机械法联络通道注浆密实度探地雷达检测装置及方法与流程
本发明涉及隧道工程质量检测，具体是一种机械法联络通道结构、基于探地雷达介电常数差异的注浆密实度检测装置及方法。
背景技术：
1、在市域铁路与地铁盾构隧道工程中，机械法联络通道因施工效率高、无冻融沉降、对环境影响小，已成为主流施工工艺。联络通道管节壁后注浆密实度直接决定结构安全、防水效果与套筒割除作业安全，是施工质量控制的核心环节。
2、传统检测方法以人工敲击、钻孔取芯、抽样检查为主，存在效率低、代表性差、易损伤结构、无法量化、不能同步施工等缺陷。现有探地雷达检测技术多用于常规盾构隧道衬砌检测、车载或爬壁机器人检测，然而，机械法联络通道通常具有曲率半径小、空间狭长、存在t型接头等结构突变的特殊工况，导致现有装置或方法存在以下技术问题：1）无法自适应小曲率、变截面通道，雷达天线难以与弧形管片壁紧密、稳定贴合，数据信噪比低；2）无法有效区分管节本体、注浆层、地层三层介质界面，尤其对薄层不密实及空洞缺陷识别能力不足；3）难以实现“注浆-检测-补浆-复测”的闭环质量控制，无法满足套筒割除前精准、快速的验收要求。
3、现有相关专利技术中，如专利文件（cn115356722a）公开的一种盾构隧道壁后注浆层自动化雷达检测装置及方法。专利的适应机构主要依赖“旋转底座3、支撑杆5、伸缩杆6以及角度调节器7（双向球铰7-1和旋转盘7-2）”的刚性组合来实现角度和长度的调节，并依靠“弹性测距滑轮8”和“弹性伸缩球钮10-1”来应对微小起伏和反馈贴合状态。由于机械法联络通道曲率半径极小，且存在t型接头等变截面突变。该专利的支撑杆和伸缩杆属于刚性连杆机构，在狭小空间内进行大角度姿态调整时，极易与通道内的附属设施（如管路、支架）或t型接头处发生机械干涉与碰撞。其双向球铰的调节范围（0-180度）无法覆盖小曲率半径下的极端法向角度需求。该专利中的“弹性测距滑轮”和“弹性伸缩球钮”仅能提供厘米级的微小形变补偿，适用于常规隧道管片的“错台、螺栓孔”等微小不平整。面对联络通道急剧变化的曲率或t型接头的直角突变，刚性夹持机构无法实现平滑过渡，必然导致雷达天线与管片壁之间产生空气间隙（脱空）。电磁波在空气-管片界面会发生强烈的反射和散射，导致进入壁后介质的能量锐减，回波信号信噪比急剧下降，检测数据失效。由于机械法联络通道的管片厚度及壁后注浆层厚度通常较薄。常规单频地质雷达天线在探测时，其垂直分辨率受限于波长。该专利未引入高频阵列天线或超宽带（uwb）技术，无法提供足够高的时间分辨率来剥离“管节本体-注浆层-地层”这三层介电常数差异可能较小的薄层界面反射波。对于薄层不密实或微小空洞，其雷达反射信号往往被强直达波或管片界面反射波掩盖。该专利的检测方法仅提及“检测信号传输到操作台进行实时处理”，缺乏针对薄层缺陷的高级信号处理算法（如背景去除、全波形反演fwi、或基于深度学习的缺陷识别模型）的技术启示，导致其对微小缺陷的识别能力存在先天短板。该专利采用“移动平台1+操作椅14”作为行进机构，体积较大；病害标记方式依赖于“自动标记喷枪9内置荧光染料”进行现场喷射标记；数据处理依赖“操作台13的电脑后处理分析”。该专利所依赖的“移动平台+操作椅”的大型地面推车式结构，在狭长通道内转弯、掉头、推进极为困难，甚至无法通行。这直接导致检测效率低下，根本无法满足套筒割除前“快速”验收的时效性要求。
4、因此，研发一种无损、快速、精准、不破坏结构、专门适配机械法联络通道的壁后注浆密实度检测装置及方法，已成为本领域亟待解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术不足，提供一种无损安装检测、同步施工、分层识别、闭环管控的检测装置及方法，解决机械法联络通道壁后注浆检测难、定位不准、干扰施工，实现不破坏管节、不影响工期、精准识别壁后注浆不足，造成不密实、疏松、空洞等缺陷的目标。该方法操作便捷、结构简单，在通道管片上作业时能够无损探测，能快速、高效的完成管片点位探测工作，保证施工进度与质量。
2、为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
3、一种机械法联络通道注浆密实度探地雷达检测装置，包括：行走模块、周向扫描模块、径向与纵向调节模块、探测模块、数据处理与显示模块，
4、所述行走模块包括行走轮、支撑腿和安全锁，所述行走轮连接支撑腿，用于装置在通道内的前后移动；
5、所述周向扫描模块包括电池驱动轴承和伸缩旋转圆盘，所述电池驱动轴承连接支撑腿和伸缩旋转圆盘，用于提供旋转动力；所述伸缩旋转圆盘固定于电池驱动轴承，并根据通道半径大小调节其伸缩杆的径向长度，使圆盘轮廓与通道曲率大致贴合；
6、所述径向与纵向调节模块包括固定平台和旋转伸缩支撑，所述固定平台固定于伸缩旋转圆盘上；所述旋转伸缩支撑一端连接固定平台，另一端连接雷达固定装置，用于调节雷达天线的径向贴合距离、环向扫描角度以及纵向扫描位置；
7、所述探测模块包括雷达固定装置、雷达检测设备、测距轮、压力传感器，所述雷达固定装置用于保护并固定雷达检测设备；所述雷达检测设备包含至少两种中心频率的天线，基于介电常数差异实现三层介质精准区分；所述测距轮紧贴管片滚动，用于实时标定雷达数据的空间位置；所述压力传感器固定于雷达固定装置与雷达检测设备之间，并集成相应压力，用于使雷达天线与弧形管片表面保持恒定且均匀的贴合；
8、所述数据处理与显示模块包括平板及内置算法，所述平板通过局域无线传输模块采集雷达检测数据及压力传感器数据，内置双频数据算法与注浆缺陷人工智能识别模型，实时生成雷达剖面、缺陷清单与补浆建议，并输出缺陷的位置。
9、进一步，所述安全锁用于在特定位置锁定行走轮，防止装置在工作时滑动。
10、进一步，所述雷达检测设备中心频率的天线包括600-800mhz高频天线和300-500mhz低频天线，高频天线用于识别管节壁厚与近壁注浆缺陷，低频天线用于识别深层注浆与地层界面。
11、一种机械法联络通道注浆密实度探地雷达检测方法，基于所述的机械法联络通道注浆密实度探地雷达检测装置，具体步骤如下：
12、步骤一：现场踏勘与参数标定：测量联络通道内径、管节厚度与曲率半径，采集混凝土、注浆体、地层、水体的介电常数，建立基于介电常数差异的三层介质：管节-注浆层-地层的分层识别模型，并设定雷达检测装置的行走速度与测线间距；
13、步骤二：装置安置与初始化：将检测装置平稳放置于联络通道始发口，通过平板启动装置，使行走轮与通道底部紧密接触并锁定安全锁；根据通道实际半径，自动或手动调节伸缩旋转圆盘的伸缩杆半径，使圆盘轮廓与通道内壁大致贴合；
14、步骤三：雷达姿态自适应贴合：通过平板控制旋转伸缩支撑，将雷达固定装置及雷达检测设备推送至贴近管片内壁的起始检测位置；启动压力传感器，并监测压力传感器反馈，动态调节伸缩力度，直至贴合压力达到预设阈值，确保雷达设备与弧形管片表面所在检测姿态下均保持恒定、均匀的接触；
15、步骤四：按预定测线进行数据采集：启动电池驱动轴承，带动伸缩旋转圆盘及其上的固定平台，按照步骤一设定的速度沿通道周向旋转；同时，测距轮紧贴管片滚动，实时标定位置。雷达检测设备中的高频与低频天线同步发射与接收电磁波，通过无线传输模块将雷达剖面数据、位置信息及贴合压力数据实时发送至平板；
16、步骤五：多频数据融合与缺陷智能识别：平板内置算法接收双频雷达数据后，执行以下分析：1）利用低频天线数据识别深层注浆与地层界面；2）利用高频天线数据识别管节壁厚与近壁注浆缺陷；3）通过增益强弱或波形修正成像算法对双频数据进行联合反演，消除单一频率的探测盲区，增强对不密实区及微小空洞的识别能力；4）基于人工智能模型，自动识别并分类不密实、疏松、空洞等缺陷，并标定缺陷的精确空间位置：环向角度+纵向里程；
17、步骤六：检测报告生成与闭环管控：平板实时生成雷达剖面图、缺陷列表及三维缺陷分布图；依据缺陷类型与严重程度，输出补浆建议，包括注浆压力、注浆量、开孔位置；检测数据同步上传至施工管理平台，实现“注浆→检测→补浆→复测”的闭环质量控制。
18、进一步，步骤二的装置安置与初始化还包括装置检查：确认行走滚轮转动灵活，安全锁功能正常；检查伸缩旋转圆盘和旋转伸缩支撑的伸缩杆件活动自如；确认压力传感器工作正常；确保雷达检测设备的双频天线探测正常，平板与各模块无线通讯正常。
19、进一步，步骤二的装置安置与初始化还包括参数输入与标定：在平板中输入待检联络通道的参数，包括增益、道间距、管节厚度、起始里程，在已知介电常数的区域范围进行快速标定，验证算法参数。
20、进一步，步骤二的装置安置与初始化还包括放置与对中：将装置安装推送至通道始发口，使其行走轮落在通道底部适应点，通过平板控制伸缩旋转圆盘的伸缩杆，使圆盘外缘大致贴近通道内壁，完成装置中心对中。
21、进一步，步骤四的按预定测线进行数据采集还包括：在平板上点击“开始检测”。电池驱动轴承将带动雷达按设定速度沿周向移动，测距轮开始计数并触发雷达检测设备主机采集数据，平板实时显示雷达剖面图和当前贴合压力值，操作人员可监控数据质量；完成一环扫测后，手动或自动将装置纵向移动至下一个环宽位置，重复该步骤，完成全通道纵向扫测。
22、进一步，步骤五的多频数据融合与缺陷智能识别还包括数据处理与解释：单次或全部测线完成后，平板内置算法自动执行双频数据解析与ai识别；操作人员在平板上查看生成的缺陷分布图及缺陷列表，每个缺陷均附有环号、纵向里程、缺陷类型：不密实/疏松/空洞。
23、本发明与现有技术相比，具有以下显著有益效果：
24、1.本发明装置结构简单、安装快捷、无损检测、同步施工，不破坏管节与防水结构，稳定性强、精度高、适应性强，可广泛应用于机械法联络通道施工质量检测与安全验收。
25、2.本发明方法操作便捷、结构简单，在通道管片上作业时能够无损探测，能快速、高效的完成管片点位探测工作，保证施工进度与质量。
26、3.本发明不打孔、不破损、无损检测，专门适配机械法联络通道结构，可与施工同步进行，大幅提升检测效率与精度，保障套筒割除安全，提高工程质量与防水可靠性。
27、4.本发明解决了机械法联络通道壁后注浆检测难、定位不准、干扰施工，实现不破坏管节、不影响工期、精准识别壁后注浆不足，造成不密实、疏松、空洞等缺陷的目标。