远距离裂缝测量技术在结构改造施工监测中的应用分析

胡爱勇 张红喜 唐科学 罗敏

（中国建材检验认证集团上海众材工程检测有限公司，上海 201209）

1 背景知识介绍

裂缝测量的传统方法普遍存在需接触测量、人工测量误差大、影像无法记录、无法实现长期监测比对等缺陷。远距离裂缝测量技术在桥梁隧道表观缺陷检测领域应用较多，但应用在建筑工程领域相对较少。

建筑结构改造施工期间，因受力体系转换，梁、柱等结构关键受力节点易产生裂缝。而建筑改造施工现场环境条件恶劣，如施工材料多、脚手架安置密集、室内照明条件不足，另外，测位置多处于施工区域，监测人员进入有安全隐患，因此采用远距离裂缝测量技术有先天优势。

2 远距离裂缝测量技术介绍

2.1 简介

远距离裂缝测量技术通过高精度光学系统及CCD成像系统，远距离对结构梁、柱表面进行图像采集，采用数字图像相关算法进行图片处理，提取缺陷特征，计算出其宽度、最大宽度、长度等量化信息。

2.2 仪器设备

本工程拟用北京光电ACDS远距离裂缝测量系统，通过摄像机和长焦镜头进行图像采集，分辨率达7360×4912PIX。图像采集操作时无需粘贴标志物，前期仅需了解梁宽、高等信息，或以每片梁底“自然特征”为目标参照物（便于区分照片）。数据后处理软件即裂缝自动抽取处理系统具备畸变校正、倾斜校正、幅面校正、拱形校正、图像拼接等功能。该设备宽度测量精度可达0.05mm。

3 现场应用

3.1 工程概况

本工程为建于1997年的上海市繁华市区的一栋商业裙楼，原结构采用板柱-剪力墙结构，地下2层，地上9层，总高约44m。2018年开始对1-10层商业裙楼共约5万平方米进行结构改造，内容有楼板拆除、剪力墙拆除，新增框架柱、框架梁、剪力墙，新增楼梯、电梯等，为期4个月。在建筑结构改造期间，为保证结构安全稳定，需对梁、柱进行裂缝监测，防止出现结构体系失稳破坏事故。

3.2 数据成果

3.2.1 监测频率

4个月内每天1次，检查有无新增裂缝，以及原有裂缝的发展情况。必要时为应对突发情况加密监测。

3.2.2 远距离裂缝测量成果

采集的某处梁底裂缝图像见图1，利用裂缝自动抽取处理系统提取的裂缝信息见图2。

3.2.3 搭设移动脚手架人工接触测量和ACDS远距离裂缝测量监测比对结果见表1、表2。

3.3 数据分析

ACDS远距离裂缝测量精度达0.05mm；人工接触测量用ZBL-F800裂缝综合测试仪，精度0.01mm；ACDS远距离裂缝测量和人工接触测量裂缝的宽度测量结果普遍偏差在0.01-0.03mm，能满足本工程裂缝测量精度0.05mm的需要。

采用远距离裂缝测量技术，不需要借移动脚手架进行人工接触测量，在保障监测人员作业安全的同时，利用裂缝自动抽取处理系统对图像全幅一键抽取裂缝，以裂缝空间走向的方向自动完成宽度测量，并根据裂缝宽度分颜色标注在图像上，大幅提高了工作效率。数据处理软件具有拼接功能，能把多幅图像拼接起来，显示被测结构的全貌，便于裂缝对比分析保存。

4 应用效果评价与改进建议

图1 某处梁底裂缝照片

图2 专业软件提取裂缝信息照片

4.1 应用效果评价

远距离裂缝测量技术应用在建筑结构改造施工监测中，可以满足裂缝测量工作环境安全要求、测量精度要求、测量标准化要求。

4.2 改进建议

4.2.1 建筑结构改造时施工机械振动频繁，而数字图像清晰度对裂缝后期处理至关重要，所以需要重点改进数字图像采集的操作难度，防抖、防震动、自动对焦，自动化、智能化快速清晰地采集数字图像；

4.2.2 采集的裂缝图像数据及时传至云端，改进算法，利用人工智能技术及云计算功能大幅提高自动裂缝识别率及识别效率；

图3 裂缝变化曲线图

图4 裂缝变化曲线图

表1 裂缝数据比对表

表2 裂缝数据比对表

4.2.3 增加裂缝宽度比对功能，此功能针对同一裂缝的复查，根据裂缝位置，调取已有历史信息进行比对分析，避免多次重复记录及准确判定裂缝的发生发展状况；

4.2.4 增加裂缝发展趋势统计分析表功能，对同一裂缝的多次复查信息，可自动生成EXCEL表单，包括复查时间、裂缝状态以及相应的宽度、长度等信息，可方便地生成宽度、长度的发展趋势曲线。