探析高速公路隧道的無損檢測與養護管理技術

徐建財

【摘 要】隨著經濟社會的不斷發展，公路交通基礎建設已進入大發展、大建設的快速時期，在高速公路建設、養護運營過程中，由于隧道工程施工難度大，尤其特長隧道的施工由于技術結構較為復雜，在確保不破壞隧道原結構的前提下對其進行必要的無損檢測及養護管理工作意義重大。

【關鍵詞】高速公路隧道；無損檢測；養護管理

中圖分類號： U457 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）18-0217-002

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.18.098

【Abstract】With the continuous development of the economy and society， the highway transportation infrastructure has entered the rapid period of great development and large construction. In the process of construction and maintenance of the highway， the construction of the tunnel is difficult， especially the construction of the special long tunnel is complex because of the technical structure， so that it can ensure that the original structure of the tunnel is not damaged. It is of great significance to carry out the necessary NDT and maintenance management.

【Key words】Highway tunnel； Nondestructive testing； Maintenance management

雙語對照

近年來，隨著高速公路基礎設施建設的突飛猛進，隧道的數量及里程都在不斷的增加。在隧道的使用過程中，隧道襯砌開裂、漏水、侵蝕和裂損等危害都會對隧道產生很大的影響，縮短隧道的使用壽命及經濟損失，并對行車安全及人們生命帶來安全隱患。因此隧道的無損檢測、養護和維修顯得尤為重要。

1 無損檢測技術概述

在公路隧道的檢測中，無損檢測技術由于不會對隧道結構造成破壞和損傷，被廣泛的應用，其主要是運用物理方法對隧道內部的巖石情況進行分析和測量，利用紅外線折射原理測得巖石厚度，再通過聲波的原理檢測隧道內是否存在破碎或松動的現象。

1.1 大地雷達檢測

大地雷達檢測方法是通過表層上的發射器發射電磁波，在穿過媒介時，由于材料的不均勻性和導電性存在差異，導致振幅變化，另外當信號傳達到終端點時，介電性會形成反射并被天線接收，因而反射、頻率及導電率三種因素影響著電磁波穿透隧道的深度。通過發射天線在隧道表層的移動，電磁波反射和傳播時間產生變化，從傳播時間和曲線能夠分析檢測出不同深度內的缺陷和異常。它可以檢測出以下幾個項目；施工材料性質的改變、襯砌厚度的變化、襯砌材料的組成以及圍巖情況。但是大地雷達的檢測有一定的局限性，如因材料性質會影響檢測的深度，當水和粘土量增大時其電磁波的變化會增大；如果有鋼筋加強的襯砌將會影響缺陷的檢測，加強高頻率的雷達發射器，增大頻率波長將變短則影響穿透的深度。

1.2 紅外線現場照相技術檢測

紅外線現場照相技術是使用紅外線熱像儀對隧道內部巖石的表面溫度輻射進行拍攝，該儀器內部有記錄裝置，可以實時將捕獲的信息進行記錄。如果巖石內部結構出現破損影響工程質量的情況，檢測將出現表面溫度變化等現象，技術人員根據檢測儀記錄的情況進行計算分析和對比得知隧道內部巖石的結構情況。此方法的使用建議在內部溫度低時使用，因巖石具有熱脹冷縮的特點，當溫度較高時，巖石的擠壓會導致裂縫變小，影響檢測結果。在測量中把儀器固定在自動裝置上，從隧道的一端向另一端進行全面掃描，記錄整個隧道檢測結果。

1.3 多普分析測量

多普分析測量法是使用六種覆蓋比較小的頻譜范圍特種濾光鏡對隧道表面進行拍照，同一個位置內六種濾光鏡拍照的次數最少一次，然后用多譜投影機對拍攝的膠片進行分析，從彩色背景看黑白照片可以看到細小的灰色陰影，將不同的膠片重合，就可以看到細小不同的光色，將墻體表面的濕塊以及病害分析出來。

2 工程案例分析

2.1 工程概述

本工程以烏鞘嶺1號隧道為例，烏鞘嶺隧道位于天祝縣陳家溝溝口，出口位于蘭泉村縱坡1.715%～-1.15%，全長4905m，隧道最大埋深189m，屬深埋石質特長隧道。裂縫寬度為2～3mm，裂縫為拉烈性，邊緣整齊。

2.2 裂縫分布

通過技術人員的現場勘查，裂縫大量出現在拱頂部位，裂縫分布走向主要有襯砌環向、縱向和斜向裂縫 。裂縫呈兩端較細中間較粗的情況，縫寬在1.5～3mm之間，屬于IV類裂縫。

2.3 襯砌混凝土質量檢測

通過地質雷達數據監測結果分析，可以確定不同層面厚度和缺陷的部位的具體位置，包括隧道內的拱頂、左邊墻、右邊墻、左拱腰、右拱腰等五個位置，對這五個位置的側線布置及隧道內部的缺陷部位、襯砌厚度及空洞情況進行測定，并用低頻率雷達對隧道內有破損和無溶洞的巖區進行探測。

2.4 檢測結果分析

通過對相關數據結果的分析，得出以下結論：

第一，雷達探測圖像發現局部反射嚴重，但并沒有存在繞射現象，因此推測是由于裂隙發育導致；

第二，通過對檢測圖像的分布情況進行分析，發現波形的連續性較好，因此推斷地質雷達的檢測區內不存在大的破碎帶和溶洞；

第三，隧道的左右邊墻、左右側壁以及拱頂位置的側線正常，不存在大的破碎帶，也沒有大面積的脫空情況。圍巖與錨噴混凝土緊密性較好，判斷出混凝土襯砌背面不存在溶洞。

第四，通過使用先進的探地雷達設備對襯砌厚度以及襯砌背后的測試，各模段襯砌混凝土的厚度符合相關標準，隧道背后的圍巖總體整體統一，符合工程施工的質量要求。

3 隧道維修養護管理方法分析

3.1 隧道維修管理基本模式

由于自然條件等因素的影響，隧道在使用過程中的壽命會大大縮短，同時結構物的安全性和持久性也存在一定差異，給后期的維護管理帶來一定的挑戰。在維修管理中需要盡可能掌握可能存在的病害，及時對原因和損傷情況分析，采取科學合理的措施進行維修。另一方面，在隧道長度、流量以及設計速度等相關的設備檢修方面，也應該引起足夠的重視，確保整個隧道工程的安全性。

3.2 隧道的養護作業模式

目前，國內隧道養護過程中存在最大的問題是對隧道的養護根據區域進行劃分，導致同一隧道不同位置的養護標準不一致，影響隧道的正常使用以及使用壽命。為進一步做好隧道的養護管理，應做好以下養護工作：

3.2.1 多工種進行綜合作業

多工種天窗綜合作業主要是在隧道養護時，通過綜合各部門的施工情況進行時段的平行作業，這種養護方式對集中指揮有一定的要求。為確保各項工作的同步性，要建立一個指揮機構對隧道進行統一養護管理。全面負責管理養護工作，擬定維修方案，并做好各工種之間的銜接，并提前向養護管理中心提交計劃，管理中心對提交上來的計劃在有效避免相互影響的情況下，結合監控以及巡檢部門的信息對維修方案進行整體修改確定。并在天窗期前通知到相關人員，提前做好養護的準備工作，確保其工作效率。對隧道的養護應該遵循“勤檢測、常保養、少維修”的原則，通過縮短檢測周期，從而及時對隧道的病害情況進行掌控，做到早發現，早維修。

3.2.2 建立運營維護組織及相應的管理機構

在對隧道進行養護時，可以根據隧道的自身特點，通過建立相應的維修管理體制，按照養護管理的基本原則，調整作業模式以滿足基本需要，從而提高隧道的維護效率。具體可通過設置主導體結構維修、電氣設備維修、機構設備維修等綜合協調管理機構。同時在進口處和出口處設定養護區域，通過經常性的隧道檢查，提升管理結構的管理效率。另外還可以根據實際情況制定相應的章程，從而確定管理標準，完善維修管理制度。

3.2.3 做好維修設備的配置工作

隧道維修工作對技術人員以及相應的維修設備具有非常重要的依賴性，因此應該通過利用新的技術以及科學維修設備，從而降低人們的參與度，提高機械化作業程序和安全性，實現公路隧道的標準化、制度化養護。對于車輛比如養護維修車以及隧道維護車等設備也可以進行綜合作業，從而提高工作效率。

3.3 做好養護現場安全管理

第一，制定出完善科學的規章制度。施工單位的負責人應該對隧道養護施工現場管理的相關法律法規進行研讀，并依照相關標準，對各類養護人員進行嚴格管束，從而降低事故發生率；第二，有效落實責任機制。隧道養護單位應根據現場的安全管理情況對責任制度進行充分利用，通過合理分工，層層落實，保證事故發生的第一時間能夠鎖定責任人，從而提高問題的處理效率。第三，制定出科學的獎懲制度。為充分調動養護人員的工作積極性，可制定一定的獎懲措施，從而改善現場的安全管理水平；第四，在整個施工過程中應該不定期對養護人員進行安全教育培訓，及時將隧道養護安全方面的知識、規定進行普及，不斷提高養護人員的安全意識，在培訓中應加強安全理念的學習，使每一位受教育的人員理解并認識安全意識，深入內心。

4 結語

公路隧道的建設對于我國交通工程發展意義重大，為全面做好隧道的安全施工以及養護工作，需要借助最新的無損探測技術以及先進的養護技術及維修設備對隧道進行日常管理，從而延長隧道的使用壽命，發揮公路隧道的經濟價值與社會價值。

【參考文獻】

[1]李桂偉.公路隧道的無損檢測與養護管理技術研究[J].民營科技，2015（07）：108.

[2]劉振東.公路隧道隱伏病害快速無損檢測與安全評價體系構建[D].中國海洋大學，2013.

[3]王朝進，李建友，王剛，林鳳仙.無損檢測技術在公路隧道施工質量檢測與控制中的應用[J].云南大學學報（自然科學版），2012，34（S2）：281-286.