DB61T-公路病害沖擊映像法檢測技術規(guī)程

ICS?FORMTEXTXXXFORMTEXTPXXDBFORMTEXT61DBFORMTEXT61/FORMTEXTTXXXX—2021FORMTEXT公路病害沖擊映像法檢測技術規(guī)程FORMTEXTTechnicalSpecificationsofImpactimagemethodforroaddiseases(征求意見稿)FORMTEXT2021-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX發(fā)布FORMTEXT2021-FORMTEXTXX-FORMTEXTXX實施FORMTEXT陜西省市場監(jiān)督管理局???發(fā)布DB61/XXXXX—2021公路病害沖擊映像法檢測技術規(guī)程范圍本文件規(guī)定了公路病害沖擊映像法檢測的總則、儀器設備、方法與步驟、對比試驗與標定、數(shù)據(jù)分析與評價與報告的要求。本文件適用于各等級公路路面病害檢測，以及對病害采取非開挖處治后，進行修復效果的檢測和評估。規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應的版本適用于本文件；不注日期的文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。JTG3450公路路基路面現(xiàn)場測試規(guī)程JTG5210公路技術狀況評定標準JTGF80/1公路工程質量檢驗評定標準第一冊土建工程JTGH10公路養(yǎng)護技術規(guī)范JTGH30公路養(yǎng)護安全作業(yè)規(guī)程JTJ073.1公路水泥混凝土路面養(yǎng)護技術規(guī)范JTJ5142公路瀝青路面養(yǎng)護技術規(guī)范術語和符號下列術語和符號適用于本文件。沖擊映像法impactimagingmethod基于彈性波動理論，通過一定方式擊打路面，在其內(nèi)部激發(fā)彈性波動場，并在檢波點處接收。通過點測式或掃描式完成數(shù)據(jù)采集后，分析波場特征規(guī)律，進而判定公路路面病害。激發(fā)點shotpoint也稱擊打點，震源的作用點。檢波點receiverpoint檢波器的設置點。檢測點detectingpoint激發(fā)點與檢波點的中點。偏移距offset數(shù)據(jù)采集時，激發(fā)點與檢波點的距離。測線surveyline由檢測點構成的檢測路徑，一般平行于公路的橫斷面或縱斷面。耦合器coupler檢波器的底座，與公路路面直接接觸，方便檢波器移動、保證原始數(shù)據(jù)質量的構件。點測式pointtest以檢測點為單位，實現(xiàn)公路路面病害檢測的一種方式。一般使用1個檢波器，檢測點可自由分布。掃描式scanningtype以測線為單位連續(xù)測試，實現(xiàn)公路路面病害檢測的一種方式。一般使用多個檢波器組成陣列，檢測點按一定規(guī)則分布。響應波形impactresponsewaveform激發(fā)、接收彈性波動場后，由儀器記錄的波動場波形。沖擊響應強度impactresponseintensity響應波形在記錄時間段的能量函數(shù)，是表征病害對波場放大倍數(shù)的量。沖擊響應強度標準值standardvalueofimpactresponsestrength與測試路段路面結構一致的無病害路段，其沖擊響應強度的平均值。標準化沖擊響應強度standardizedimpactresponsestrength測點沖擊響應強度與沖擊響應強度標準值之比值。沖擊力度標準值standardvalueofimpactforce測區(qū)沖擊力度的平均值。沖擊力度影響系數(shù)influencecoefficientofimpactforce沖擊力度標準值與測點沖擊力度的比值。沖擊響應頻譜spectrumofimpactingresponsewaveform響應波形的傅里葉頻譜。波形特征值waveformcharacteristics響應波形的沖擊響應強度、沖擊響應頻譜的卓越頻率或峰值標定曲線ratingcurve對波形特征值進行率定和歸一化處理后，形成評估病害的曲線。沖擊力度Kij沖擊力度標準值沖擊力度影響系數(shù)kij響應波形的振幅Fs沖擊響應強度Aij沖擊響應強度標準值標準化沖擊響應強度Iij儀器設備一般要求儀器設備應具有制造廠商的產(chǎn)品合格證，測試前需經(jīng)過檢定或校準，有效期不短于1年。自行研發(fā)的儀器設備，需經(jīng)過本行業(yè)專家（不少于5人）鑒定，論證合格后可使用。根據(jù)測試工作的實際需要，儀器設備可分為單點式和陣列式。a)單點式：使用一個檢波器接收彈性波，每次激發(fā)獲得一個響應波形；b)陣列式：使用多個檢波器組成陣列，一次激發(fā)可獲得多個響應波形。儀器設備應包括下列內(nèi)容：a)震源；b)檢波器；c)采集模塊；d)輔助設備。儀器設備應設計合理，各部件同步工作，在使用、運輸和保管過程中應采取防水、防潮、防暴曬和防劇烈振動等措施。震源震源可采用重錘錘擊或落錘方式，宜采用機械方式激發(fā)，獲得可控、穩(wěn)定的沖擊力度。震源的選擇，應根據(jù)測試深度要求和現(xiàn)場環(huán)境確定，應保證測試所需的頻率和足夠的能量。測試深度較小時，應激發(fā)高頻率波；測試深度大時，應激發(fā)低頻率波。激發(fā)條件的改善：改變錘頭與路面的接觸面積、錘頭表面硬度或墊板材料可改變響應波形的主頻。一般地，接觸面積越大、錘頭表面或墊板越軟，響應波形激發(fā)頻率越低，測試深度也越大；接觸面積越小、錘頭表面或墊板越硬，響應波形激發(fā)頻率越高，測試深度也越小。震源錘擊方向應垂直于路面，快速擊打并防止二次激發(fā)，以保證測試所需的頻率和原始數(shù)據(jù)質量。測試工作開展前，應通過現(xiàn)場試驗，確定沖擊力度、偏移距、移動步長等技術參數(shù)，并在測試過程中保持不變。沖擊力度應保持不變，同一測區(qū)的誤差不應大于±10%。沖擊力度應記錄在原始數(shù)據(jù)文件中，并在數(shù)據(jù)分析過程中進行歸一化處理。采用人工方式激發(fā)時，應符合下列要求：a)采用重錘錘擊或落錘方式，其質量為2kg~4kg；b)通過控制震源的起落高度、速度等，保持沖擊力度穩(wěn)定；c)應安裝力傳感器等測量裝置，實時測定沖擊力度，并記錄在原始數(shù)據(jù)文件中。采用機械方式激發(fā)時，應符合下列要求：a)宜安裝力傳感器等測量裝置，實時測定沖擊力度，并記錄在原始數(shù)據(jù)文件中；b)根據(jù)測試對象和工作的實際需要，應能夠調(diào)節(jié)沖擊力度，以保證響應波形在數(shù)據(jù)采集模塊的動態(tài)范圍內(nèi)，且有足夠的信噪比；c)根據(jù)測試對象和工作的實際需要，應能夠調(diào)整震源偏移距，以保證有足夠的分辨率和測試精度。檢波器可采用垂直方向的速度型或加速度型檢波器。檢波器的自然頻率應滿足測試深度的需要，公路路面測試宜采用自然頻率不低于28Hz的檢波器。檢波器應在100~5000Hz范圍內(nèi)，具有平坦的響應曲線。采用陣列式儀器設備，陣列中的檢波器之間的自然頻率差不應大于0.1Hz，靈敏度和阻尼系數(shù)的差別不應大于5%。宜安裝耦合器，與檢波器牢固連接。檢波器應垂直于公路路面。沖擊錘與檢波器的移動方向一致，相對位置和間距應固定不變。數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集模塊的通道數(shù)，應大于2通道，宜為6~12通道。數(shù)據(jù)采集模塊的動態(tài)范圍應不低于90dB，宜為120dB；模數(shù)轉換（A/D）的位數(shù)應不低于16位，宜為24位。數(shù)據(jù)采集模塊的頻率響應，應至少保證在5~5000Hz范圍內(nèi)，具有平坦的頻率響應曲線。數(shù)據(jù)采集模塊最高采樣頻率不應低于40kHz。數(shù)據(jù)采集模塊的采集軟件界面，應能實時顯示環(huán)境噪音和響應波形，并應能根據(jù)需要調(diào)節(jié)顯示范圍和比例尺。采集軟件記錄的原始數(shù)據(jù)，應以業(yè)界通用的數(shù)據(jù)格式或文本方式記錄。a)數(shù)據(jù)文件應包括數(shù)據(jù)文件頭和數(shù)據(jù)體兩部分；b)數(shù)據(jù)文件頭，宜包括項目名稱、采集時間、檢波點與激發(fā)點位置，以及采集參數(shù)等信息；c)自行研發(fā)的儀器設備，若為非標準格式數(shù)據(jù)，應提供數(shù)據(jù)格式的詳細說明。輔助設備輔助設備主要為數(shù)據(jù)傳輸電纜、觸發(fā)器和耦合器，應符合下列要求：a)數(shù)據(jù)傳輸電纜應為屏蔽式線纜，具備良好的絕緣、抗環(huán)境電磁干擾性能；b)觸發(fā)器應具體良好的靈敏度、穩(wěn)定性和抗干擾能力；c)耦合器應與公路路面緊密接觸，質量宜為2~4kg，具有良好的滑動、耐磨性能。方法與步驟一般規(guī)定公路路面沖擊映像法測試應包括下列內(nèi)容：a)現(xiàn)場踏勘與資料收集；b)制定測試方案；c)數(shù)據(jù)采集；d)數(shù)據(jù)處理與分析；e)結果分析論證；f)報告編制與提交。檢測工作應避免在路面積水或積雪時進行，檢測環(huán)境溫度應為-10℃~35℃。測試方案宜包括下列內(nèi)容：a)測試路段建設階段的資料，包括勘察、設計、施工、監(jiān)理、檢測等；b)測線路段養(yǎng)護階段的資料，包括日常養(yǎng)巡查臺賬、技術狀況調(diào)查與評定報告等；c)測線路段改造資料，包括處治方案、施工記錄、總結報告等；d)測線路段的位置、里程樁號、交通流量、場地條件、干擾震源和電磁干擾等；e)與測試工作相關的其他資料。測試方案應包括下列內(nèi)容：a)測試路段建設、養(yǎng)護和改造各階段資料收集的情況和分析；b)測試路段的現(xiàn)狀，包括氣候環(huán)境、交通通行情況、病害描述等；c)測試目的、要求，以及測試內(nèi)容、范圍和依據(jù)等；d)測試工作的重點、難點分析，以及應對措施與技術路線；e)數(shù)采集、處理分析方法與工作參數(shù)等；f)工作量評估與進度計劃；g)儀器設備、人員安排，及所需的配合工作；h)安全、質量和進度等措施；i)報告編制與提交。測試工作開始前，應進行方案技術交底及安全培訓。測試步驟應按圖1所示。圖1測試步驟流程圖現(xiàn)場試驗測試工作正式開始前，應進行試驗工作。試驗工作應充分，宜控制在預計工作量的5%。試驗工作應包括下列主要內(nèi)容：a)多通道數(shù)據(jù)采集模塊的一致性檢查：將輸入端各道并聯(lián)后接入信號源，設定與實際工作相同的參數(shù)，采集響應波形并存儲，利用軟件分析頻響與幅度的一致性；b)檢波器的一致性檢查：選擇路面狀況良好的地點，將檢波器密集布設，在1~2倍震源偏移距位置激振，采集響應波形并存儲，利用分析軟件分析頻響與幅度的一致性；c)數(shù)據(jù)采集模塊通道和檢波器的頻響與幅度特性，在測深需要的頻率范圍內(nèi)，應符合一致性要求；d)干擾波調(diào)查：選擇有代表性的路段布設檢波器，并觀察采集軟件環(huán)境噪音監(jiān)控窗口，識別記錄干擾信號；e)選用不同頻率檢測器的原則：根據(jù)測試深度要求，利用f=v/λ和λ≈2H來估算選用的檢波器頻率，式中：f—檢波器頻率；v—縱波波速；λ—波長；H—測試深度；根據(jù)測試深度和現(xiàn)場環(huán)境進行現(xiàn)場試驗。依據(jù)采集的響應波形進行頻譜分析，震源的頻帶寬度應滿足測試深度和分辨薄層的需要，據(jù)此確定最佳的激振方式。在具有路面技術狀況調(diào)查、鉆孔資料的地點，宜在調(diào)查范圍或鉆孔附近采集響應波形，取得對比分析資料?，F(xiàn)場試驗，應確定滿足測試目的和精度要求的激發(fā)方式和采集參數(shù)，并形成現(xiàn)場試驗報告，作為工作方案的重要組成部分?，F(xiàn)場試驗報告，應通過委托方認可，測試工作的參數(shù)設定應與報告一致。測線（測點）布設宜按等間距布設，構成平行于道路縱斷面或橫斷面的測線，見圖2。圖2測線布設平面示意圖檢測點與測試區(qū)域邊緣的最小距離，宜大于震源偏移距。根據(jù)測試路段的資料分析，結合工作的實際需要，宜按下列要求劃分測區(qū)。a)同一測區(qū)內(nèi)，路面結構應相同，并以測區(qū)為單位進行數(shù)據(jù)處理與分析。b)測區(qū)長度宜為100m~200m，不足100m的應按一個測區(qū)計。激發(fā)點和檢波點，不應跨越施工縫、結構變化處。采集參數(shù)采集參數(shù)應根據(jù)現(xiàn)場試驗確定，保證測試精度和深度。采集參數(shù)包括：測點間距、測線間距、偏移距、采樣間隔、采用點數(shù)和記錄長度，其設置應符合下列要求：a)測點間距應小于最小測試深度所需波長的二分之一，宜為0.1~0.5m；b)測點沿道路橫斷面或縱斷面構成測線，測線間距宜為0.5~1.0m；c)偏移距，宜為測點間距的1倍或2倍；d采樣間隔由最高頻率范圍確定，應選擇較小值，宜為20.833us；e)采樣點數(shù)由最大測試深度確定，可選擇512點或1024點；f)記錄長度為“采樣點數(shù)-1”和“采樣間隔”的乘積，應符合下列要求： 1）應保證能夠記錄完整的響應波形，且滿足最大測試深度和測試精度的要求；2）一般肉眼可見的響應波形，不宜超過記錄長度的一半。數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)采集應嚴格按照工作方案實施，還應符合下列要求：a)應對工作面進行必要清掃，宜保持工作面干凈、整潔、無積水；b)應進行儀器設備外觀檢查：震源和耦合器的磨損情況、檢波器固定情況等，磨損嚴重的應及時進行維修、更壞；c)應進行人員資格檢查和技術交底。響應波形的激發(fā)應符合本規(guī)程4.2條和4.4條的規(guī)定，并符合下列要求：a)應根據(jù)測試任務要求和現(xiàn)場條件，合理選擇震源；b)為提高響應波場的頻率，可在激發(fā)點處放置硬材料墊板；c)觸發(fā)器與震源、數(shù)據(jù)采集模塊的連接，應穩(wěn)定、牢固，防止接觸不良等故障。檢波器的排布，應符合下列要求：a)單點式排布，采用線性等間距排列，沖擊錘在移動方向前方激發(fā)，同一測線上的排列方式保持不變；b)陣列式排布，檢波器的陣列排布可為矩形或圓環(huán)形。響應波形的接收應符合本規(guī)程4.3條和4.4條的規(guī)定，并符合下列要求：a)儀器設備應在全通狀態(tài)，各通道的增益一致；b)應控制沖擊力度，防止響應波形出現(xiàn)削波，c)應檢查檢波器購置狀態(tài)，防止出現(xiàn)壞道；d)數(shù)據(jù)傳輸電纜與檢波器、數(shù)據(jù)采集模塊的連接，應穩(wěn)定、牢固，防止接觸不良等故障。應記錄連續(xù)、完整的響應波形。出現(xiàn)削波、壞道，以及采樣點數(shù)、記錄長度與設定不一致的，均為不合格的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集過程中，應同步進行現(xiàn)場記錄，應符合下列內(nèi)容：a)現(xiàn)場筆記，應按照本規(guī)程附錄B的要求，記錄測線號、始末位置、文件號和有效性，以及結構變化、干擾震源等異常情況等；b)數(shù)據(jù)文件號的記錄，應與激發(fā)順序一致，宜遵循一定的規(guī)律；c)現(xiàn)場拍照，宜記錄現(xiàn)場環(huán)境、工作狀態(tài)、儀器設備、異常情況等；d)現(xiàn)場實時進行響應波形評價，出現(xiàn)不合格時，應立即重測。某一測點數(shù)據(jù)采集完成后，將儀器設備移動至下一測點，繼續(xù)完成所以測點的數(shù)據(jù)采集。采集工作結束后，應及時從儀器下載數(shù)據(jù)做好備份，以防數(shù)據(jù)丟失，同時整理好現(xiàn)場采集原始記錄。對比試驗與標定一般規(guī)定沖擊映像法測試結果，與路面結構、施工質量和養(yǎng)護狀況有關，結構層數(shù)、厚度、以及路面技術狀況等均影響波形特征值。但隨著測試數(shù)據(jù)量的增大，影響因素占比及其影響程度趨于穩(wěn)定。對比試驗與標定，其目的在于：1)獲得沖擊力度標準值，即滿足測試精度與深度的沖擊力度；2)獲得無病害區(qū)域的沖擊響應強度標準值、病害區(qū)域的標準化沖擊響應強度；3)建立標定曲線，即確定典型病害與標準化沖擊響應強度的對應關系。對比試驗與標定，應符合下列要求：1)應在測試工作正式開展前進行，宜與現(xiàn)場試驗同步進行；2)路面結構、施工方案不一致的路段，應單獨進行對比試驗和標定。對比試驗對比試驗區(qū)域的選取，應符合下列要求：a)選取測線路段的無病害區(qū)域、出現(xiàn)典型病害的區(qū)域；b)典型病害區(qū)域，宜根據(jù)技術狀況調(diào)查與評定報告確定，也可通過路面巡查確定。沖擊力度標準值、沖擊響應強度標準值的獲取，應符合下列要求：a)無病害區(qū)域，應選取不小于3處，且每個區(qū)域的測點不少于64個；b)數(shù)據(jù)采集方法，應與測試工作方案一致。標準化沖擊響應強度的獲取，應符合下列要求：a)各類典型病害區(qū)域，應選取不小于3處，且每處測點不少于64個；b)采用控制變量法，測定各類病害的標準化沖擊響應強度。標定宜采用鉆孔、地質雷達等手段，對標準化沖擊響應強度進行復核和調(diào)整。形成標定曲線，以橫軸為病害類別，縱軸為標準化沖擊響應強度。數(shù)據(jù)分析與評價一般規(guī)定數(shù)據(jù)處理前，應進行資料整理，包括：繪制測線（測點）平面布設圖、數(shù)據(jù)文件整理等。測線（測點）平面布設圖，應根據(jù)實際點坐標，按比例尺繪制。在有電子設計圖的條件下，可直接將測線（測點）繪制在電子圖中。數(shù)據(jù)分析應使用軟件程序完成。分析軟件主要功能應包括：預處理、波形處理、頻譜分析、歸一化處理、響應強度計算與提取等。數(shù)據(jù)分析與評價，應包括下列內(nèi)容：a)處理與分析；b)結果成圖；c)結果評價。處理與分析數(shù)據(jù)處理與分析應符合下列規(guī)定：a)原始數(shù)據(jù)應完整、可靠、有效。若出現(xiàn)無效數(shù)據(jù)，應重新檢測或補測；b)原始數(shù)據(jù)應及時歸檔，以便能夠溯源檢查。處理與分析主要內(nèi)容包括：數(shù)據(jù)預處理、波形處理、沖擊力度歸一化處理、計算標準化沖擊響應強度、卓越頻率和頻譜峰值分析、指標轉換等。數(shù)據(jù)預處理，包括下列內(nèi)容：a)根據(jù)現(xiàn)場筆記，剔除無效數(shù)據(jù)，并以測線為單位，對原始數(shù)據(jù)進行整理和編輯；b)若未顯示位置信息，應人工設定，或將位置信息文件與波形文件合并在一起。波形處理包括：噪音分析、時窗設計和濾波器設計。通過噪音分析，設計利于提取目標波形的時窗，并設計頻率、方向濾波器，去除干擾信號，提高信噪比。沖擊力度歸一化處理，應符合下列要求：a)沖擊力度的誤差，由人工或機械所致，應通過歸一化處理消除其對響應強度的影響；b)沖擊力度標準值，應按公式（1）計算，并符合規(guī)定：………（1）式中：——沖擊力度標準值，單位N；A,b——測區(qū)縱向、橫向的測點數(shù)量；I,j——測點位置編號，表示第i行第j列，i=1，2，…，b；j=1，2，…，a；Kij——第i行第j列的測點沖擊力度，單位N；N——測區(qū)測點總數(shù)，N=ab；c)沖擊力度影響系數(shù)，應按公式（2）計算，并符合規(guī)定：………（2）式中：kij——第i行第j列測點的沖擊力度影響系數(shù)。沖擊響應強度、沖擊響應強度標準值和標準化沖擊響應強度的計算，應符合下列要求：a)沖擊響應強度的計算，應按公式（3）計算，并符合規(guī)定：………（3）式中：Aij——第i行第j列測點的沖擊響應強度；n——采用點數(shù)；s——記錄時長內(nèi)的采用點數(shù)，s=1，2，…，n-1，n；Fs——某一采樣點的數(shù)值大小，即響應波形的振幅。b)沖擊響應強度標準值，應按公式（4）計算，并符合規(guī)定：………（4）式中：——測試路段沖擊響應強度的基準值。c)標準化沖擊響應強度，應按公式（5）計算，并符合規(guī)定：………（5）式中：Iij——第i行第j列測點的標準化沖擊響應強度。對進行沖擊力度歸一化之后的響應波形，通過快速傅里葉（FFT）變換，計算其卓越頻率和頻譜峰值，其目的在于：a)分析干擾源，并設計濾波器，壓制噪音；b)通過頻譜變化，推測路面結構的病害；c)根據(jù)實際工作的需要，推測病害埋深。根據(jù)多次反射理論，利用H=vT=v/f來推測病害埋深，式中：v—縱波波速；f—卓越頻率；T—卓越周期；H—病害埋深?；跇硕ㄇ€，通過標準化沖擊響應強度的實測值，推斷路面病害及其類別。結果成圖檢測結果應包括下列內(nèi)容：a)沖擊響應強度（或卓越頻率、頻譜峰值）點布圖；b)沖擊響應強度分布云圖（或等高線圖）；c)病害平面分布圖、深度推斷圖；d)病害統(tǒng)計表。沖擊響應強度（或卓越頻率、頻譜峰值）點布圖，其橫坐標、縱坐標代表測區(qū)坐標，圓點代表檢測點，并以顏色區(qū)別沖擊響應強度（或卓越頻率、頻譜峰值）的大小。沖擊響應強度分布云圖（或等高線圖），以沖擊響應強度（或卓越頻率、頻譜峰值）點布圖為基礎數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)格加密和平滑處理，形成平面分布云圖。病害平面分布圖，以沖擊響應強度分布云圖（或等高線圖）為基礎，并按照病害種類，將沖擊響應強度分為多個分布區(qū)間，以不同顏色顯示，形成病害平面分布圖。病害統(tǒng)計表，將病害劃分成不同等級，并統(tǒng)計各等級病害的占比，把統(tǒng)計結果以餅圖、表格等方式表示，并形成包含病害中心位置、面積和等級等信息的一覽表。對病害采取非開挖處治后的修復效果檢測，應將檢測結果與處治前進行對比分析，并評估處治效果。病害評價采用標準化沖擊響應強度，對公路路面病害進行評價。根據(jù)理論計算，結合工程實踐，病害評價如下：a)當Iij≤1.25時，評價為無病害；b)當1.25<Iij≤2.0時，評價為松散；c)當2.0<Iij≤2.5時，評價