遠距離裂縫測量技術在結構改造施工監測中的應用分析

胡愛勇 張紅喜 唐科學 羅敏

（中國建材檢驗認證集團上海眾材工程檢測有限公司，上海 201209）

1 背景知識介紹

裂縫測量的傳統方法普遍存在需接觸測量、人工測量誤差大、影像無法記錄、無法實現長期監測比對等缺陷。遠距離裂縫測量技術在橋梁隧道表觀缺陷檢測領域應用較多，但應用在建筑工程領域相對較少。

建筑結構改造施工期間，因受力體系轉換，梁、柱等結構關鍵受力節點易產生裂縫。而建筑改造施工現場環境條件惡劣，如施工材料多、腳手架安置密集、室內照明條件不足，另外，測位置多處于施工區域，監測人員進入有安全隱患，因此采用遠距離裂縫測量技術有先天優勢。

2 遠距離裂縫測量技術介紹

2.1 簡介

遠距離裂縫測量技術通過高精度光學系統及CCD成像系統，遠距離對結構梁、柱表面進行圖像采集，采用數字圖像相關算法進行圖片處理，提取缺陷特征，計算出其寬度、最大寬度、長度等量化信息。

2.2 儀器設備

本工程擬用北京光電ACDS遠距離裂縫測量系統，通過攝像機和長焦鏡頭進行圖像采集，分辨率達7360×4912PIX。圖像采集操作時無需粘貼標志物，前期僅需了解梁寬、高等信息，或以每片梁底“自然特征”為目標參照物（便于區分照片）。數據后處理軟件即裂縫自動抽取處理系統具備畸變校正、傾斜校正、幅面校正、拱形校正、圖像拼接等功能。該設備寬度測量精度可達0.05mm。

3 現場應用

3.1 工程概況

本工程為建于1997年的上海市繁華市區的一棟商業裙樓，原結構采用板柱-剪力墻結構，地下2層，地上9層，總高約44m。2018年開始對1-10層商業裙樓共約5萬平方米進行結構改造，內容有樓板拆除、剪力墻拆除，新增框架柱、框架梁、剪力墻，新增樓梯、電梯等，為期4個月。在建筑結構改造期間，為保證結構安全穩定，需對梁、柱進行裂縫監測，防止出現結構體系失穩破壞事故。

3.2 數據成果

3.2.1 監測頻率

4個月內每天1次，檢查有無新增裂縫，以及原有裂縫的發展情況。必要時為應對突發情況加密監測。

3.2.2 遠距離裂縫測量成果

采集的某處梁底裂縫圖像見圖1，利用裂縫自動抽取處理系統提取的裂縫信息見圖2。

3.2.3 搭設移動腳手架人工接觸測量和ACDS遠距離裂縫測量監測比對結果見表1、表2。

3.3 數據分析

ACDS遠距離裂縫測量精度達0.05mm；人工接觸測量用ZBL-F800裂縫綜合測試儀，精度0.01mm；ACDS遠距離裂縫測量和人工接觸測量裂縫的寬度測量結果普遍偏差在0.01-0.03mm，能滿足本工程裂縫測量精度0.05mm的需要。

采用遠距離裂縫測量技術，不需要借移動腳手架進行人工接觸測量，在保障監測人員作業安全的同時，利用裂縫自動抽取處理系統對圖像全幅一鍵抽取裂縫，以裂縫空間走向的方向自動完成寬度測量，并根據裂縫寬度分顏色標注在圖像上，大幅提高了工作效率。數據處理軟件具有拼接功能，能把多幅圖像拼接起來，顯示被測結構的全貌，便于裂縫對比分析保存。

4 應用效果評價與改進建議

圖1 某處梁底裂縫照片

圖2 專業軟件提取裂縫信息照片

4.1 應用效果評價

遠距離裂縫測量技術應用在建筑結構改造施工監測中，可以滿足裂縫測量工作環境安全要求、測量精度要求、測量標準化要求。

4.2 改進建議

4.2.1 建筑結構改造時施工機械振動頻繁，而數字圖像清晰度對裂縫后期處理至關重要，所以需要重點改進數字圖像采集的操作難度，防抖、防震動、自動對焦，自動化、智能化快速清晰地采集數字圖像；

4.2.2 采集的裂縫圖像數據及時傳至云端，改進算法，利用人工智能技術及云計算功能大幅提高自動裂縫識別率及識別效率；

圖3 裂縫變化曲線圖

圖4 裂縫變化曲線圖

表1 裂縫數據比對表

表2 裂縫數據比對表

4.2.3 增加裂縫寬度比對功能，此功能針對同一裂縫的復查，根據裂縫位置，調取已有歷史信息進行比對分析，避免多次重復記錄及準確判定裂縫的發生發展狀況；

4.2.4 增加裂縫發展趨勢統計分析表功能，對同一裂縫的多次復查信息，可自動生成EXCEL表單，包括復查時間、裂縫狀態以及相應的寬度、長度等信息，可方便地生成寬度、長度的發展趨勢曲線。