隧道二衬背后空洞智能化检测和预防技术 .pdf

隧道二衬背后空洞智能化检测和预防技

术

摘要：当前的隧道二次衬砌质量检测工作中大多都会采用地质雷达与敲击法

相结合的检测方法，敲击法在检测的过程中极易被人为因素影响，且检测质量、

结果的精确度以及工作效率都比较低，很有可能会存在误检或者是漏检问题。相

关工作人员为了可以在隧道衬砌质量检测工作中更好的应用敲击法，提高质量检

测的质量，以敲击回声为基础，提出了一种智能化的用于隧道衬砌检测工作中的

检测技术，具体利用了自动敲击、自动的声音采集、识别等多种方法，从多个维

度中获得与隧道二次衬砌背后空洞有关的数据参数，依据这些数据参数，对正常

回声以及空响回声所对应的识别模型进行建立，利用建立的识别模型开展了多次

试验工作，从试验结果可以得知，这种智能化隧道衬砌检测技术可以对空洞进行

准确的识别，其准确率超过了90%，实现了对空洞的有效识别，促使隧道衬砌质

量检测工作质量、检测效率得到有效的提升。除此之外，相关工作人员还根据隧

道情况提出了有效预防衬砌空洞的措施，促使空洞出现的概率明显降低，保证了

铁路隧道的质量，有效提高了隧道应用的安全性。

关键词：隧道二次衬砌；空洞；智能化检测技术；准确性

1分析智能化的隧道二次衬砌背后空洞检测技术

1.1以敲击回声为基础的二次衬砌空洞检测技术

以敲击回声为基础的智能化铁路隧道衬砌背后空洞检测技术主要融合了自动

化敲击技术、智能识别技术、声音采集技术等等，通过这些技术的融合与应用，

有效的提高了隧道衬砌质量检测工作的效果，提升了检测水平。在对隧道衬砌空

洞进行质量检测的过程中，需要满足以下几个要求：第一，确保识别的及时性、

高效性；第二，保证识别的准确性，要求准确率在80%以上；第三，需要对与衬

砌表面距离小于15米的这一区域中的空洞进行识别；第四，对脱空面积在0.2

平方米以上的空洞进行识别。

1.2以敲击回声为基础的智能化二次衬砌空洞检测技术的原理

(1)自动化敲击技术的原理

自动化敲击技术主要是采用了自动化敲击装置，这种装置包含了弹簧等部分，

依靠弹簧自身的储能实现自动化的敲击，这种装置的构造比较简单，准确性高，

且不会产生比较大的噪音。自动化敲击装置主要有伺服电机、弹簧、锤头等组成

部分。该装置使用时，伺服电机会促使凸轮开始转动，这时弹簧就会受到压缩，

敲击锤头的高度会下降到最低点，当凸轮和弹簧之间相互脱离时，弹簧存在的弹

性势能就会快速释放，锤头在弹性势能的作用下就会立刻朝着上方位置弹出，进

而敲击隧道衬砌面，敲击结束之后，电机重复运行，凸轮重复转动，弹簧重复被

压缩。自动化敲击技术具有快速、灵敏等特点，且敲击冲量是能够被调控的，能

够一边移动一边敲击，提高敲击效率，促进隧道衬砌质量检测工作顺利完成。

(2)自动化声音采集技术的原理

自动化声音采集技术主要是利用了声音采集模块、声音处理模块以及传感模

块，当敲击装置对隧道衬砌面进行敲击时会产生相应的声学信号，这时传感器就

会对此信号进行检测，在其被转化为电信号之后，就会被传输到声音采集模块中，

当声音全部被采集之后，就会统一的将其传输到声音处理模块中。

(3)智能化识别技术的原理

智能化识别技术主要采用了声音预处理模块、处理分析模块等等，识别的具

体过程为图1所示。预处理主要是对采集到的声音数据信号进行全面的清洗，以

保证声音信号的清洁性，之后利用处理分析模块对声音信号进行处理与分析，进

而对于隧道衬砌空洞相关的信号、参数等进行提取，以正常回声、空响回声为准，

建设识别模型，利用这一模型就能够实现对空洞的识别，掌握隧道衬砌实际情况，

这种识别技术有着很好的准确性，识别效果较好，可有效的提高隧道衬砌质量检

测工作的效果。在识别的过程中，还可以采用多种算法，比如深度学习算法等，

对声音信号的特点进行更为深入的研究，以此明确空洞的深度、孔洞的尺寸等有

关信息。

图1二次衬砌空洞识别的主要流程

1.3以敲击回声为基础的智能化二次衬砌空洞检测技术的特点

第一，这一智能化的衬砌空洞检测技术并不会被施工环境影响，在检测的过

程中，对衬砌面的质量也没有较高的要求，操作灵活，识别效率高、准确性高，

声音数据信号的采集、处理都比较简单，且最终可以用较为直观的图像来呈现出

检测结果；

第二，智能化检测技术可以进行自动化的衬砌敲击，可及时采集声音信号，

自动化的去除噪音，准确的对衬砌空洞进行识别，同时该检测