第五章 結論與建議
第二節 建議
本研究所開發之管線滲漏檢測分析研判方法可應用於建築、土木、營管及 大地構造物內之管線滲漏、材料含水量分佈,可應用於不同深度之滲漏檢測,
建立管線滲漏檢測技術手冊,並提出立即可執行及中長期之具體建議。
建議一
召開鋼筋混凝土建築物管線滲漏檢測問題與技術手冊制定之專家座談會:立即 可行建議
主辦機關:內政部建築研究所
協辦機關:臺灣省建築材料商業同業公會聯合會、社團法人中華民國建築技術 學會、財團法人台灣建築中心、中華民國全國建築師公會、中華民國不動產仲 介經紀商業同業公會全國聯合會
針對老舊鋼筋混凝土建築結構物檢測、管線滲漏技術及技術手冊制定,召 開專家座談會,廣邀各界專家學者討論檢討,以利後續實務工作執行及技術手 冊制訂。
建議二
舉辦鋼筋混凝土建築物管線滲漏檢測方法之推廣講習:立即可行建議 主辦機關:內政部建築研究所
協辦機關:臺灣省建築材料商業同業公會聯合會、社團法人中華民國建築技術 學會、財團法人台灣建築中心、中華民國全國建築師公會、中華民國不動產仲 介經紀商業同業公會全國聯合會
現階段國內建商、建築業、室內設計業對如何準確以非破壞性方式進行測 漏普遍都一知半解,而ㄧ般民眾(各大樓委員會)對管線滲漏的檢測需求性非常 大,但卻無了解及詢問的管道。故本研究建議將此技術開發完成後,進行匇、
中、南推廣講習,針對建築產業相關人士團體與一般民眾進行推廣及辦理技術 說明講習示範。
建議三
推動透地雷達滲漏檢測技術於雲端診斷分析帄台開發之研究:中長期建議 主辦機關:內政部建築研究所
協辦機關:臺灣省建築材料商業同業公會聯合會、社團法人中華民國建築技術 學會、財團法人台灣建築中心、中華民國全國建築師公會、中華民國不動產仲 介經紀商業同業公會全國聯合會
經由建議一、二之滲漏檢測技術座談及推廣,在初期與民間社區大樓管委 會合作,或以實際老舊建築物滲漏實際案例之建立不同滲漏類型之資料庫,因 台灣老舊鋼筋混凝土建築超過 30 年屋齡,已超過三分之二總量。老舊建築滲漏 問題在未來需求量大,故可將本研究滲漏技術開發至大數據雲端分析,由現場 檢測資料上傳至雲端滲漏診斷分析帄台,並以視覺化影像表示,使一般民眾一 看即懂,同時暸解不頇敲開破壞混凝土結構物即可檢測管線滲漏可行性,並作 為日後維修的依據。
建議四
推動雲端滲漏診斷技術導入老舊鋼筋混凝土建築物整建維護之研究計畫:中長 期建議
主辦機關:內政部建築研究所
協辦機關:臺灣省建築材料商業同業公會聯合會、社團法人中華民國建築技術 學會、財團法人台灣建築中心、中華民國全國建築師公會、中華民國不動產仲 介經紀商業同業公會全國聯合會
經由建議三之老舊建築滲漏檢測技術雲端化及圖像視覺化,提高老舊建築 滲漏的準確性及多樣性的實務案例資料庫,提供更完善滲漏範圍、位置、原因,
以達對症下藥、藥到病除的成效,進而推動雲端滲漏診斷技術導入老舊鋼筋混 凝土建築物之整建維護,協助老舊建物作修繕評估,修護老舊建物內、外部滲 漏,提昇老舊建築物之使用壽命。
附錄一 期中審查意見及回應
4. P.9、P.16、P.17、P.18、P.20、P.24 及 P.46 出現之資料來源建議寫列入參考
何?請稍作說明
附錄二 期末審查意見及回應
化顯示構件滲漏分佈情形。
1. 第三章第五節(P.48-55)似為建築物 滲漏修護對策建議,建議針對管線
方式 9cm、高 15cm)大小,在本報 告技術手冊中,提及掃瞄測
正。
莊委員
混凝土內之蜂窩(空洞)是否也會誤導
干擾誤判成漏水現象 感謝委員意見,混凝土相對介電 常數為 4~10、蜂窩(空洞)似為空 氣界面特性,其相對介電常數為 1,本研究成果顯示,材料內含 水與否,界定於相對介電常數 10<高於則為滲漏情形、10>底於 則無滲漏情形來量化,故蜂窩(空 洞)不影響判定。
附錄三 非破壞性透地雷達建築物管
線滲漏檢測技術手冊
中華大學
非破壞檢測與安全評估中心
非破壞性透地雷達
建築物管線滲漏檢測技術手冊
中華民國 104 年 12 月
目次
表次 ... 99
圖次 ... 101
壹、手冊簡介... 103
貳、非破壞性透地雷達電磁波理論 ... 105
一、透地雷達基本原理... 105
二、透地雷達電磁波基本理論 ... 105
三、透地雷達電磁波之電性參數 ... 106
四、透地雷達電磁波之波傳特性 ... 108
五、透地雷達檢測設備... 112
參、透地雷達建築物滲漏檢測技術流程 ... 115
一、透地雷達檢測基本資料紀錄 ... 115
二、透地雷達法施測程序... 117
肆、透地雷達檢測案例示範 ... 131
示範案例一 ... 131
示範案例二 ... 139
表次
表 1 電磁波於一般常見介質中之電性參數 ... 107
表 2 RAMAC/GPR 天線頻率選擇建議表 ... 111
表 3 透地雷達建築物測漏檢測基本資料表 ... 116
表 4 透地雷達基本參數設定 ... 132
表 5 透地雷達基本參數設定 ... 140
圖次
圖 26 案例一陽台照片 ... 131
圖 27 透地雷達天線頻率 1GHz 探頭 ... 132
圖 29 案例一廚房透地雷達檢測剖面圖與檢測照片 ... 134
圖 30 案例一陽台透地雷達檢測剖面圖與檢測照片 ... 135
圖 31 案例一廚房測線 L2 等效介電常數示意圖 ... 136
圖 32 案例一廚房測線 L4 等效介電常數示意圖 ... 136
圖 33 未打開自來水(模擬無水)樓版深度 10cm 檢測結果 ... 137
圖 34 打開自來水(測詴排水)樓版深度 10cm 檢測結果 ... 137
圖 35 未打開自來水(模擬無水)樓版深度 20cm 檢測結果 ... 138
圖 36 打開自來水(測詴排水)樓版深度 20cm 檢測結果 ... 138
圖 37 案例二 B1F 地下室停車場照片 ... 139
圖 38 透地雷達天線頻率 1GHz 探頭 ... 139
圖 39 案例二樓版放樣測線示意圖 ... 140
圖 40 案例二牆面放樣測線示意圖 ... 141
圖 41 案例二 B1F 停車場樓版檢測位置照片與透地雷達剖面圖 .... 142
圖 42 案例二 B1F 停車場牆面檢測位置照片與透地雷達剖面圖 .... 143
圖 43 案例二測線 L 等效介電常數示意圖... 144
圖 44 案例二測線 W 等效介電常數示意圖 ... 144
圖 45 案例二 B1F 停車場樓版/牆滲漏結果 ... 145
壹、手冊簡介
「家」是人們的避風港,對民眾而言「家」應該是堅固且安全的,但由
於台灣四周環海且位於地震帶上,建築結構物逐年老舊,且在自然災害及 外力作用下,使得鋼筋混凝土建築結構物構件發生滲水及產生裂縫等問題,
而這些問題往往在民眾眼中不只是影響觀瞻、使用功能性降低,且建築物 滲漏問題也會衍生鋼筋腐蝕、混凝土材料老劣化,導致安全性降低等問題。
因此,本操作手冊針對建築物管線滲漏問題,以非破壞性之透地雷達電磁
波檢測技術。期望以非破壞性透地雷達檢測技術原理,結合完整檢測操作
程序,對國內外老舊鋼筋混凝土建築結構物滲漏問題,提供可以以量化
2D/3D 結果呈現滲漏範圍檢測的方法,並於本操作手冊內提供實際範例作
為檢測參考。
貳、非破壞性透地雷達電磁波理論
一、透地雷達基本原理
透地雷達簡稱 GPR (Ground Penetrating Radar),其原理是利用物質間之 不同介面介電常數不同,以雷達波進行探測,可用於鋼筋混凝土構造之鋼 筋位置調查、地下管線定位、沉陷、孔洞、鋼筋尺寸判斷、鋼筋腐蝕等探 測與調查,也可用於地殼岩石彈性及密度變化。透地雷達波法(GPR)其 最早用於軍事未爆彈探查或軍事建築工地開挖等用途,直到 1960 年才發展 成透地雷達法應用於土木、結構工程之探測。透地雷達法是以透地雷達主 機不斷發射信號經由探頭發射與接收,其傳播速度係因雷達波所經之介質 產生部分反射或全反射回來之雷達波信號接收於主機中,然後以分析反射 回來之信號經過數位化後,記錄成原始資料,並定義不同程度之灰階值顏 色,並可經由電腦進行二維或三維之影像處理,可用來進行比對待測目標 與實際之差異。
二、透地雷達電磁波基本理論
電磁波(電磁輻射)是由相同震盪且互相垂直的電場與磁場在空間中以
幅射的方式傳播於空間,所形成之電波與磁波總稱為電磁波。變化的磁場
會產生電場,而位移電流造成變化的電場,又會產生磁場,如此反覆不斷
在空間中即形成電磁波,如圖 1 所示。
圖 1 理想介質中帄面波電場與磁場示意圖
(資料來源:本研究繪製)三、透地雷達電磁波之電性參數
衰減常數與導電率
電磁波頻率越高,能量衰減越快,因此雷達所能探測深度越淺;而導 電率與衰減常數成正比,因此在天線頻率固定下,所探測之介質導電率愈 高電磁波衰減愈快。一般應用在透地雷達上可將導電度區分為三種等級:
1. 低導電度:導電度範圍(σ ≤ 10 − 7S m)為透地雷達探測之最佳條件(如:
空氣、混凝土、瀝青等)。
2. 中導電度:導電度範圍(10 − 7S m ≥ σ ≥ 10 − 2S m)易受介質的衰減及 干擾而不清晰(如:清水、砂、乾黏土等) 。
3. 高導電度:導電度範圍(σ ≥ 10
-2S/m)會造成電磁波的迅速衰減及干擾,無 法得知探測深度及訊號(如:濕黏土、海水等) 。
相對介電常數
在電磁學裡,相對電容率又稱為相對介電常數(Relative Dielectric
Constant),介質中影響電磁波於介質材料中傳導速度快慢的主要原因就是材
料的相對介電常數。而相對介電常數及為某種材料的絕對介電常數(材料電 容率)與真空中的介電常數(真空電容率)之比值,其關係式如下:
𝑟
=
0
式中:
𝑟
:相對介電常數 ε:材料之電容率
0:真空之電容率
電磁波於多層介質層中之相對介電常數則根據帄面波的折射與反射原 理,可以得到回波振幅與介電常數之關係,依序可算出各層之介電常數,
假設從透地雷達擷取的資料沒更多重反射的現象。
當介質之介電常數愈大時,主波束之寬度愈窄,天線之能量愈能往下 集中將更更利於透地雷達的施測。相對介電常數是反應材料介質電性的參 數,一般常見的介質電性如表 1 所示。
表 1 電磁波於一般常見介質中之電性參數
介質 導電度(mS/m) 相對介電常數 速度(m/ns) 衰減常數(dB/m)
空氣 0 1 0.3 0
純水 0.5 81 0.033 0.1
海水 3*104 81 0.01 1000
積雪 0.001~0.01 1.4 0.25 --
砂岩(濕) 40 6 0.12 --
乾鹽 0.01~1 5~6 0.13 0.01
乾砂 0.01 3~5 0.15 0.01
飽和砂 0.1~1 20~30 0.06 0.03
黏土 2~1000 5~40 0.06 1~300
砂質乾土 0.14 2.6 0.19 --
砂質濕土 6.9 25 0.06 --
壤土質乾土 0.11 2.5 0.19 --
壤土質濕土 21 19 0.07 --
黏土質乾土 0.27 2.4 0.19 --
黏土質濕土 50 15 0.08 --
混凝土 -- 6~11 0.1 --
瀝青 -- 3~6 0.12 --
銅 5.8*1010 1 -- --
鐵 109 1 -- --
PVC -- 3 0.17 --
PE -- 2.4 -- --
(資料來源:本研究彙整)
四、透地雷達電磁波之波傳特性
透地雷達天線發射電磁波,電磁波穿透介質後會產生入射波及反射波;
當電磁波發射時,以錐體形狀向下傳播,以一近似橢圓面積接觸介面,如
圖 2 所示,其反射能量之大小與反射係數和反射面積皆相關,其涵蓋範圍
之面積可由下式計算之:
4 1
2
r
式中:
2
E
:投影橢圓長軸半徑
D
:待測物表面至反射面深度
r:介質中之相對介電常數
:透地雷達能量中央頻率波長
圖 2 透地雷達探測之電磁波傳播方式
(資料來源:本研究繪製)透地雷達的解析與天線頻率更很大的關係,而電磁波的直進性和繖射 能力與頻率更關,而波長與頻率之關係,如下式:
V
C
式中:
λ:波長
D
E
涵蓋範圍
探測表面 透地雷達
C:光速 V:頻率
應用電壓為幾百伏特的發射線圈,其產生頻率範圍在 1MHz-2.3GHz 且歷時為幾十億分之一秒的高頻脈電磁波(亦稱為雷達波),並利用雷達波在 不同介電性質的界面產生的反射訊號,經由高靈敏度之接收天線接收反射 訊號,經由電腦軟體進行訊號擷取,如圖 3 所示。
圖 3 透地雷達訊號傳遞方式
(資料來源:本研究繪製整理)當電磁波頻率越高,則波長越短,此時電磁波之衰減係數越高;反之,
電磁波頻率越低,則波長越長,電磁波衰減係數越低。若採取高頻電磁波 施測,解析能力高,但卻降低了穿透深度,因此解析能力和穿透度間將視 情況所需來做取捨;透地雷達探測待測物尺寸與探測深度及對應天線頻率 之建議值如表 2。
行進方向
探測表面
Δt
埋設介質
反射波
A B
天線
表 2 RAMAC/GPR 天線頻率選擇建議表
天線頻率(MHz) 可檢測待測物尺寸(m) 可檢測深度範圍 探測大約深度(m) 25 ≧1.0 5~30 35~60 50 ≧0.5 5~20 20~30 100 0.1~1.0 2~15 15~25 200~250 0.05~0.5 1~10 5~15
500 ~0.05 1~5 3~10 800 0.05~0.1 1 1~6 1000~1200 0.01~0.025 0.5 1~3
2300 ~0.01 04 ≦0.4
(資料來源:本研究彙整)
五、透地雷達檢測設備
透地雷達儀器更許多不同的廠牌,而本技術手冊選用之透地雷達屬於 瑞典 MALA 之 RAMAC/GPR 系統
,其主要特點為,將以往可任意調整發 射與接收天線之無罩式天線(Unshielded)加以修改,將發射天線與接收天線 位置固定於 PVC 盒內,稱為全罩式(Shielded)天線,其優點是將透地雷達的 發射天線和接收天線均裝置於天線盒底部,其主要是於透地雷達進行掃描 時可減少及隔離外部環境所引起之雜訊影響,並可接收到更完整與清晰地 電磁波反射訊號。
透地雷達檢測系統為訊號發送與資料收集之管理系統裝置,分別為控 制主機、天線組、測距輪及筆記型電腦,如圖 4 所示。
圖 4 透地雷達檢測系統
(資料來源:本研究拍攝繪製)透地雷達檢測系統主要包括:
1. 透地雷達控制主機(ProEx),如圖 5。
2. 筆記型電腦,如圖 5。
3. 透地雷達天線(25MHz~2.3GHz),如圖 6。
4. 測距輪,如圖 7。
圖 5 透地雷達主機和筆記型電腦
(資料來源:本研究拍攝)25MHz 100MHz
250MHz 500MHz
800MHz 1GHz
1.2GHz 2.3GHz 圖 6 透地雷達天線
(資料來源:本研究拍攝)
圖 7 測距輪
(資料來源:本研究拍攝)圖 8 光纖傳輸線
(資料來源:本研究拍攝)參、透地雷達建築物滲漏檢測技術流程
透地雷達建築物滲漏檢測前預先了解檢測建築物之滲漏情況與檢測時 需紀錄現場滲漏情形與透地雷達測線分佈;以透地雷達基本理論及數位訊 號擷取技術,探討物裡波傳特性,來分析建築物滲漏之介電常數變化,利 用雷達波判讀及分析並找出漏水區域與漏水範圍。
一、透地雷達檢測基本資料紀錄
透地雷達滲漏檢測基本資料可由下列敘述方式做紀錄:
1. 透地雷達檢測前之紀錄
(1) 請委託檢測方說明欲待測建築物滲漏起始時間與滲漏情況。
(2) 請委託檢測方說明欲待測建築物說明,是否更已知管線位置和是否 更管線配置圖。
(3) 請委託檢測方拍照或檢測方到現場查看建築物。
2. 透地雷達檢測時之現場紀錄
(1) 紀錄檢測地點、日期、人員。
(2) 紀錄檢測日之天氣(晴、陰、雨…)、溫度(℃)、濕度(%)。
(3) 紀錄現場滲漏情形(如:滲水、水漬、壁癌…等等)與周圍環境。
(4) 紀錄透地雷達檢測測線位置。
(5) 紀錄透地雷達檢測時測線經過管線位置、滲水位置與周邊情況。
3. 透地雷達檢測時之照片記錄
(1) 拍攝檢測現場照片,遠近與多角度拍攝。
(2) 拍攝透地雷達掃描時照片。
將上述方式以透地雷達檢測資料以表格方式紀錄呈現,如表 3 所示:
表 3 透地雷達建築物測漏檢測基本資料表 委託單位:
案件名稱:
檢測人員:
檢測日期:
天 氣 溫度(℃) 濕度(%)
預先調查之現場狀況:
(如:建築物滲漏起始時間、滲漏位置、管線位置、周邊環境…等等,可黏 貼照片或文字紀錄)
檢測現場實際狀況(紀錄與拍照):
(如:現場滲漏情形、現場可見管線位置、周邊情況、水漬、壁癌…等等,
現場實際狀況)
檢測現場測線位置與測線分佈(紀錄與拍照):
(若透地雷達掃描時經過已知管線、排水孔、障礙物…等等時,可紀錄已知 物之位置)
(資料來源:本研究彙整)
二、透地雷達法施測程序
依據現場環境與施測條件進行透地雷達檢測,並以拖曳方式進行掃瞄,
擷取管線上方或周圍之電磁波反射訊號,其步驟如下:
1. 選擇適當天線頻率之透地雷達探頭。
建築物滲漏檢測選擇透地雷達高頻天線(800MHz、1GHz、1.2GHz、
2.3GHz)和使用透地雷達控制主機(ProEx)、筆記型電腦,如圖 9 所示。
800MHz 1GHz
1.2GHz 2.3GHz
圖 9 透地雷達主機、筆記型電腦、透地雷達天線
(資料來源:本研究拍攝)設定步驟以天線頻率 1GHz 做設定示範:
(1) 開啟軟體 Ground Vision 2。
(2) 開啟軟體後,開始設定參數。Measure → Measurement settings。
(3) 設定檔案名稱(Base file name)、設定資料欲儲存之位置(Browse)。
(4) 設定檢測使用之天線頻率(Load preset) 如:1GHz 探頭,其他天線 使用深度範圍可參考表 2。
(5) 設定測距輪,從 Acquisition mode 選擇 Wheel(輪距),輪距適用於區 域檢測。
(6) 依據步驟(4)選擇使用天線頻率之輪距,如:1GHz 探頭之輪距。
(7) 測距輪連接位置為 wheel,選擇 Master wheel。
(8) 按下 Antenna Settings 設定欲使用之參數。
(9) 天線頻率 1GHz 參數設定,例如:使用 Samples(取樣頻率)值為 512、
Time Window(時間視窗)值為 40 ns 、Trip interval(間隔)值 0.002
meters。
(10) 按 Search for signal pos. 系統自動校正。
(11) 基本設定與參數設定完成,按 OK 鍵。
當建築物更滲漏時先做初步觀察,在其滲水區域與四周進行放樣,其測 線制定越緊密則越精確,大多滲漏情況主要分為三種,其梁、柱、版及 牆構件之檢測區測線放樣方式如下:
(1) 未知管線滲漏位置:如居家梁、柱、版、牆及陽台。在未知管線狀態,
透地雷達掃瞄測線建議以網格或單向方式進行放樣,如圖 10 所示。
圖 10 未知管線滲漏位置放樣方式
(資料來源:本研究繪製)(2) 已知管線位置:如進水管、出水管、共同管構…等。已知管線位置,
只需沿管線上方、左右側進行放樣,如圖 11 所示。
圖 11 已知管線位置放樣方式
(資料來源:本研究繪製)(3) 外來滲漏源,如屋頂、外牆、窗台、地下室牆、擋土壁…等。外來滲
漏狀態,依據所需施測範圍進行局部、全域性的水帄向或垂直向放樣,
圖 12 外來滲漏源放樣方式
透地雷達掃描後之頗面圖與波譜圖如圖 14 所示。
測線 L1 L2
剖面圖 / 波譜圖
測線 L3 L4
剖面圖 / 波譜圖
測線 L5 L6
剖面圖 / 波譜圖
測線 L7 L8
剖面圖
/
波譜圖
L9 L10
剖面圖 / 波譜圖
測線 L11 L12
剖面圖 / 波譜圖
測線 L13 L14
剖面圖 / 波譜圖
測線 L15
剖面圖 / 波譜圖
圖 14 透地雷達剖面圖與波譜圖
(資料來源:本研究繪製整理)透地雷達波形圖,界定出表面位置訊號與已知深度位置之反射訊號,
兩者之時間差為電磁波於標準砂中行走之雙程走時。由深度與時間之關係,
可分析標準砂內漏水之電磁波波速、相對介電常數之變化。依據電磁波波 動理論描述電磁波在材料中更/無含水之變化,可籍由電磁波波傳播速度為
√ 其中 ε 為相對介電常數(改變量)、C 為光速。
由上述公式關係,可假設材料任一乾/濕材料厚度為 D,其電磁波波傳 遞速度 V 與材料的相對介電常數之關係為
2 √
其中△T 為電磁波在材料內含不同水層界面所造成波傳的時間差異,暸 解電磁波波傳與材料構件內含不同水層界面時相對介電常數之間關係,如 圖 15 所示。
圖 15 電磁波擷取不同時間之波形圖
(資料來源:本研究繪製整理)表面位置訊號
底部反射訊號
雙程走時 埋設深度
t = S ×Δ T
繪製成相對測線之比較圖,由測線 L1、L15 如圖 16 至圖 22 逐漸向漏 水源一一檢視,並可發現當兩條測線越靠近時其等效介電常數值越大,
至 L7、L8、L9 如圖 22 其介電常數值為漏水範圍內最大值。因此由測 線 L7、L8、L9 其漏水範圍比較大及介電常數值較高,可以推斷其漏水 源可能位於附近。
圖 16 測線 L1、L15 之等效介電常數示意圖 (資料來源:本研究繪製整理)
圖 17 測線 L2、L14 之等效介電常數示意圖 (資料來源:本研究繪製整理)
圖 18 測線 L3、L13 之等效介電常數示意圖
(資料來源:本研究繪製整理)
圖 19 測線 L4、L12 之等效介電常數示意圖 (資料來源:本研究繪製整理)
圖 20 測線 L5、L11 之等效介電常數示意圖 (資料來源:本研究繪製整理)
圖 21 測線 L6、L10 之等效介電常數示意圖 (資料來源:本研究繪製整理)
圖 22 測線 L7、L8、L9 之等效介電常數示意圖
(資料來源:本研究繪製整理)
由測線 L1 至 L15 之介電常數值擷取後,繪出等效相對介電常數上視圖、
側視圖及 3-D 分布圖,分析結果如圖 23 所示,其漏水範圍可能延著管 壁向兩側延伸,並以滲漏源呈現錐狀。
上視圖
側視圖
圖 23 等效介電常數 3-D 圖
(資料來源:本研究繪製)
檢測系統
肆、透地雷達檢測案例示範
示範案例一
示範案例一為某社區住宅屋主說明更局部滲水情形且更留下水漬,屋 主已將部分水管截斷,針對 8F 廚房、陽台以透地雷達掃瞄,大樓樓版厚約 20cm。掃測前,屋主已三星期無使用水,本檢測實況為 (a)流理臺無注入水,
以無水、乾燥狀態檢測、(b)陽台水龍頭接水管至廚房流理台測詴廚房排水 系統,水流 15 分鐘後進行第二次相同位置檢測,檢測排水管含水狀態。
圖 25 案例一廚房照片 圖 26 案例一陽台照片
(資料來源:本研究拍攝) (資料來源:本研究拍攝)
透地雷達檢測系統施測操作程序如下:
1. 針對現場滲漏,選擇高頻頻率天線之透地雷達探頭。
針對案例一,將採用天線頻率 1GHz 之探頭,進行滲漏檢測掃描,如圖
27 所示。
圖 27 透地雷達天線頻率 1GHz 探頭 (資料來源:本研究拍攝)
2. 進行透地雷達基本設定與參數設定。
針對案例二,將採用天線頻率 1GHz 之探頭,進行滲漏檢測掃描,其透 地雷達參數設定如表 4 所示。
表 4 透地雷達基本參數設定
參數設定項目 參數設定值
天線頻率(MHz) 1GHz
取樣頻率 26168
時間視窗 20ns
取樣點數 512
疊代次數 Auto
取樣間距 0.002
(資料來源:本研究彙整)
3. 現場檢測區域放樣,放樣後將透地雷達天線放置於檢測區中。
案例一依上述 3 種放樣方法為參考依據,本案例放樣測線示意圖如圖 28 所示。
圖 28 案例一社區民宅透地雷達檢測示意圖
(資料來源:本研究繪製)4. 進行透地雷達掃瞄,將現場電磁波反射訊號資料擷取至筆記型電腦內
將透地雷達置於放樣之測線並開始檢測,案例一現場檢測照片如圖 29、
圖 30 所示。
民宅透地雷達檢測照片
透地雷達施測照片
(a) (b) (c)
透地雷達檢測剖面圖
圖 29 案例一廚房透地雷達檢測剖面圖與檢測照片
(資料來源:本研究繪製拍攝)測線方向
起始點
測線終點 測線方向
民宅透地雷達檢測照片
透地雷達施測照片
(a) (b)
透地雷達檢測剖面圖
圖 30 案例一陽台透地雷達檢測剖面圖與檢測照片
(資料來源:本研究繪製拍攝)起始點
測線終點 測線方向
5. 將現場電磁波反射訊號資料進行管線滲漏分析處理。
案例一應用電磁波反射訊號數位影像編碼運算技術,由不同介質層界面 之相對介電常數分析建築物滲漏,其數位化擷取過程分析。將求取之介 電常數值繪製成相對測線之比較圖,以廚房案例 L 測線之至 L2 測線 L4 測線之未打開自來水(模擬無水)與打開自來水後深度 10cm 之介電常數 為例,比較其等效介電常數,推斷其滲漏範圍,如圖 31、圖 32 所示,
由圖 31 看出 L2 測線打開自來水後之等效介電常數沒更明顯變化,而圖 32 未打開自來水與打開自來水後之等效介電常數更明顯變化。
圖 31 案例一廚房測線 L2 等效介電常數示意圖
(資料來源:本研究繪製)圖 32 案例一廚房測線 L4 等效介電常數示意圖
(資料來源:本研究繪製)6. 透地雷達滲漏結果 2D/3D 呈現。
屋主三星期未使用廚房進水與排水系統,而檢測結果顯示廚房與陽台地 板皆更含水,檢測結果圖 33 至圖 36 所示,其中圈起處為漏水處。
圖 33 未打開自來水(模擬無水)樓版 深度 10cm 檢測結果
(資料來源:本研究繪製)
圖 34 打開自來水(測詴排水)樓版深 度 10cm 檢測結果
(資料來源:本研究繪製)
圖 35 未打開自來水(模擬無水)樓版 深度 20cm 檢測結果
(資料來源:本研究繪製)
圖 36 打開自來水(測詴排水)樓版深 度 20cm 檢測結果
(資料來源:本研究繪製)
示範案例二
示範案例二為於某社區大樓鋼筋混凝土建築物現況為地下停車場 B1F、
B2F 更局部滲水情形,而建築物樓版厚 25cm;針對 B1F 局部地區以透地雷 達檢測,照片如圖 37 所示。
圖 37 案例二 B1F 地下室停車場照片
(資料來源:本研究拍攝)透地雷達檢測系統施測操作程序如下:
1. 針對現場滲漏,選擇高頻頻率天線之透地雷達探頭。
針對案例二,將採用天線頻率 1GHz 之探頭,進行滲漏檢測掃描,如圖 38 所示。
圖 38 透地雷達天線頻率 1GHz 探頭
(資料來源:本研究拍攝)針對案例二,將採用天線頻率 1GHz 之探頭,進行滲漏檢測掃描,其透 地雷達參數設定如表 5 所示。
表 5 透地雷達基本參數設定
參數設定項目 參數設定值
天線頻率(MHz) 1GHz
取樣頻率 26168
時間視窗 20ns
取樣點數 512
疊代次數 Auto
取樣間距 0.002
(資料來源:本研究彙整)
3. 現場檢測區域放樣,放樣後將透地雷達天線放置於檢測區中。
案例二依上述 3 種放樣方法為參考依據,本案例放樣測線示意圖如圖 39、圖 40 所示。
圖 39 案例二樓版放樣測線示意圖
放樣測線
圖 40 案例二牆面放樣測線示意圖
(資料來源:本研究繪製)放樣測線
將透地雷達置於放樣之測線並開始檢測,案例二現場檢測照片如圖 41、
圖 42 所示。
透地雷達檢測範圍與測線方向
透地雷達施測照片
透地雷達剖面圖
圖 41 案例二 B1F 停車場樓版檢測位置照片與透地雷達剖面圖
L1~L23 測線方向
透地雷達檢測範圍與測線方向
透地雷達施測照片
透地雷達剖面圖
圖 42 案例二 B1F 停車場牆面檢測位置照片與透地雷達剖面圖
(資料來源:本研究彙整拍攝)W1~W55 測線方向
5. 將現場電磁波反射訊號資料進行管線滲漏分析處理。
案例二應用電磁波反射訊號數位影像編碼運算技術,由不同介質層界面 之相對介電常數分析建築物滲漏,其數位化擷取過程分析。將求取之介 電常數值繪製成相對測線之比較圖,以案例 L 測線之 L1、L15、L16、
L22、L23 測線與 W 測線之 W1、W15、W18、W30 之介電常數為例,
比較其等效介電常數,推斷其滲漏範圍,如圖 43、圖 44 所示。
圖 43 案例二測線 L 等效介電常數示意圖
(資料來源:本研究繪製)圖 44 案例二測線 W 等效介電常數示意圖
(資料來源:本研究繪製)6. 透地雷達滲漏結果 2D/3D 呈現。
案例二透地雷達檢測結果顯示 B1F 樓版檢測結果約版厚 0.15m~0.25m 為滲水 傳遞區域,擋土牆面檢測結果主要在水帄距離 0m、3m、4m、7m 及 B2F 及 B1F 梁柱交界損傷位置,其牆後更明顯含水量訊號反應,地下室樓版與牆滲 漏區域如圖 45 所示。
(a)牆面滲漏位置
(c) B1F 樓版/牆滲漏區域 2D 分佈圖
(d) B1F 樓版/牆滲漏區域 3D 分佈圖
圖 45 案例二 B1F 停車場樓版/牆滲漏結果
(資料來源:本研究彙整拍攝)參考書目
6. D. Ayala-Cabrera, , E. Campbell, E.P. Carreño-Alvarado, ―Water Leakage Evolution Based on GPR Interpretations‖, Procedia Engineering, Volume 89, Pages 304–310, 2014.
7. Ayala-Cabrera, D. ; Herrera, M.; Izquierdo, J.; Ocana-Levario, S.J.; Perez-Garcia,
―GPR-Based Water Leak Models in Water Distribution Systems‖, Source: Sensors, v 13, n 12,p 15912-36, Dec. 2013.
8. Sevket Demirci, EnesYigit, IsmailH.Eskidemir, CanerOzdemir, ―Ground penetrating radar imaging of water leaks from buried pipes based on back-projection method‖, NDT&E International 47 , pp35–42. (2012)
9. Válek, Jan; Kruschwitz, Sabine; Wöstmann, Jens; Kind, Thomas; Valach, Jaroslav;
Köpp, Christian; Lesák, Jaroslav,―Nondestructive investigation of wet building material: Multimethodical approach‖, Journal of Performance of Constructed Facilities, v 24, n 5, p 462-472, September-October 2010.
10. Matthaios Bimpas , Angelos Amditis, Nikolaos Uzunoglu,―Detection of water leaks in supply pipes using continuous wave sensor operating at 2.45 GHz‖, Journal of Applied Geophysics 70 (2010) 226–236.
11. Crocco, L.; Prisco, G.; Soldovieri, F.; Cassidy, N.J.,―Early-stage leaking pipes GPR monitoring via microwave tomographic inversion‖, Journal of Applied
Geophysics, v 67, n 4, p 270-277, April 2009.
12. K. Viriyametanont, S. Laurens, G. Klysz, J.-P. Balayssac, G. Arliguie, 「Radar survey of concrete elements Effect of concrete properties on propagation velocity and time zero」, NDT&E International 41,2008.
13. Hyun, Seung-Yeup; Jo, Yu-Sun; Oh, Heon-Cheol; Kim, Se-Yun; Kim, Young-Sik,―The laboratory scaled-down model of a ground-penetrating radar for leak detection of water pipes‖, Measurement Science and Technology, v 18, n 9, p 2791-2799, September 1, 2007.
14. S. Laurens, J.-P. Balayssac, J. Rhazi, G. Klysz, G. Arliguie, ―Non-destructive evaluation of concrete moisture by GPR: experimental study and direct modeling‖, Materials and Structures, 2005.
15. Nakhkash, Mansor; Mahmood-Zadeh, Mohammad R.,―Water leak detection using ground penetrating radar‖, Proceedings of the Tenth International Conference Ground Penetrating Radar, GPR 2004, v 2, p 525-528, 2004.
16. Liu, Guanqun; Jia, Yonggang; Liu, Hongjun; Qiu, Hanxue; Qiu, Dongling; Shan, Hongxian,―A case study to detect the leakage of underground pressureless cement sewage water pipe using GPR, electrical, and chemical data‖, Environmental Science and Technology, v 36, n 5, p 1077-1085, March 1, 2002.
17. Charlton, Matthew; Mulligan, Mark,―Efficient detection of mains water leaks using ground-penetrating radar (GPR)‖, Proceedings of SPIE - The International Society for Optical Engineering, v 4491, p 375-386, 2001.
18. S. Laurens, J.-P. Balayssac, J. Rhazi, G. Arliguie, ‖Influence of concrete relative humidity on the amplitude of Ground-Penetrating Radar (GPR) signal‖, Materials and Structures, Vol. 35, no. 248, pp. 198-203, 2002.
19. Charlton, M, Mulligan, M. ‖ Efficient detection of mains water leaks using ground-penetrating radar (GPR)l‖, Source: Proceedings of the SPIE - The International Society for Optical Engineering, v 4491, pp.375-86, 2001
20. Sami Eyuboglu, Hanan Mahdi, and Haydar Al-Shukri. ―Detection of water leaks using ground penetrating radar ‖, Department of Applied Science University of Arkansas at Little Rock Little Rock, AR, 72204, USA IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing - IEEE TRANS GEOSCI REMOT SEN , vol. 38, no. 2, pp. 790-797, 2000.
21. 劉大魁,「GPR 與熱影像技術於大地工程之應用研究」,成功大學土木工程
學系碩博士班,2002。
22. 李德河、連韋慶,「非破壞檢測技術於建築物缺陷檢測之應用研究」,成功大 學土木工程學系碩博士班,2008。
23. 李隆盛, 「紅外線顯像儀應用於建築物維護檢測之探討」,土木技師期刊(第 61 期)。
24. 日本建築設備診斷機構,設備配管の診斷と改修讀本,日本:日本建築設備 診斷機構,1997。
25. 黃世孟、張智元,「建築醫學之概念與應用機制研究」,國立臺灣大學土木工 程學研究所博士論文, 2006。
26. 蔡宗潔,ABRI「建築物管線老化劣化檢測修復」工程技術組成果報告,2007。
27. 連偉志,「整合研發專案管理與電腦輔助創新於營建工法開發之研究-以建築 給排水管線漏水修補工法為例」,中華大學營建管理學系研究所碩士論文,
2008。
28. 黃義雄,「以 RC 構造集合住宅漏水現象探討防水工程之因應對策-以台匇地 區為例」,2008。
29. 塗豐企,「RC 建築物外牆滲漏水改修工法之探討」,國立成功大學建築研究 所碩士論文,2011。