病害檢測與監(jiān)測表觀病害2、病害檢測與監(jiān)測我們開展的工作隧道病害檢測設(shè)備評價(jià)基礎(chǔ)性能評價(jià)檢測水平評價(jià)檢測效果評價(jià)三個(gè)評價(jià)層次基礎(chǔ)水平六個(gè)評價(jià)內(nèi)容傳感器性能可用于隧道病害檢測檢檢測準(zhǔn)確性評價(jià)檢檢測便利性評價(jià)檢檢測功能評價(jià)測可重復(fù)性評價(jià)測適用性評價(jià)測精度評價(jià)裝備研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)模擬隧道搭建設(shè)備檢測功能模擬隧道試驗(yàn)滿足要求滿足要求滿足要求單元設(shè)備單元試驗(yàn)現(xiàn)場試驗(yàn)檢測設(shè)備準(zhǔn)確性檢測水平檢測效果設(shè)備功能及檢測精度可重復(fù)性評價(jià)結(jié)果準(zhǔn)確率評價(jià)結(jié)果適用性評價(jià)結(jié)果便利性評價(jià)結(jié)果檢測設(shè)備可重復(fù)性檢測設(shè)備適用性不滿足要求設(shè)備重新設(shè)計(jì)設(shè)備優(yōu)化設(shè)計(jì)實(shí)際使用狀態(tài)不滿足要求不滿足要求2、病害檢測與監(jiān)測我們開展的工作201220142016裝備研發(fā)歷程2、病害檢測與監(jiān)測云南我們開展的工作裝備研發(fā)歷程金科路-廣蘭路2、病害檢測與監(jiān)測我們開展的工作裝備研發(fā)歷程2、病害檢測與監(jiān)測上海延安東路公路隧道、上海1、2、4、7、8、10、12號(hào)線地鐵隧道我們開展的工作裝備研發(fā)歷程金科路-廣蘭路2、病害檢測與監(jiān)測我們開展的工作05自動(dòng)化形成報(bào)告04裝備研發(fā)歷程如何快速識(shí)別處理病害01快速高精度采集03圖片背景復(fù)雜02大量圖片、點(diǎn)云數(shù)據(jù)2、病害檢測與監(jiān)測我們開展的工作系統(tǒng)流程設(shè)計(jì)2、病害檢測與監(jiān)測我們開展的工作智能化圖像采集圖像預(yù)處理數(shù)據(jù)庫樣本集病害標(biāo)注2、病害檢測與監(jiān)測我們開展的工作病害檢測識(shí)別分割滲漏水圖像分類目標(biāo)檢測語義分割實(shí)例分割2、病害檢測與監(jiān)測我們開展的工作滲漏水分割結(jié)果裂縫分割結(jié)果原圖標(biāo)簽病害檢測識(shí)別分割FCN自適應(yīng)閾值法區(qū)域生長法2、病害檢測與監(jiān)測我們開展的工作三維檢測技術(shù)三維模型幾何形態(tài)三維點(diǎn)云激光掃描儀2、病害檢測與監(jiān)測我們開展的工作隱伏病害檢測2、病害檢測與監(jiān)測同濟(jì)大學(xué)-悟莘科技-通芮斯克無線智慧感知現(xiàn)場安裝激光測距儀傾角傳感器傾角傳感器智能網(wǎng)關(guān)2、病害檢測與監(jiān)測隱伏病害檢測檢測實(shí)例：王市嶺隧道縱向全景拱腰裂縫3結(jié)構(gòu)健康評估3、結(jié)構(gòu)健康評估隧道結(jié)構(gòu)評估檢測：各種裂縫、滲漏水、空洞、變形等病害對結(jié)構(gòu)有何影響？預(yù)防性養(yǎng)護(hù)處置性養(yǎng)護(hù)3、結(jié)構(gòu)健康評估評估指標(biāo)體系判定分類檢查結(jié)論結(jié)構(gòu)存在嚴(yán)重破壞，已危及行人、行車安全，必須立即采取緊急對策措施3A2A裂縫劣化結(jié)構(gòu)存在較嚴(yán)重破壞，病害發(fā)展較快，將會(huì)危及行人、行車安全，應(yīng)盡早采取對策措施結(jié)構(gòu)存在破壞，病害無發(fā)展或發(fā)展較慢，可能會(huì)危及行人、行車安全，應(yīng)準(zhǔn)備采取對策措施1AB結(jié)構(gòu)無破損或存在輕微病害，現(xiàn)階段對行人、行車不會(huì)有影響，但應(yīng)進(jìn)行監(jiān)視或觀測滲水變形襯砌起層、剝落，背后空洞3、結(jié)構(gòu)健康評估綜合指標(biāo)評估A

公路隧道健康狀態(tài)A

目標(biāo)層判定分類健康值FB6襯砌起層、剝落B3襯砌背后空洞B4襯砌材質(zhì)劣化B1襯砌裂縫B5襯砌變形B2滲漏水層次分析法3A2A1AB4.0≥F＞3.5B

準(zhǔn)則層3.5≥F＞2.5C15部位、掉落可能性C4部位、滲漏狀態(tài)C7空洞位置、大小C1長度、寬度2.5≥F＞1.5C3分布密度C8空洞深度C9圍巖情況C10

C11

C12C13變形速度C14變形量C2深度C5PH值C6凍害襯

襯砌

砌強(qiáng)

厚度

度鋼筋腐蝕C16

C17深度直徑C

指標(biāo)層1.5≥F＞1.03、結(jié)構(gòu)健康評估力學(xué)模擬計(jì)算強(qiáng)度與變形3、結(jié)構(gòu)健康評估隧道病害指數(shù)TDI盾構(gòu)隧道(1)

計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)化的樣本空間中有病害樣本與無病害樣本之間的相對歐氏距離(2)

將相對歐氏距離的區(qū)間[0,

10.54]線性映射到[0,

900]，得到TDI觀察值襯砌表面的數(shù)字圖像結(jié)構(gòu)病害的二值圖像專家經(jīng)驗(yàn)與病害特征TDI

f(crack)

g(leakage)

f(W,L,FD

)

g(A,R,FD

)cl

0.16W

+0.32

10

L

1.03FDc

0.03

10

A+5.08R+1.04FDl24裂縫滲漏水長度最大寬度裂縫分維面積圓形度滲漏水分維國際客運(yùn)中心站下行病害分級(jí)檔數(shù)病害診斷指標(biāo)(TDI)隧道區(qū)段病害分級(jí)上行天潼路站ⅡⅢ3#6#5#1#2#4#3、結(jié)構(gòu)健康評估隧道健康知識(shí)圖譜全壽命期機(jī)器模型應(yīng)用更新

建設(shè)信息

結(jié)構(gòu)信息

水文地質(zhì)

周邊信息運(yùn)營信息病害信息4結(jié)語與展望4、結(jié)語與展望隧道及地下工程的特點(diǎn)傳統(tǒng)建造智能建造不確定性確定性4、結(jié)語與展望存在的問題檢測數(shù)據(jù)越來越多，但相