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长春龙嘉隧道轨下结构检测简报

上海交通大学

2015-5-2

一、现场检测区域的选取及病害概况

检测区域的选取：于2015年4月24-30日在长春龙嘉隧道开展了全波场无损检测，现场检测高铁长度共65米，13块板。编号分别为：上行线026、076-079、118-121；下行线076-079。其中119-120路段目测缺陷最为严重，最大隆起达到15mm。026号板位于隧道长春进口处，目测无缺陷。检测过程中对CA砂浆层离隙、破损；表面冒浆、冒水；不均匀沉降等进行了详细的描绘，如图1-1、1-2所示。

图1-3为隧道底板结构示意图。可以看到，隧道底部从上至下由轨道板、CA砂浆层、支撑层、混凝土底板、仰拱、级配碎石以及桩基础组成。基础主要由粉质粘土层、软塑层以及淤泥层组成。

CA砂浆层离隙、破损

表面冒浆

表面冒水

不均匀沉降

图1-1现场典型病害照片

026

076

077

078

079

118

119

120

121

（1）上行线

076

077

078

079

（2）下行线

图1-2现场目测现状示意图

图1-3隧道底板结构

二、现场测试及施工工艺优化

由于高速铁路线路轨道的存在，将检测区域划分为两个区域。为了提高检测效率，按照不同的区域进行分区检测。各区域分别布设四条测线，采用拖曳式快速检测系统，如图2-1所示。测线间距0.2m，检波器间距未变间距，分别为0.2、0.4及0.5。偏移距0.2m。测线平面布置如图2-2所示。每锤击四次，检波器阵列向前移动0.2m。

图2-1拖曳式快速检测系统

区域1

区域2

图2-2现场检测工艺

三、数据处理标准化、定量化及可视化

全波场无损检测方法数据分析方法有波形分析法、频谱分析法。波形分析法主要分析沿测线波形特征（振幅、持续时间等）的变化。在查内部缺陷时，除了把波形展开在测线上外，还会统计平均振幅的变化。频谱分析法主要分析沿测线频谱特征（卓越频率、卓越振幅等）的变化。全波场无损检测数据分析方法步骤具体为：预处理、波形处理、频谱处理、可视化处理、响应能量及卓越振幅平面分布。

（1）预处理。一般为对采集到的数据进行有限数据提取与重新排列，格式变换并且加入位置信息。

（2）波形及频谱处理。对同一条测线的数据进行降噪、滤波等处理后，把处理结果按照实际位置做成平面图即为波形剖面。对波形剖面做频谱分析，将波形从时间域转换到频率域，得到频谱剖面。

（3）可视化处理。对波形剖面进行可视化处理，用颜色来表示频谱振幅大小即可得到成像剖面，使得结果达到一目了然的目的。

（4）响应能量分布。本文中定义速度平均振幅为响应波形振幅绝对值的平均值，亦称为冲击响应强度。将所有测线的平均振幅加入位置信息后可以得到检测区域的响应能量分布图。为去除边界条件的影响，对同一测线的数据进过归一化处理后，根据以往的数值计算以及检测结果的归纳。对于能量放大系数大于5的范围为缺陷位置。缺陷表示为暖色系列，健康区域表示为冷色系列。

（5）卓越频谱分布。提取所有测线的卓越频谱并展开在检测区域平面内。为了达到更好的显示效果，我们将每条测线的卓越频谱除以同一条测线的卓越频谱后得到标准化响应值，展开在检测区域平面内。通过均值化、插值、平滑等处理后，得到卓越频谱平面分布图。

四、检测结果及病害评价

4.1检测结果

龙嘉隧道底板病害检测结果如图4-1、4-2所示。可以直观的看出，局部轨道板CA砂浆层/表层下部存在大面积的脱空，混凝土底板下部存在大面积的积水。特别是118、119、120板问题最为严重。118、119、120轨道板下的CA砂浆层存在大面积的脱空，下行线078、079轨道板下的CA砂浆层存在大面积的脱空。119、120板下积水面积较大，上行线076、077、078以及下行线076、077、078、079均存在板下大面积积水，下部存在积水贯通趋势。

区域1区域2

026

区域1区域2

076

区域1区域2

077

区域1区域2

078

区域1区域2

079

区域1