Одной из самых больших проблем, с которыми сталкиваются инженеры, является инспектирование, оценка, техническое обслуживание и безопасная эксплуатация существующей гражданской инфраструктуры
Сюда относятся крупномасштабные сооружения, такие как туннели, мосты, дороги и трубопроводы. Что касается туннелей (водоснабжение, метро, железные дороги, дороги и т.д.), то их общая протяженность и количество существенно увеличилось и будет продолжать расти. Кроме того, некоторые туннели, которые сегодня находятся в эксплуатации, были построены более 50 лет назад с использованием существующих технологий строительства и материалов.
Только в Японии в 2006 году число действующих туннелей достигало 9000, причем такие туннели, как туннель Сейкан, длина которого составляет 54 км и который частично находится ниже морского дна. Состояние тоннелей постепенно ухудшается из-за влияния времени, факторов окружающей среды, увеличения нагрузки, изменений в эксплуатации, ущерба, вызванного человеческим/природным фактором, ненадлежащего или плохого технического обслуживания и не вовремя проведенного ремонта.
К сожалению, имели место ряд инцидентов, связанных со структурным состоянием тоннелей, таких как обрушение потолка Большого карьера в Бостоне в 2006 году или обрушение тоннеля Сасаго в Токио в 2012 году.
Эти примеры подчеркивают необходимость проведения автоматизированных, экономически эффективных и исчерпывающих инспекций туннелей, которые предотвращают такие бедствия.
В целом цикле статей я предлагаю рассмотреть ключевые аспекты процедур инспекции туннелей и основные достижения в области роботизированных технологий для их инспекции
Самые распространенные дефекты туннелей
Первое, что необходимо роботу определить, так это тип дефекта, который может повлиять на общие состояние туннелей
Выявление этих дефектов имеет решающее значение для успешного проведения инспекции, проверки состояния туннеля и, при необходимости, технического обслуживания.
- Бетонные конструкции: трещины (поперечные, продольные, горизонтальные, вертикальные, диагональные, структурные, случайные), сколы, растрескивание швов, расслаивание, протечка.
- Стальные конструкции: коррозия, трещины, стяжки и перегибы, разрушение защитного слоя.
- Кладочные конструкции: каменные блоки (смещенные, треснувшие, сломанные, дробленые или вообще отсутствующие), разрушение раствора, потеря формы.
- Древесные конструкции: гниение, насекомые, повреждения при пожаре, пустоты, протечка.
Стены большинства туннелей выполнены из бетона, хотя эти стены могут быть отделаны керамической плиткой или металлическими панелями. В большинстве случаев типичными дефектами, обнаруженными в туннеле, являются трещины, сколы и протечки.
Методы которые доступны роботам для обследования тоннелей
Целью проверки является проверка того, безопасна или нет конструкция, которая функционировала в течение многих лет. Кроме того, желательно делать это без какого-либо негативного воздействия на конструкцию или компонент, и именно поэтому неразрушающие методы контроля (NDI) используются гораздо чаще, чем разрушительные методы. Как уже отмечалось выше, наиболее распространенным конструкционным материалом в туннелях является бетон, поэтому к бетонным туннелям обычно применяются следующие методы контроля.
Методы NDI в структурах можно разделить на:
- визуальные;
- силовые;
- звуковые и ультразвуковые;
- магнитные;
- электрические;
- термографические;
- радиолокационные;
- рентгенографические;
- эндоскопические.