公路隧道的無損檢測與養護管理技術探討

周玉海

（蘇州交通工程集團有限公司，江蘇 蘇州 215000）

公路隧道的無損檢測與養護管理技術探討

周玉海

（蘇州交通工程集團有限公司，江蘇 蘇州 215000）

本文說明先今公路隧道狀況，介紹了我國幾種無損隧道檢測技術及其發展前景，探討對隧道的養護管理。

隧道 無損檢測 養護管理

隨著隧道建設事業的不斷發展，其數量及里程都在不斷增加。而所建成隧道出現襯砌漏水、侵蝕和裂損等危害對隧道應用產生很大影響，縮短隧道的使用壽命，造成很大經濟損失。在此情況下，對隧道的檢查、養護、維修顯得愈發重要，并已成為隧道界關注的焦點。

1.對公路隧道的無損檢測與養護管理的原因

現如今，隧道數量與里程不斷增長，而一方面隧道建造或改建的費用較高，中斷經營也會造成很大損失，另一方面在使用過程中，隧道常出現襯砌漏水、侵蝕和裂損等危害。對隧道進行有計劃的檢查和養護維修可以延長期使用壽命，減少危害發生。

2.無損檢測技術

無損檢測技術即非破壞性檢測，就是在不破壞待測物質原來的狀態、化學性質等前提下，為獲取與待測物的品質有關的內容、性質或成分等物理、化學情報所采用的檢查方法。無損檢測技術不但能分析襯砌表面，還能對襯砌內部、外襯與圍巖之間及圍巖的異常、空洞和缺陷等情況進行檢測。這種檢測方法較可視檢查省時省力方便全面，世界各國都在積極發展，并已取得一定進展。

2.1回彈檢測

回彈法適用于隧道二襯結構混凝土強度檢測，必要時可用鉆芯法進行驗證。相關規定有《混凝土強度檢驗報告》、《鐵路工程結構混凝土強度 檢測規程》。

2.2 大地雷達檢測

大地雷達檢測是利用表層上的發射器發射電磁波的一種技術，當電磁波穿過媒介時，材料的不均勻和導電性的差異會使振幅衰減，而當信號到達中斷點時，因其具有介電性會發射回來被接收天線接收。當發射天線在表面上移動時，據電磁波反射角和傳播時間變化，可以從傳播時間曲線中分析檢測出不同深度的缺陷和異常。

大地雷側探測是一種檢測隧道的好方法，但材料性質會影響檢測的深度，當水和粘土增多時，電磁波的變動增大；當襯砌鋼筋加強，檢測難度會增大，需要較高頻率的雷達發射器，但又因波長短了導致穿透深度更淺。

2.3 紅外線現場照相術

隧道墻體會發射輻射熱，而表面溫度代表了熱量在墻體表面的流動，表面溫度也會影響結構的機理或水的流動，這樣墻體表面的溫度異常就可反應出結構里面的異常。而紅外線記錄系統可將墻體表面的溫度分布情況顯示。

紅外線現場照相術可以檢測襯砌和圍巖水在不同溫度下的流動、襯砌后面地質條件的改變及襯砌缺陷、空洞。

在檢測隧道時，紅外線照相機或掃描儀一般安裝在移動的車廂上，但最好在冬天溫差較大時進行，因為該方法依賴于溫度梯度測量。

2.4 多普分析測量

實現“三教融合”的有效路徑就是通過農村普法教育的方式和途徑，將自治教育和德治教育內容填充其中。這是因為，普法教育內容與自治教育、德治教育存在內容上的交集和方式上的共通。一方面，村民自治教育的主要內容，除了我國現行的《村民委員會組織法》外，一般是村委會自身制定的自治性章程規范，而后者制定的淵源是前者。德治教育的內容離不開法律這一最低的限度，法律既是實現道德的手段，也是衡量道德的標準。另一方面，經過40年的普法教育，無論是傳統的說教宣傳手段，還是便捷先進的普法形式，在鄉村都已經有了相當的經驗和固定的通道，利用成熟的媒介進行“三教融合”便利又高效。

多普分析測量是使用六種覆蓋較小頻譜范圍的特種濾光鏡對隧道表面進行拍照每種濾光鏡在同一位置至少應拍照一次。用多普投影機拍的照片，細小的灰色陰影可從彩色背景看到；當不同膠片重疊時，可看到細小的不同光色，離析出墻體表面的濕塊和其他病害。

2.5 綜合評價

回彈檢測技術、無損檢測技術、大地雷達檢測、紅外線場照相術、多普分析測量等方法都有利有弊，他們均可較快地提高隧道襯砌檢測結果，可結合使用，相互正實和補充。下面是三種檢測系統的應用范圍對比。

三種檢測系統應用范圍對比

缺陷 缺限直 混凝土厚 缺陷判定方法類型 徑（cm） 度(cm) 大地雷達 現場照相術 多普分析6 可 可 否11 可 否 否21 可 否 否41 否 否 否6 可 可 否11 可 可 否空洞和濕塊2021 可 否 否41 可 否 否6 可 可 否4011 可 可 否21 可 可 否41 否 否 否

襯砌表面濕塊 可 可 可0.3mm-3mm的裂縫 否 否 可

檢測方法有破損性的也有無損性的。當檢測到缺陷、異常及襯砌和圍巖的改變時，可用破壞性方法如鉆探和取芯。一般情況下，紅外線現場照相術和多普分析法可達0.5km/h以上。超聲波檢測、射線穿透法檢測和核磁共振法檢測等則屬于無損性檢測方法。激光斷面儀可以應用于隧道斷面變形等方面，精度達毫米。

2.6 檢測頻次

因為自然因素易導致病害造成壽命減短，所以經常對隧道進行檢測是很必要的。這需要由建設單位組成的第三方檢測單位不定期進行隧道襯砌質量無損檢測。在施工過程中，由項目部委托具有相應檢測資格的檢測單位對隧道襯砌質量進行無損檢測，并采取回彈法檢測隧道二襯結構混凝土強度，必要時可用鉆，措施符合相關章程規定。

2.7 前景

無損檢測對當今隧道維修工作起到的作用越來越大，這些檢測將代替艱苦的、在某種程度上表面的、主觀的可視檢查。隧道數量的不斷增加使得全面可靠的無損檢測方法和檢測裝置成為今后的發展方向。

3 隧道維修管理模式

3.1 隧道維修管理基本模式

隧道在使用過程中受自然條件的影響會大大縮短其壽命，而結構物的安全性和耐久性的也有很大差異，這給維修管理工作帶來很多麻煩，要求在維修管理中掌握可能發生的各種病害，評定發生的原因和損傷程度，研究要采取的措施。按檢查、發現病害、推定病害原因、明確病害后的結構物的健全度、制定相應的整治措施的模式來維修管理。另外，對根據隧道長度、流量、設計速度等設置的相應規模的附屬設施在維護管理也應給予足夠的重視。

3.2 隧道的養護作業模式

我國目前隧道養護一般均是由不同專業工區分散作業，這樣不利于隧道養護。隧道內的養護事宜適合不同專業工區共同組成養護隊伍進行集中調度、統一指揮、天窗內作業的維修養護模式，利用天窗時間統一進洞，再分頭進行各自的維修工作。

(1)多工種利用天窗綜合作業

多工種利用天窗綜合作業是把各部門在同地段施工化為在同時段平行作業，這對該運作提出了很多要求∶集中指揮：首先建一個指揮機構—隧道養護管理中心，負責管理各項施工工作。擬定維修方案：研究好各工種作業中銜接的方案,可由各專業區于天窗施工前一日，向隧道養護管理中心提出計劃，管理中心結合各專業區提出的計劃在避免相互干擾的前提下，結合監控、巡檢及行車部門給的信息來安排方案，于天窗前通知各工區及巡檢人員，做好施工準備。提高效率：這要求對隧道結構及行車設備采取“勤檢測、常保養、少維修”的養護原則，這樣可以縮短檢測周期，有利于捕捉病害信息，可以以極小工作量糾正初始病害。

(2)運營維護組織、管理機構

可以根據隧道自身特點，建立相應維修管理體制，既要適應當前養護管理體制轉變的基本方針，又要適應作業模式的基本要求，以提高維護修養效率。

可以設置包括主導體結構維修、電氣設備維修、機構設備維修等在內的養護維修綜合協調管理機構?？稍诔隹谔幒瓦M口處均設養護區，進行經常性隧道檢查。

而為了提高管理機構的工作效率，需根據具體情況制定相關章程規定，可以確定管理標準、編制維修管理手冊等。

(3)維修設備的配置

維修工作主要靠人和維修設備進行。從來兩方面考慮，應盡量減少同時進洞的人數以提高維修養護的機械化程度，并使隧道維修養護作業標準化、制度化，進行維護修養工作可依靠隧道綜合養護維修系統進行。各種車輛如養護維修作業車、隧道維護作業車也等可綜合作業，提高效率。

結束語：

隧道改建或重建成本高，而隧道檢查和檢測可及時發現病害和不足，及時進行維修養護，延長隧道使用壽命。新型無損檢測技術既能反映襯砌內拱圈病害，還能反映襯砌、圍巖及其之間的空洞和缺陷，速度快、檢測全面，為維修、加固、養護隧道提供更詳盡的資料。由自然條件引起隧道病害現象，從而導致結構使用壽命短，對該因果關系的研究在維修養護管理中很重要。

高效隧道維修的管理模式要求多工種合理利用天窗綜合作業，且集中指揮、行動統一、互不干擾。

[1]謝強,鄭權,鄭昌松.公路隧道的無損檢測與養護管理技術探討[J].土工基礎,2007,05∶74-76.

[2]李道欣.公路隧道支護質量無損檢測技術研究[D].長安大學,2014.

U445

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1007-6344（2015）03-0171-01