基于分区定位取样的防汛堤旧桩耐久性综合评估方法与流程

本发明涉及防汛堤耐久性评估，具体为基于分区定位取样的防汛堤旧桩耐久性综合评估方法。

背景技术：

1、防汛堤旧桩长期处于复杂的水文环境中，会发生混凝土碳化、钢筋锈蚀及强度退化，因此需定期进行耐久性评估，现有的评估方法结合无损检测与微损取样技术，但在实际工程应用中，各检测模块的数据往往相互独立，缺乏空间上的配准关联，检测人员依靠工程经验随机布置测试点与取样点，难以准确对应旧桩内部的隐蔽缺陷与锈蚀区域。

2、同时，防汛堤受水位持续变动与干湿交替影响，结构表层常处于高含水率状态，环境因素会直接干扰回弹等常规力学测试结果，导致获取的强度推定值产生误差；此外，现有的评估算法多采用各项指标线性加权求和的方式计算综合得分，这种计算方式会使局部严重的劣化特征被整体分数平均化，导致最终输出的风险等级无法准确反映旧桩真实的承载与耐久性状态。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了基于分区定位取样的防汛堤旧桩耐久性综合评估方法，解决了现有检测因测点缺乏空间配准会遗漏隐蔽缺陷，且受水文环境干扰导致最终风险评估不准确的问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

3、本发明提供基于分区定位取样的防汛堤旧桩耐久性综合评估方法，包括以下步骤：

4、操作探地雷达沿防汛堤旧桩表面执行探测，界定桩身混凝土内部异常区域的边界位置；

5、根据界定的所述内部异常区域的边界位置，在水上区、水位变动区以及水下区布置靶向取样点钻取混凝土芯样试件，测量获取平均碳化深度尺寸，定量分析得到氯离子质量分数；

6、在防汛堤旧桩表面露出内部钢筋本体以建立物理导电连接，划分测试节点采集自然电位数值，计算钢筋锈蚀风险表征值；

7、在所述水位变动区与水下区表面布置回弹测区记录回弹值，读取所述平均碳化深度尺寸对回弹值进行修正，获取抗压强度推定值；

8、将所述平均碳化深度尺寸、氯离子质量分数及基础参数计算各指标的无量纲得分，计算得出综合耐久性指数确定初始风险等级；调用内部空洞或疏松缺陷等级、钢筋锈蚀风险表征值以及抗压强度推定值，对风险等级进行上调修正。

9、优选的，所述操作探地雷达沿防汛堤旧桩表面执行探测，界定桩身混凝土内部异常区域的边界位置的步骤包括：

10、识别空洞缺陷界面表现出的振幅突增与相位翻转波形特征，判定混凝土疏松区对应呈现的多重散射杂乱衰减反射波幅段；

11、提取特征波形对应的双程旅行时间节点，结合标定测试获取的波速参数计算目标界面的垂直深度尺寸；

12、记录雷达天线在行进方向上的水平距离参数，将所述垂直深度尺寸通过坐标转换运算转化为包含水平距离数值与垂直深度数值的二维空间物理坐标数据。

13、优选的，所述根据界定的所述内部异常区域的边界位置，在水上区、水位变动区以及水下区布置靶向取样点钻取混凝土芯样试件的步骤包括：

14、提取历史最高水位高程与最低水位高程数据建立物理边界，建立多区段高程边界模型；

15、当某一区段筛选到雷达异常响应坐标时，在异常响应坐标处设置靶向取样点，并在同一区段内相邻无异常响应位置设置对照取样点；

16、读取所述二维空间物理坐标数据进行靶向测试点位配准，在距离内部钢筋本体投影外侧的区域部署钻孔作业点实施钻孔操作，提取所述混凝土芯样试件。

17、优选的，所述测量获取平均碳化深度尺寸，定量分析得到氯离子质量分数的步骤包括：

18、在芯样断面上均匀喷洒化学指示试剂，依据混凝土内部氢氧化钙与空气中二氧化碳反应消耗碱性物质的化学机制识别物理碳化界面；

19、使用游标卡尺沿试件圆周边缘按圆心角等分规则向内部变红区域边界进行多次径向深度测量，采集各测点的独立深度数值并代入数学模型求解获取所述平均碳化深度尺寸；

20、采集贴近标定保护层深度位置的混凝土实体样本进行研磨粉碎处理提取试验粉末，置于化学萃取液内并依据硝酸银溶液滴定比色手段测定消耗体积数值，计算得出所述氯离子质量分数。

21、优选的，所述在防汛堤旧桩表面露出内部钢筋本体以建立物理导电连接，划分测试节点采集自然电位数值的步骤包括：

22、依据所述二维空间物理坐标数据选取规避结构主受力区域的边缘测试位置，剥离局部混凝土保护层暴露出所述内部钢筋本体，建立物理导电连接构成闭合探测回路；

23、在建立物理导电连接的周边防汛堤旧桩表面区域布设间距为0.5米乘0.5米的标准测试网格，作为所述测试节点，通过润湿液使参比电极贴合湿润的网格节点表面连通探测回路；

24、按照网格行列表顺序逐点采集内部钢筋相对参比电极产生的自然电位数值并录入系统存储器。

25、优选的，所述计算钢筋锈蚀风险表征值的步骤包括：

26、调取存储的离散测试节点的自然电位数值执行空间插值运算生成连续分布数据，依据差分计算模型提取相邻测试节点之间的空间电位梯度数值；

27、比对预设的判定阈值，提取水上区及水位变动区内自然电位数值低于自然电位负值阈值且空间电位梯度绝对值高于空间电位梯度极值阈值的闭合等值线区域面积，计算出所述钢筋锈蚀风险表征值，以界定高概率活化锈蚀区域。

28、优选的，所述在所述水位变动区与水下区表面布置回弹测区记录回弹值，读取所述平均碳化深度尺寸对回弹值进行修正，获取抗压强度推定值的步骤包括：

29、在所述回弹测区沿水平方向施加弹击物理动作获取多个有效回弹值，剔除极值后计算求取平均回弹值；

30、调用测强曲线回归模型中的乘法系数项基准常数与指数项基准常数，将所述平均回弹值结合所述平均碳化深度尺寸进行非线性函数映射计算，提取测试区域混凝土实体的抗压强度推定值；

31、提取当前抗压强度推定值低于水上区基准均值的低值偏差阈值且探地雷达波场不具备表征内部疏松的多重散射衰减特征以及平均碳化深度尺寸偏差率低于偏差率阈值的逻辑组合条件，标记测区回弹测试受混凝土表层高含水饱和状态干扰产生的假性低强度数据并排除。

32、优选的，所述将所述平均碳化深度尺寸、氯离子质量分数及基础参数计算无量纲得分的步骤包括：

33、提取反映物理防护屏障厚度的保护层厚度尺寸，表征微裂缝发育环境条件的冻融循环次数，表征物理冲刷烈度的水流平均流速，和反映宏观承载劣化状态的最大裂缝宽度尺寸，构建为所述基础参数；

34、设定所述保护层厚度尺寸为正向映射参数，设定所述平均碳化深度尺寸、所述氯离子质量分数、冻融循环次数和最大裂缝宽度尺寸为负向映射参数；

35、利用各参数对应的物理上下限阈值执行区间截断处理，依据现有的极差标准化算法执行线性变换计算转化为介于0至100基准区间内的无量纲得分。

36、优选的，所述计算得出综合耐久性指数确定初始风险等级的步骤包括：

37、提取各项转化生成的无量纲得分构建状态评估向量矩阵，调取系统预设对应各维度特征的指标权重系数矩阵；

38、执行线性乘积累加计算得出所述综合耐久性指数；

39、将100至0的指数范围划分为安全以及轻度劣化和中度退化与重度危险四个评定区间，遍历定级区间阈值边界判定所述综合耐久性指数对应的数值落入所属区间范围并直接映射输出所述初始风险等级。

40、优选的，所述调用内部空洞或疏松缺陷等级、钢筋锈蚀风险表征值以及抗压强度推定值，对风险等级进行上调修正的步骤包括：

41、当依据钢筋锈蚀风险表征值识别到高概率活化锈蚀区域，或探明表现出强反射特性的连续性内部空洞缺陷，或依据抗压强度推定值识别到低于原设计强度等级70%的强度折减区域时，系统强制将当前初始风险等级提升一个严重级别；

42、当同一评估区段内存在两项及以上严重劣化特征时，系统响应判定指令越过计算分数输出最终风险等级为重度危险。

43、本发明提供了基于分区定位取样的防汛堤旧桩耐久性综合评估方法。具备以下有益效果：

44、1、本发明通过探地雷达获取内部缺陷与钢筋实体的二维空间物理坐标，并依据二维空间物理坐标引导后续理化检测的靶向取样点布设与电化学探测网格搭建，方式能够在规避结构主受力部位的前提下，直接针对异常响应区域执行钻芯取样，避免常规随机取样方式会遗漏局部严重劣化区域的问题，提高检测取样与缺陷定位的准确性。

45、2、本发明在获取混凝土实体抗压强度推定值时，结合平均回弹数值、平均碳化深度代表值以及同一物理坐标处的探地雷达波场特征进行交叉复核，当推定强度偏低且雷达波场不具备表征内部疏松的多重散射衰减特征时，系统判定为受表层高含水饱和状态干扰产生的测试误差并予以排除，从而输出不受外部水文湿度环境影响的真实混凝土抗压强度数据。

46、3、本发明在耐久性风险评估过程中，先将各项理化与环境指标转化为无量纲得分数据以计算得出初始风险等级，随后调用底层检测结果执行上调修正机制，当识别出连续空洞缺陷、高概率活化锈蚀区域或抗压强度折减等劣化特征时，强制提升安全风险等级，避免常规线性加权计算中局部严重缺陷指标被整体评估得分平均化掩盖的问题，使最终确定的安全风险等级结论更符合工程实际状态。