断面变形检测.doc

断面变形检测l 隧道拱墙衬砌前横断面检测的意义目前对隧道二次衬砌厚度采用无损检测的方法和手段比较多,有冲击回波法、超声发射法、激光断面仪法、地质雷达法和直接测量法等。虽然目前对衬砌厚度的检测方法和手段比较多,技术比较先进,但隧道是地下工程,是隐蔽性很强的工程,在二次衬砌施作好后检测只能对某点或某一部分结构进行检测,不能全面检测,检测局限性很大。在二次衬砌施作好后检测,是事后检测,如果检测发现二次衬砌厚度达不到设计要求,对其进行处理将带来严重的经济损失,影响工期,并产生不良的社会影响。因此,对隧道拱墙衬砌前横断面进行检测,达到事前控制的目的,保证隧道二次衬砌厚度,消除质量隐患。l 激光隧道多功能检测仪测量原理及技术参数激光隧道多功能检测仪测量原理为极坐标法,它是一种建立在无合作目标激光测距技术和精密数字测角技术之上的极坐标测量法。由于隧道特点,隧道横断面的量测断面和量测点比较多,采用这种不需要合作目标(反射棱镜)的量测方法非常方便,也非常适合隧道内量测。同时激光隧道多功能检测仪的量测精度也满足隧道施工要求。同时它与计算机技术紧密相结合加上专门设计的图象处理软件,能迅速得到隧道断面图并与设计断面图进行对比,可以快速给出检测报告,判断隧道断面尺寸。由于激光隧道多功能检测仪采用了掌上电脑,因此在现场不需要笔记本计算机,即可检测记录多组量测断面数据。待回到室内再将数据输入计算机,并利用检测仪所提供的后处理软件对数据进行处理和作图。激光隧道多功能检测仪主要由三大部份组成:检测主机,掌上电脑(含掌上电脑控制测量软件),台式机传数,数据处理软件。主要技术参数:a.检测半径:145m;b.检测点数:自动检测,一般为50个点/断面;c.测距精度:优于1 mm;d.测角精度:优于0.01;e.方位角范围:30330(仪器测头垂直向下为0),连续测量60300;f.手动测头转动方位角范围:0350;g.定位测量方式:具有垂直向下激光定心标志、测距功能;l 检测系统的组成和功能激光路面断面测试系统是由激光路面断面测试仪、横向路面摩擦系数测试系统(MU-METERMK6)、牵引车(同时是操作及数据处理平台)三部分构成.从构件上讲包括激光路面断面测试仪、横向路面摩擦系数测试车,拖挂式自动润滑系统,牵引车几个大的部分.11激光路面断面测试仪的组成和功能激光路面断面测试仪由激光传感器、惯性基准装置、自动计程仪、信号处理系统、数据采集分析系统构成.断面测试仪被安装固定在牵引车辆前部的一根横梁内.横梁的标准设计宽度为18m(车辆的正常宽度),还可在横梁两侧安装扩展臂,将测试宽度增加至25m35m.横梁是由不锈钢制成,重量轻,强度高,检修时可打开.l 激光传感器由10个采样频率为16kHz的激光传感器(测平整度)和1个采样频率为64kHz的激光传感器(既可测平整度也可测纹理深度)组成.其工作原理是通过激光束测试从传感器到路面的距离来确定检测数据的.l 惯性基准装置惯性基准装置由3个加速度计和2个陀螺仪组成.3个加速度计用来测试垂直方向轴,纵向轴,横向轴的加速度.陀螺仪测试车体横轴与纵轴的转动角度.在行驶过程中,惯性参照单元记录校正了测试梁的运动.同时,这些惯性制导数据还可用于确定汽车行驶位置处的三维坐标l 自动计程仪自动计程计被安装在牵引车后轮上,可确定汽车行驶的距离,同时它还发送数据采集的控制信号.l 信号处理系统信号处理系统置于车内的后部,用于将来自激光传感器的模拟信号处理后转换成数值信号,传输到计算机内,由计算机做进一步的处理.通过计算机的处理后,使采集的数据能实时显示在显示器上,保证测量过程中可以及时发现并纠正错误.l 数据采集分析系统数据分析系统包括一台防震的计算机和相应的应用软件.计算机的液晶显示器和键盘都被固定在副驾驶位置上,便于技术人员操作.用于数据采集、记录、显示和分析的应用软件主要由3个程序组成,它们是:1)PROEXE实时断面测量软件.实时断面测量软件具有数据采集、处理和存储功能,同时能显示传感器的状态,系统的状态,横断面以及检测诸如国际平整度指数(IRI)和全球定位系统(GPS)等的路面性能指标.2)PMPMEXE后处理软件.后处理软件是一个真三维断面的分析软件,可生成X-Y-Z-T的文件.除了可获得默认的分析结果外,用户还可根据自己的需要操作软件进行其它的分析,例如:可以要求软件抽样间距每025m或010m出现一组检测数据,不需要的检测数据可以设置软件进行屏蔽;也可以要求11个激光感应器同时出现检测数据或只是其中的1个或几个激光感应器出现检测数据等等,都可以利用设置软件的功能来完成,操作使用非常方便.3)PAP测量结果数据库.测量结果数据库由默认的data、tem、result三个文件夹组成.Data文件夹放置的是实时断面测量软件“PROEXE”所采集的数据文件,该文件经后处理软件“PMPMEXE”处理后,产生的包括国际平整度指数(IRI)在内的成果数据将被放置在result文件夹内,而tem文件夹放置的是软件在分析数据过程中产生的临时文件.l 检测功能通过激光路面断面测试仪(图1)所采集的数据经软件系统处理分析后可获得的最主要的检测指标包括:平整度(*IRI)路面构造深度(*MPD)路面横坡(*CRO)路面纵坡(*GRA)路面车辙(*RUT)道路平曲线曲率(*CUR)GPS卫星定位系统(*GPS)l 12横向路面摩擦系数测试系统的组成与功能横向路面摩擦系数测试系统(MU-METERMK6)包括一辆配备了电子测量系统的三轮测试车和一辆拖挂式自动润滑系统.整个测量系统与装在牵引车中的计算机相连.拖车系统产生信号,这些信号通过牵引车内计算机的传输,在牵引车内操作人员携带的配备有专业软件的便携式电脑屏幕上显示出来,操作人员通过便携式电脑对道路进行检测,并对取得的数据进行分析、处理和存储.l 测试车三轮测试车由重型钢结构组成,外围铸铁,重心很低,使检测车能在超过100km的行驶速度下仍旧保持极好的稳定性,而且结合了空气动力学原理,使它得到的读数有很高的精确性和清晰度,测试轮夹在两个行驶轮之间,使用的是倾斜轮原理来进行测量的,测试轮与行驶方向成750的斜角,当轮子转动时,摩阻力由通过倾斜轮胎对路面的滑动来产生,由固定荷载传感器测量摩阻力值.信号通过便携式电脑来数字化后成为实时数据,可进行分析和处理.122拖挂式自动润滑系统拖挂式自动润滑系统是行驶底盘上携带一个250加仑(114m3)的重型聚亚安酯水罐(黄色),水罐的储水量可以保证为3300m长的路面提供O5mm喷水厚度的测试两次.汽油发动的水泵负责提供测试供水,而水流方向、流量及洒水的厚度均可由软件控制电子操作方向阀来设置.123检测功能横向路面摩擦系数测试系统(图2)适用于测试机场道面、滑行道和道路路面的摩擦系数,对干、湿铺面都可以进行检测.当需要进行湿测时,由自动润滑系统控制加水,每个测试轮的前端比测试轮胎的宽度宽25mm(符合ASTM 670规范),水流量的精度可以控制在10%以内,测试结果直接以Mu(值)读数值表示,并符合国际测试规范要求.图2横向路面摩擦系数测试系统。l 牵引车牵引车不仅提供整个系统的牵引动力和电力,而且整个系统的电子设备也集成在车厢内,技术人员在车厢内通过计算机控制系统的运行.l 隧道拱墙衬砌前横断面检测方法采用激光隧道多功能检测仪对隧道拱墙衬砌前横断面检测前,先采用经伟仪或全站仪按一定间距(根据检测密度要求,一般10m,间距越密越好)放出隧道中线点和该点的地面高程,同时在隧道边墙上放出对应横断面点。使用激光隧道多功能检测仪对隧道横断面检测步骤:a将激光隧道多功能检测仪放于所需检测断面的隧道中线点上,安装并调整好仪器,使仪器对中;b在仪器安装好并对中归零后,测取仪器高度并记录(仪器高为相对地面的高度);c在掌上电脑的软件主界面中选择“测量断面”如图1;d再选测“新测”如图2;图2中(1)区是表示电脑中已保存的数据文件;e然后在如图3中,输入所量测的断面桩号(即文件名),并设置好所量测断面的起始和终止测量角度及所需量测的点数等参数(为节约现场检测时间,X0和Z01可回到室内在计算机中输入);f最后选“测量”。激光隧道多功能检测仪软件控制测头自动完成断面的测量并将角度及斜距等参数保存在文件中,在现场可以看到所测的断面轮廓线。图3中(1)区中实时绘制当前测量的断面图,(2)区中数据列表框测量完每一点后在其中显示测量到的角度及斜距,(3)区中显示当前测量提示信息。提示栏中显示检测完的信息时即可退出,数据自动保存在掌上电脑中,然后进行下一个断面检测。检测断面数据带回室内进行处理,以减少在隧道内的时间,减少对施工影响。l 检测数据处理现场检测完成后,回到室内将掌上电脑与计算机连接,并将现场所量测数据转入计算机,采用该仪器提供的台式机后处理软件对数据进行处理。打开某一断面数据文件,此时所显示的断面图只有现场所量测的数据图形。需编辑当前曲线和标准曲线来完成横断面的比较。首先编辑当前曲线:由于量测时仪器是在隧道中线上,所以X坐标值为零;Z值为仪器高(此处是相对路面设计高程),隧道现场量测时的地面高程H1,隧道该点的路面设计高程H2,和在现场所量测到的仪器高计算出Z1值:Z= Z1-(H2-H1),并输入此值,然后输入量测的