研究油氣管道穿越工程隧道襯砌質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)

鄭友林

(上海隧道工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，上海 201100)

研究油氣管道穿越工程隧道襯砌質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)

鄭友林

(上海隧道工程質(zhì)量檢測(cè)有限公司，上海 201100)

油氣管道主要以輸送石油和天然氣為主，是一種安全而又高效的油氣輸送方式，所以必須要對(duì)油氣管道工程的隧道襯砌質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)。隧道襯砌的質(zhì)量關(guān)系到油氣運(yùn)輸?shù)陌踩裕饕獣?huì)應(yīng)用到地質(zhì)雷達(dá)、測(cè)縫儀和回彈儀等精密的檢測(cè)儀器。油氣管道屬于長(zhǎng)距離管道，管道的斷面非常小，而且荷載的情況也很復(fù)雜，所以在襯砌時(shí)受力方式上與普通的鐵路隧道有很大的區(qū)別，必須要對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并重視襯砌質(zhì)量的檢測(cè)。

油氣管道；穿越工程；隧道襯砌；質(zhì)量檢測(cè)

1 油氣管道隧道襯砌質(zhì)量檢測(cè)的內(nèi)容

油氣管道隧道襯砌質(zhì)量的檢測(cè)主要包括襯砌厚度的檢測(cè)、襯砌混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)、回填密實(shí)度的檢測(cè)以及空洞大小的計(jì)算。由于我國地形狀況比較復(fù)雜，所以油氣管道在建設(shè)時(shí)也面臨著復(fù)雜地形的問題，我國大多數(shù)的油氣管道隧道工程都是按照新奧法來進(jìn)行施工的，所以隧道襯砌是整個(gè)油氣隧道內(nèi)主要的受力支撐結(jié)構(gòu)，如果隧道襯砌出現(xiàn)了質(zhì)量問題將會(huì)影響油氣的安全運(yùn)輸，另外由于隧道工程的施工環(huán)境都比較惡劣，再加上施工工藝存在不規(guī)范的現(xiàn)象，極容易導(dǎo)致隧道襯砌出現(xiàn)厚度不夠、初支圍巖和二襯之間的貼合不夠緊密、出現(xiàn)空洞等現(xiàn)象，這些都是非常嚴(yán)重的質(zhì)量問題，會(huì)導(dǎo)致油氣運(yùn)輸安全事故的發(fā)生，如果不及時(shí)的進(jìn)行處治，可能會(huì)導(dǎo)致隧道襯砌結(jié)構(gòu)加速損壞，影響整條線路的油氣運(yùn)輸，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2 油氣管道隧道襯砌質(zhì)量檢測(cè)的方法

2.1 聲波檢測(cè)法

聲波檢測(cè)法根據(jù)檢測(cè)原理可以分為透射波檢測(cè)和反射波檢測(cè)兩種，聲波檢測(cè)法對(duì)隧道襯砌質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)是在隧道襯砌內(nèi)部發(fā)射聲波脈沖信號(hào)，在根據(jù)信號(hào)頻率、波形的變化，來具體判斷隧道襯砌是否存在內(nèi)部的缺陷。聲波檢測(cè)法要求隧道襯砌必須有相對(duì)稱的平行表面，這種檢測(cè)方法不能準(zhǔn)確的判斷出缺陷的具體位置，所以應(yīng)用的比較少，聲波檢測(cè)法主要可以檢測(cè)襯砌的厚度以及襯砌混凝土內(nèi)部的缺陷，一般應(yīng)用在襯砌厚度的檢測(cè)上比較多。

2.2 高密度電阻率法

該方法是一種列陣檢測(cè)法，檢測(cè)的是物理對(duì)象內(nèi)部介質(zhì)電阻率的變化。該方法在檢測(cè)時(shí)因?yàn)殡妶?chǎng)作用，襯砌內(nèi)部的介質(zhì)電流的傳導(dǎo)呈現(xiàn)出一定的規(guī)律，通過對(duì)傳導(dǎo)規(guī)律的連續(xù)掃描，分析襯砌介質(zhì)內(nèi)部具體的情況。例如在利用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行掃描時(shí)，如果襯砌內(nèi)部介質(zhì)含水量比較大，那么地質(zhì)雷達(dá)的信號(hào)就會(huì)減弱，使檢測(cè)的效果降低，這時(shí)就可以利用高密度電阻率法來代替地質(zhì)雷達(dá)法進(jìn)行檢測(cè)。

2.3 沖擊回波法

沖擊回波法是將襯砌混凝土的表面施加巨大的瞬間沖擊，當(dāng)瞬時(shí)沖擊發(fā)生時(shí)，襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力波，當(dāng)應(yīng)力波遇見某些不同界面時(shí)會(huì)反射回來，然后傳感器接收到反射回的應(yīng)力波，對(duì)應(yīng)力波的波譜特征進(jìn)行分析，可以檢測(cè)出襯砌具體的厚度。在使用沖擊回波法時(shí)，會(huì)有很多的局限性，例如沖擊回波法需要襯砌表面有較高的光潔度，另外該方法對(duì)于襯砌結(jié)構(gòu)本身的強(qiáng)度有很高的要求。

2.4 地質(zhì)雷達(dá)法

地質(zhì)雷達(dá)也叫做探地雷達(dá)，這種檢測(cè)方法的檢測(cè)效率非常高，并且可以實(shí)時(shí)成像，使檢測(cè)的結(jié)果更直觀的體現(xiàn)出來。地質(zhì)雷達(dá)通過對(duì)襯砌內(nèi)部發(fā)射高頻率的短脈沖電磁波，然后將在襯砌內(nèi)部反射回的電磁波進(jìn)行具體的成像，更直觀的分析隧道襯砌的質(zhì)量。可以通過對(duì)反射波進(jìn)行采集，電磁波在遇到不同的介質(zhì)層面和異常結(jié)構(gòu)時(shí)會(huì)反射回來，分析反射波就可以得出襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)分界面以及異常物體的位置和結(jié)構(gòu)。

3 油氣管道隧道襯砌具體的質(zhì)量檢測(cè)

3.1 襯砌厚度的檢測(cè)

在對(duì)襯砌厚度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，可以利用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)前要在隧道內(nèi)的襯砌結(jié)構(gòu)中布置4條檢測(cè)線，檢測(cè)線分布在隧道表面、左右兩側(cè)及拱部，利用連續(xù)測(cè)量的方式，不超過5 m進(jìn)行一次雷達(dá)測(cè)量，在進(jìn)行這一步驟時(shí)需要有專人負(fù)責(zé)打標(biāo)，保證標(biāo)記位置的準(zhǔn)確性。地質(zhì)雷達(dá)監(jiān)測(cè)完成的是隧道襯砌結(jié)構(gòu)相關(guān)介質(zhì)的電性分布，要將電性分布資料與地質(zhì)資料融合起來，形成具體的檢測(cè)圖像，通過對(duì)圖像的分析來判斷隧道襯砌內(nèi)部是否出現(xiàn)結(jié)構(gòu)不緊密或者是空洞的現(xiàn)象。如果隧道襯砌結(jié)構(gòu)不緊密，檢測(cè)面會(huì)反射較強(qiáng)的信號(hào)，并且呈現(xiàn)比較分散的現(xiàn)象。如果襯砌存在空洞現(xiàn)象，那么三振相的信號(hào)比較明顯，并且在空洞位置下部的反射信號(hào)依舊較強(qiáng)。兩組信號(hào)反射的時(shí)程相對(duì)比較大。

3.2 襯砌混凝土強(qiáng)度的檢測(cè)

對(duì)隧道內(nèi)的混凝土結(jié)構(gòu)或者混凝土構(gòu)件進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，需要對(duì)檢測(cè)區(qū)域內(nèi)各個(gè)混凝土構(gòu)件的平均強(qiáng)度值進(jìn)行計(jì)算，而且對(duì)整個(gè)區(qū)域混凝土襯砌結(jié)構(gòu)的平均回彈值進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要將區(qū)域內(nèi)所有襯砌結(jié)構(gòu)回彈值中最大的三個(gè)數(shù)值去掉，并把最小的三個(gè)回彈值也去掉，然后對(duì)其余的回彈值進(jìn)行計(jì)算，這樣才能保證測(cè)區(qū)內(nèi)襯砌混凝土回彈值的準(zhǔn)確性。還要對(duì)天然氣管道與支墩的連接狀態(tài)進(jìn)行檢查，檢查是否有沉降現(xiàn)象產(chǎn)生，如果管道與支墩的接觸部位管道存在下沉變形的現(xiàn)象，那就說明此處存在沉降問題。檢測(cè)襯砌滲水現(xiàn)象時(shí)可以利用測(cè)縫儀對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)，在檢測(cè)的過程中如果發(fā)現(xiàn)了襯砌滲水、裂紋現(xiàn)象，要對(duì)出現(xiàn)問題的具體位置進(jìn)行標(biāo)記，方便修護(hù)人員進(jìn)行修護(hù)。

3.3 襯砌回填密實(shí)度和空洞大小的計(jì)算

在對(duì)襯砌的回填密實(shí)度進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，計(jì)算機(jī)可以把襯砌結(jié)構(gòu)中的相應(yīng)剖面轉(zhuǎn)換為具有彩色深度的剖面結(jié)構(gòu)，根據(jù)波形反射回饋的具體頻率和振幅特點(diǎn)，把襯砌回填層具體劃分為密實(shí)類型和非密實(shí)類型兩種。在對(duì)砌襯空洞的大小進(jìn)行計(jì)算時(shí)，要根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)信號(hào)反饋回的振幅特點(diǎn)，確定空洞位置的具體范圍和頂部界面，根據(jù)反饋回的相位特點(diǎn)，確定空洞位置的底部界面，計(jì)算電磁波在空氣中傳播的速度確定空洞的具體大小。

為了避免油氣管道襯砌結(jié)構(gòu)發(fā)生質(zhì)量問題，需要注意二次襯砌的厚度，一般二次襯砌的厚度需要達(dá)到設(shè)計(jì)厚度的70%以上，并且在某些脫空部位添加小石子混凝土進(jìn)行相關(guān)的密實(shí)填筑處理。由于二次襯砌時(shí)使用的是鋼筋混凝土，所以需要將原本的襯砌混凝土拆除，重新利用鋼筋混凝土進(jìn)行澆筑，鋼筋要深入原襯砌位置0.25 m左右，并對(duì)鋼筋骨架的位置進(jìn)行調(diào)整，保證足夠的襯砌強(qiáng)度和回填密實(shí)度。

4 結(jié) 論

地質(zhì)雷達(dá)無損檢測(cè)技術(shù)是現(xiàn)階段我國油氣管道穿越工程隧道襯砌質(zhì)量的主要檢測(cè)技術(shù)，它的檢測(cè)結(jié)果比較精準(zhǔn)，并且適用于對(duì)新老油氣輸送線路的全面檢測(cè)，保證了油氣輸送管道的襯砌質(zhì)量，提高了油氣輸送安全性。

[1] 孫勇,王武斌. 油氣管道穿越工程隧道襯砌質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)[J]. 四川建筑,2013,(1):159-161.

[2] 付清梅,紀(jì)夫健. 油氣管道穿越工程的隧道襯砌質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)[J].山東工業(yè)技術(shù),2015,(14):61.

[3] 廖凡. 油氣管道盾構(gòu)法隧道管片襯砌結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D].西南交通大學(xué),2013.

[4] 劉青松. 油氣管道隧道襯砌結(jié)構(gòu)優(yōu)化研究[D].西南交通大學(xué),2010.

Study on tunnel lining quality detection technology of oil and gas pipeline crossing project

ZHENG You-lin

(Shanghai Tunnel Engineering Quality Inspection Co.,Ltd.，Shanghai 201100,China)

Oil and gas pipeline mainly transports oil and natural gas, which is a safe and efficient way to transport, therefore, it is necessary to test tunnel lining quality of the oil and gas pipeline project. The tunnel lining quality relates to the safety of oil and gas transportation, which mainly applicable to radar, thermometer and Hammer and other sophisticated detection equipment. Characterized with long distance, a very small section, and the complex loads, the force mode exists a big difference compared with common rail tunnel when lining, so it is needed to analyze its structure, and pay attention to lining quality testing.

oil and gas pipeline; crossing project; tunnel lining; quality testing

2015-11-02

鄭友林(1979-)，男，江蘇揚(yáng)州人，工程師，研究方向：路橋工程、隧道工程施工檢測(cè)。

U455.1

C

1008-3383(2016)02-0112-02