基于AutoCAD平臺的隧道檢測成圖軟件設計

劉鐵華

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司,武漢 430063)

基于AutoCAD平臺的隧道檢測成圖軟件設計

劉鐵華

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司,武漢 430063)

隧道檢測主要采用地質雷達檢測的方法,調研其資料處理現狀后,在分析行業技術規范和專業技術要求的基礎上,采用VBA語言設計并編制了基于AutoCAD平臺的隧道雷達檢測的自動化成圖軟件,為保質高效地完成大批量的隧道雷達檢測成圖工作提供了技術保障,保證了其成圖的客觀性和可靠性。

隧道檢測;地質雷達;自動化成圖;AutoCAD;VBA

1 概述

隨著我國國民經濟的迅猛發展,鐵路的運營里程得到了快速的增長,尤其在高速鐵路方面,建設開啟了中國鐵路事業的新篇章[1]。高速鐵路的建設和運營在給廣大旅客帶來便捷的同時,其運營安全也越來越多地引起了人們的關注,安全要求日益提高[1,2],相關的檢測工作也迅速增加。

隧道檢測主要采取地質雷達檢測的方法進行[3-8],從其工作的開展來看,主要包括野外的數據采集、數據處理與解釋,以及最終的成圖和報告編寫。其中成圖和報告的編寫部分,與其他領域的地質雷達資料處理方式有所不同,需要考慮到隧道檢測的行業規范和技術要求,無法直接應用目前國內外的現有軟件,也沒有適用于隧道檢測的自動成圖和報告生成軟件,而這部分的核心就是成圖部分。所以,針對隧道檢測的特殊性,結合相關的技術規范,有必要研發一套自動化的、適應與實際隧道襯砌檢測工作的成圖軟件。

2 隧道檢測成圖的現狀

在隧道襯砌檢測主要的手段中,雷達方法具有分辨率高、反映直觀、測量速度快等顯著優點[3],因此被大量采用,成為隧道襯砌檢測的主要方法。為了能夠全面高效地完成大批量的隧道襯砌檢測,一般采取如圖1所示的測線布置進行檢測[4,5]。

圖1 既有線鐵路隧道襯砌雷達檢測布置

目前,雷達的成圖相對比較單一,沒有針對鐵路系統隧道襯砌的成圖軟件,為了能夠提高設計院在生產工作中的效率,有必要針對隧道襯砌檢測中雷達資料的自動化成圖進行研究。

現有的雷達資料處理軟件主要有Radar Data Analyzer for Windows XP(美國)、Reflex-Win(瑞典)和GresWin(意大利),就其軟件對各種雷達數據的兼容性而言,Reflex-Win兼容性最好,基本能夠對處理各種數據進行處理解釋,但也存在以下不足。

(1)成圖單一

現有的各種軟件只能逐條生成簡單的層位信息,不能同時對6條襯砌的各種病害同時給以呈現,且解釋結果展示形式單一,只能保存成文本形式或者圖片形式,而標準中均需要以CAD的形式呈現。

(2)效率低下

解釋數據通過手工繪制圖件的方法效率較低,一般情況下,對于一名熟練的工程師每千米的結果圖件繪制要花費1 h左右,相關信息的統計也要1～2 h,這就導致資料解釋和報告編寫占據一個項目很大部分時間。

(3)無信息統計功能

現有的所有軟件中,均沒有結合實際的圍巖級別和設計情況的統計分析功能,而技術規范則要求綜合考慮到這方面的因素進行風險評價,這對資料處理解釋和最終報告的編寫造成了極大的影響。

(4)錯誤率高

由于現有情況下采用人工方法進行成圖,導致成圖過程中出現一些由于疏忽而產生的錯誤,這為檢查工作帶來了沉重的負擔。

正是由于以上幾點不足,隧道襯砌檢測的成圖方法改進就有了其必要性,其制圖方法改進的思路需從以上幾點不足入手。

3 成圖軟件的設計

3.1 成圖軟件需求分析

隧道雷達檢測資料按研究對象分主要是6條測線雷達資料的分析結果,細分就可分為6條測線的厚度信息、病害信息、鋼筋信息和隧道的設計信息。如果按輸出分,主要包含厚度圖件和病害圖件,其中厚度圖件的生成相對簡單,而病害圖件的生成是在綜合分析各方面的信息后給出的評價,它們的關系如圖2所示。

圖2 隧道雷達檢測成圖軟件數據流分析

3.2 成果軟件功能設置

隧道雷達檢測主要是提供隧道的風險評級以及病害整治的意見,不僅僅要提供一個直觀的病害情況,更主要的是要提供對隧道資料的評價[11],所以病害的信息統計也很重要,本軟件在功能設置方面就考慮到了這一點。軟件在實現自動化成圖的同時兼顧了數據統計的功能,具體功能如下。

(1)自動化隧道襯砌厚度成圖及風險評價。厚度圖直接由厚度數據繪制而成,再結合隧道的設計厚度以及鋼筋情況根據技術規范進行風險評估。

(2)自動化隧道襯砌缺陷成圖及風險評價。缺陷的范圍由原始數據直接繪制而成,缺陷的風險級別由缺陷的規模、深度、圍巖級別、鋼筋情況結合技術規范進行綜合評定。

4 成圖軟件的實現

隧道雷達檢測成圖軟件是運行在普通PC機上,運行硬件要求不高,只需安裝Windows操作系統并且安裝AutoCAD和響應VBA插件即可。軟件安裝后可以在打開AutoCAD的情況下運行該軟件,圖3為軟件的運行界面。

圖3 隧道雷達檢測成圖軟件界面

加載好對應文件并調好參數后點擊“生成圖件”按鈕,數十秒內數千米的隧道資料就可繪制完成,圖 4是去除責任欄后的主要圖件成果示意。

圖4 隧道雷達檢測成圖軟件主要成果圖件

5 結論

通過對現有隧道雷達檢測的常規軟件的調研和實際工作規范要求,在分析了檢測需求的基礎上設計并編制了隧道雷達檢測成圖軟件,這不僅提高了成圖的效果更排除了在風險評級過程中的人為失誤,保證了隧道風險評級的客觀性和可靠性。

致謝

本隧道檢測雷達成圖軟件的調研和編制,得到了中鐵第四勘察設計集團有限公司“隧道襯砌質量雷達檢測自動化成圖(2012D23)”科研項目資金的支持,在此表示感謝。

[1] 何華武.快速發展的中國高速鐵路[J].專家論壇,2006(4).

[2] Jun S Lee,Il-Yoon Choi,Hee-Up Lee等,隧道檢測系統及其在韓國高速鐵路隧道的應用[J].中國鐵道科學,2004(3):21-26.

[3] 韓桂武,王天佑,劉斌,王立軍.地質雷達預報及檢測隧道病害的問題研究[J].勘察科學技術,2007(2).

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[6] A.Haack,T.Schreyer,G.Jackel.State-of-the-art ofNondestructive Testing Methods for Determining the State of a Tunnel Lining[J].Tunneling and Underground Space Technology,1995, 10(4):413-431.

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Design of Software Transforming Tunnel Detection Date into Diagram Based on AutoCAD Platform

LIU Tie-hua
(China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.,Wuhan 430063,China)

U456

A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.08.029

1004-2954(2014)08-0120-03

2013-11-27

中鐵第四勘察設計院集團有限公司科研項目(2012D23)

劉鐵華(1983—),男,工程師,2010年畢業于長安大學,工學碩士。