用于地铁隧道道床脱空的检测方法与流程

本发明属于超声波无损检测技术领域，具体涉及一种用于地铁隧道道床脱空的检测方法。

背景技术：

随着我国社会经济的飞速发展，许多城市开展大规模的地铁建设并陆续投入使用，据统计目前已有36个城市近3100km的地铁投入运营，按照远期规划，到2020年全国范围内的地铁运营里程将升至7000km。地铁已成为维系公共出行安全的命脉。

道床是地铁系统土建结构的重要组成部分，其状态变化对行车安全有着很大的影响。在列车长期振动、结构性能、水文地质条件、施工质量和周边工程活动等因素的综合影响下，部分区段轨道下部结构间会出现剥离、开裂，脱空，长而久之会由于列车运行振动和受力不均造成整体道床脱空。道床脱空病害不仅缩短了结构体系的使用寿命，增加了养护成本，也给隧道正常运营带来不利影响，脱空严重的道床路段甚至会危及行车安全。

由于道床的剥离脱空位置位于道床的底部，位置隐蔽，不易发现。目前，主要应用在道床上钻芯取样的方法，直接观测道床的脱空程度。这种方法虽然直观，但会对道床结构产生破坏，且是一孔之见，不能反映道床脱空的整体情况。因此，需要一种无损、准确、直观、全面的检测方法，为后继的道床治理提供可靠的数据依据。

技术实现要素：

本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种用于地铁隧道道床脱空的检测方法，该检测方法通过利用超声波检测测线从而实现对道床与隧道管片接合面之间是否存在脱空的检测测定。

本发明目的实现由以下技术方案完成：

一种用于地铁隧道道床脱空的检测方法，其特征在于所述检测方法包含如下步骤：沿所述道床表面间隔布置若干测点构成检测测线，在所述测点上布设超声波发射探头以及超声波接收探头，使所述超声波发射探头向所述道床与所述隧道管片的接合面之间发射超声波信号。

所述检测测线包括纵向检测测线以及横向检测测线。

所述纵向检测测线的数目可以为一条或多条，可位于所述道床上的两轨道之间或两侧。

所述超声波的反射信号包括实测波形、声时和波幅。

在所述超声波信号向下传播的过程中，若所述超声波接收探头接收到超声波的反射信号，则表明所述测点位置处的所述道床与所述隧道管片接合面之间存在脱空；若所述超声波接收探头未接收到超声波的反射信号，则表明所述测点位置处的所述道床与所述隧道管片接合面之间结合良好。

所述超声波发射探头以及所述超声波接收探头布置于一轨道小车上，所述轨道小车可沿所述道床上的两条轨道走行。

所述轨道小车上具有一横梁，所述横梁的宽度大于两条所述轨道的宽度，在所述横梁的中部以及两侧分别设置有若干组所述超声波发射探头和所述超声波接收探头。

在检测过程中，移动所述轨道小车，使所述轨道小车上的各组所述超声波发射探头以及所述超声波接收探头对应于各所述测点，并使所述超声波发射探头以及所述超声波接收探头贴紧所述道床表面进行检测。

本发明的优点是，检测方法操作简便，通过利用超声波检测测线能够快速实现对道床与隧道管片接合面位置处的脱空缺陷的无损检测和定位，检测数据最终以图像进行直观展示，检测结果精准。

附图说明

图1为本发明中在地铁隧道道床上进行脱空检测的工作原理示意图；

图2为本发明中在地铁隧道道床上进行脱空检测的侧视图；

图3为本发明中在道床上的两轨道之间布置单根检测测线的示意图；

图4为本发明中在道床上的两轨道之间布置两根检测测线的示意图；

图5为本发明中在道床上的轨道外侧布置单根检测测线的示意图；

图6为本发明中在道床上的轨道内外分别布置检测测线的示意图；

图7为本发明中利用轨道小车在道床上进行脱空检测的工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合附图通过实施例对本发明的特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解：

如图1-7，图中标记1-11分别为：道床1、隧道管片2、脱空区3、轨道4、超声波接收探头5、超声波发射探头6、枕木7、检测测线8、升降机构9、轨道小车10、横梁11。

实施例1：如图1-6所示，本实施例具体涉及一种用于地铁隧道道床脱空的检测方法，该检测方法用以测定道床1与隧道管片2之间是否存在脱空区3，具体包括以下步骤：

（1）如图1-3所示，在道床1上的两轨道4之间布置一根检测测线8，该检测测线8沿轨道4的走向布设，具体是由若干间隔分布的测点所组成的，在本实施例中，每相邻的两根枕木7之间布置有多个测点；

需要说明的是，本实施例中检测测线8除了采用如图3所示的布置形式之外，还可以采用如图4-6中所示的形式，例如，可以是如图4中所示在两轨道4之间布置两根检测测线8，或者是如图5中所示在轨道4的外侧布置一根检测测线8，又或者是如图6中所示在轨道4的两侧以及之间总共布置三根检测测线8；此外，检测测线8除了沿轨道4的走向分布之外，也可以采用垂直于轨道4的走向呈横向分布的形式；检测测线8的数量以及布设位置具体是依据隧道的运营情况以及脱空易发位置等因素进行综合考量后确定的；

（2）如图1-3所示，除去道床1表面上各测点位置处的浮尘、残渣，尽量保证接触面干燥、平整，之后在第一个测点上设置超声波发射探头6和超声波接收探头5，使该组探头与测点所在的道床1表面耦合良好；数据采集方式采用平测法，固定超声波发射探头6与超声波接收探头5之间的距离，并使定超声波发射探头6与超声波接收探头5连线的中心位于该测点处；使超声波发射探头6向道床1与隧道管片2的接合面之间发射超声波信号，同时超声波接收探头5接收来自道床1与隧道管片2接合面之间的反射信号并加以储存，超声波的反射信号包括实测波形、声时和波幅；

（3）如图1-3所示，待完成第一个测点位置处的超声波检测之后，将该组超声波发射探头6和超声波接收探头5移至下一个测点处，按步骤（2）中方法采集超声波反射信号；如此往复，依次将检测测线8上的所有测点检测完毕；

（4）如图1所示，将所采集到的各测线上不同测点位置处的超声波反射信号数据导入计算机中进行处理，在进行数据处理、成像时，可以将单个测点处的超声波反射信号单独成图，也可以将一条检测测线8上多个连续测点的超声波反射信号拼接形成一幅检测剖面图，或者将多条检测测线8上的不同测点的超声波反射信号形成一张三维检测图像；也就是说最终形成二维或三维检测成果图像，之后根据检测成果图像进行分析、解释：

如果道床1同隧道管片2之间接合良好，那么在超声波信号向下传播的过程中，在道床1同隧道管片2之间的接合面位置处不太会产生明显的反射波，超声波接收探头5接收不到该结合面处的超声波反射信号，也就是说，当剖面图像上某个测点处没有发现该结合面处产生的反射信号，则表明该测点位置处道床1同隧道管片2接合良好；

如图道床1同隧道管片2之间接合不良，存在脱空区3，那么在超声波信号向下传播的过程中，在道床1同隧道管片2接合面之间的脱空区3会产生明显的反射波，超声波接收探头5将接收到该结合面处的超声波反射信号，也就是说，当剖面图像上某个测点处发现该结合面处产生的反射信号，则表明该测点位置处道床1同隧道管片2之间接合不良，存在脱空区3；

依据上述判定原则对检测成果图像进行解释，从而获知道床1上不同测点处是否存在脱空情况以及脱空区3的分布情况，为相关处理方案的制定提供依据。

实施例2：如图6、7所示，本实施例具体涉及一种用于地铁隧道道床脱空的检测方法，该检测方法与实施例1中的不同之处在于采用了轨道小车进行快速检测，具体包括以下步骤：

（1）如图6、7所示，在道床1的表面同时布置三条检测测线8，三条检测测线8分布于轨道4的两侧以及之间，各条检测测线8上的测点布设同于实施例1中所述；通过增加检测测线8的数量，可以有效提高脱空检测的覆盖区域和检测精准度；

（2）如图6、7所示，在两轨道4上架设一轨道小车10，轨道小车10由横梁11以及横梁11上可在轨道4上走行的滚轮所组成，此外，在横梁11的下方沿横向间隔设置有三组超声波探头，各组超声波探头间的间距对应于三条检测测线8之间的间距，从而便于轨道小车10能够同时检测三条检测测线8上的测点，其中，超声波探头组具体是指超声波发射探头6和超声波接收探头5；需要说明的是，为了便于轨道小车10的走行和工作两种状态，各组超声波探头均是通过升降机构9连接于横梁11上的，即，当工作时，升降机构9驱动超声波探头组下降并贴合于道床1表面，而当走行时，升降机构9则驱动超声波探头组上升；

（3）如图6、7所示，除去道床1表面上各测点位置处的浮尘、残渣，尽量保证接触面干燥、平整，使轨道小车10在轨道4上移动至第一组测点位置处，并通过升降机构9驱动各组超声波探头下降，使各组超声波探头与测点所在的道床1表面耦合良好；数据采集方式采用平测法，固定各组超声波探头中超声波发射探头6与超声波接收探头5之间的距离，并使定超声波发射探头6与超声波接收探头5连线的中心位于该测点处；使超声波发射探头6向道床1与隧道管片2的接合面之间发射超声波信号，同时超声波接收探头5接收来自道床1与隧道管片2接合面之间的反射信号并加以储存，也就是说，在第一组测点位置处，共接收到3组数据；

（4）如图6、7所示，待完成第一组测点的检测工作之后，升降机构9驱动各组超声波发射探头6与超声波接收探头5上升，之后走行至第二组测点位置处，按步骤（3）中方法采集超声波反射信号；如此往复，依次将检测测线8上的所有测点检测完毕；

（5）将所采集到的各组测点位置处的超声波反射信号数据导入计算机中进行处理，形成二维或三维检测成果图像，之后根据剖面检测成果图像进行分析、解释，具体解释的准则同于实施例1中所述，在此不再赘述。