劉鐵華

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

基于AutoCAD平臺(tái)的隧道檢測(cè)成圖軟件設(shè)計(jì)

劉鐵華

(中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司,武漢 430063)

隧道檢測(cè)主要采用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)的方法,調(diào)研其資料處理現(xiàn)狀后,在分析行業(yè)技術(shù)規(guī)范和專業(yè)技術(shù)要求的基礎(chǔ)上,采用VBA語(yǔ)言設(shè)計(jì)并編制了基于AutoCAD平臺(tái)的隧道雷達(dá)檢測(cè)的自動(dòng)化成圖軟件,為保質(zhì)高效地完成大批量的隧道雷達(dá)檢測(cè)成圖工作提供了技術(shù)保障,保證了其成圖的客觀性和可靠性。

隧道檢測(cè);地質(zhì)雷達(dá);自動(dòng)化成圖;AutoCAD;VBA

1 概述

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展,鐵路的運(yùn)營(yíng)里程得到了快速的增長(zhǎng),尤其在高速鐵路方面,建設(shè)開啟了中國(guó)鐵路事業(yè)的新篇章[1]。高速鐵路的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)在給廣大旅客帶來(lái)便捷的同時(shí),其運(yùn)營(yíng)安全也越來(lái)越多地引起了人們的關(guān)注,安全要求日益提高[1,2],相關(guān)的檢測(cè)工作也迅速增加。

隧道檢測(cè)主要采取地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)的方法進(jìn)行[3-8],從其工作的開展來(lái)看,主要包括野外的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理與解釋,以及最終的成圖和報(bào)告編寫。其中成圖和報(bào)告的編寫部分,與其他領(lǐng)域的地質(zhì)雷達(dá)資料處理方式有所不同,需要考慮到隧道檢測(cè)的行業(yè)規(guī)范和技術(shù)要求,無(wú)法直接應(yīng)用目前國(guó)內(nèi)外的現(xiàn)有軟件,也沒(méi)有適用于隧道檢測(cè)的自動(dòng)成圖和報(bào)告生成軟件,而這部分的核心就是成圖部分。所以,針對(duì)隧道檢測(cè)的特殊性,結(jié)合相關(guān)的技術(shù)規(guī)范,有必要研發(fā)一套自動(dòng)化的、適應(yīng)與實(shí)際隧道襯砌檢測(cè)工作的成圖軟件。

2 隧道檢測(cè)成圖的現(xiàn)狀

在隧道襯砌檢測(cè)主要的手段中,雷達(dá)方法具有分辨率高、反映直觀、測(cè)量速度快等顯著優(yōu)點(diǎn)[3],因此被大量采用,成為隧道襯砌檢測(cè)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(cè),一般采取如圖1所示的測(cè)線布置進(jìn)行檢測(cè)[4,5]。

圖1 既有線鐵路隧道襯砌雷達(dá)檢測(cè)布置

目前,雷達(dá)的成圖相對(duì)比較單一,沒(méi)有針對(duì)鐵路系統(tǒng)隧道襯砌的成圖軟件,為了能夠提高設(shè)計(jì)院在生產(chǎn)工作中的效率,有必要針對(duì)隧道襯砌檢測(cè)中雷達(dá)資料的自動(dòng)化成圖進(jìn)行研究。

現(xiàn)有的雷達(dá)資料處理軟件主要有Radar Data Analyzer for Windows XP(美國(guó))、Reflex-Win(瑞典)和GresWin(意大利),就其軟件對(duì)各種雷達(dá)數(shù)據(jù)的兼容性而言,Reflex-Win兼容性最好,基本能夠?qū)μ幚砀鞣N數(shù)據(jù)進(jìn)行處理解釋,但也存在以下不足。

(1)成圖單一

現(xiàn)有的各種軟件只能逐條生成簡(jiǎn)單的層位信息,不能同時(shí)對(duì)6條襯砌的各種病害同時(shí)給以呈現(xiàn),且解釋結(jié)果展示形式單一,只能保存成文本形式或者圖片形式,而標(biāo)準(zhǔn)中均需要以CAD的形式呈現(xiàn)。

(2)效率低下

解釋數(shù)據(jù)通過(guò)手工繪制圖件的方法效率較低,一般情況下,對(duì)于一名熟練的工程師每千米的結(jié)果圖件繪制要花費(fèi)1 h左右,相關(guān)信息的統(tǒng)計(jì)也要1～2 h,這就導(dǎo)致資料解釋和報(bào)告編寫占據(jù)一個(gè)項(xiàng)目很大部分時(shí)間。

(3)無(wú)信息統(tǒng)計(jì)功能

現(xiàn)有的所有軟件中,均沒(méi)有結(jié)合實(shí)際的圍巖級(jí)別和設(shè)計(jì)情況的統(tǒng)計(jì)分析功能,而技術(shù)規(guī)范則要求綜合考慮到這方面的因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),這對(duì)資料處理解釋和最終報(bào)告的編寫造成了極大的影響。

(4)錯(cuò)誤率高

由于現(xiàn)有情況下采用人工方法進(jìn)行成圖,導(dǎo)致成圖過(guò)程中出現(xiàn)一些由于疏忽而產(chǎn)生的錯(cuò)誤,這為檢查工作帶來(lái)了沉重的負(fù)擔(dān)。

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

3 成圖軟件的設(shè)計(jì)

3.1 成圖軟件需求分析

隧道雷達(dá)檢測(cè)資料按研究對(duì)象分主要是6條測(cè)線雷達(dá)資料的分析結(jié)果,細(xì)分就可分為6條測(cè)線的厚度信息、病害信息、鋼筋信息和隧道的設(shè)計(jì)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(duì)簡(jiǎn)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(píng)價(jià),它們的關(guān)系如圖2所示。

圖2 隧道雷達(dá)檢測(cè)成圖軟件數(shù)據(jù)流分析

3.2 成果軟件功能設(shè)置

隧道雷達(dá)檢測(cè)主要是提供隧道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)以及病害整治的意見(jiàn),不僅僅要提供一個(gè)直觀的病害情況,更主要的是要提供對(duì)隧道資料的評(píng)價(jià)[11],所以病害的信息統(tǒng)計(jì)也很重要,本軟件在功能設(shè)置方面就考慮到了這一點(diǎn)。軟件在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化成圖的同時(shí)兼顧了數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)的功能,具體功能如下。

(1)自動(dòng)化隧道襯砌厚度成圖及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。厚度圖直接由厚度數(shù)據(jù)繪制而成,再結(jié)合隧道的設(shè)計(jì)厚度以及鋼筋情況根據(jù)技術(shù)規(guī)范進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。

(2)自動(dòng)化隧道襯砌缺陷成圖及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。缺陷的范圍由原始數(shù)據(jù)直接繪制而成,缺陷的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別由缺陷的規(guī)模、深度、圍巖級(jí)別、鋼筋情況結(jié)合技術(shù)規(guī)范進(jìn)行綜合評(píng)定。

4 成圖軟件的實(shí)現(xiàn)

隧道雷達(dá)檢測(cè)成圖軟件是運(yùn)行在普通PC機(jī)上,運(yùn)行硬件要求不高,只需安裝Windows操作系統(tǒng)并且安裝AutoCAD和響應(yīng)VBA插件即可。軟件安裝后可以在打開AutoCAD的情況下運(yùn)行該軟件,圖3為軟件的運(yùn)行界面。

圖3 隧道雷達(dá)檢測(cè)成圖軟件界面

加載好對(duì)應(yīng)文件并調(diào)好參數(shù)后點(diǎn)擊“生成圖件”按鈕,數(shù)十秒內(nèi)數(shù)千米的隧道資料就可繪制完成,圖 4是去除責(zé)任欄后的主要圖件成果示意。

圖4 隧道雷達(dá)檢測(cè)成圖軟件主要成果圖件

5 結(jié)論

通過(guò)對(duì)現(xiàn)有隧道雷達(dá)檢測(cè)的常規(guī)軟件的調(diào)研和實(shí)際工作規(guī)范要求,在分析了檢測(cè)需求的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并編制了隧道雷達(dá)檢測(cè)成圖軟件,這不僅提高了成圖的效果更排除了在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)過(guò)程中的人為失誤,保證了隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)的客觀性和可靠性。

致謝

本隧道檢測(cè)雷達(dá)成圖軟件的調(diào)研和編制,得到了中鐵第四勘察設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司“隧道襯砌質(zhì)量雷達(dá)檢測(cè)自動(dòng)化成圖(2012D23)”科研項(xiàng)目資金的支持,在此表示感謝。

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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(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司科研項(xiàng)目(2012D23)

劉鐵華(1983—),男,工程師,2010年畢業(yè)于長(zhǎng)安大學(xué),工學(xué)碩士。