公路隧道支護(hù)質(zhì)量無損檢測(cè)技術(shù)研究

梁瑞福

【摘 要】伴隨著改革開放的腳步，我國(guó)的綜合實(shí)力逐步增強(qiáng)，對(duì)于偏遠(yuǎn)山區(qū)的發(fā)展越來越重視。我國(guó)的山川地貌縱橫交錯(cuò)，對(duì)道路開發(fā)工程造成很大的阻礙，過去常見的做法是建設(shè)盤山公路或者炸山修路，對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響較大并且項(xiàng)目施工難度較大。隨著隧道工程技術(shù)的應(yīng)用，解決了一部分道路施工中未能處理好的問題，但是由于道路隧道工程技術(shù)的不完善，后期經(jīng)常出現(xiàn)道路質(zhì)量和安全問題，因此無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展非常重要。

【關(guān)鍵詞】公路隧道;支護(hù)質(zhì)量;無損檢測(cè)技術(shù)

【中圖分類號(hào)】U455.7 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2020）07-0110-03

0 引言

隨著現(xiàn)代化時(shí)代的到來，我國(guó)的高速公路尤其是在道路隧道工程的發(fā)展非常迅速，但是隨著道路隧道工程的規(guī)模擴(kuò)大，隨之帶來的工程隱患也越來越多，近年來逐漸被人們所重視。作為一項(xiàng)隱蔽工程，隧道工程在完工后的質(zhì)量檢測(cè)難度很大，因?yàn)楝F(xiàn)階段我國(guó)道路隧道工程質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)水平和經(jīng)驗(yàn)嚴(yán)重不足，嚴(yán)重影響了公路后期的安全運(yùn)行。重視對(duì)公路隧道無損檢測(cè)技術(shù)的研究，有助于解決目前在道路檢測(cè)和維修中存在的工作內(nèi)容復(fù)雜和經(jīng)濟(jì)開支過大等諸多問題。

1 無損檢測(cè)技術(shù)的意義

襯砌型建筑結(jié)構(gòu)是現(xiàn)有隧道工程的主要結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于工作人員在對(duì)其檢測(cè)過程中，只能從表面觀察而不能深入其中，導(dǎo)致隧道工程的質(zhì)量檢查不全面。應(yīng)用無損檢測(cè)技術(shù)可以探測(cè)建筑結(jié)構(gòu)的內(nèi)部，同時(shí)不會(huì)對(duì)建筑帶來任何的損傷。目前，無損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)的隧道工程中發(fā)揮了很大的作用，常用的無損檢測(cè)方法有地質(zhì)雷達(dá)方法、紅外線方法及超聲波方法等。伴隨著我國(guó)科技水平的不斷提升，我國(guó)的各項(xiàng)無損檢測(cè)技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了很大的進(jìn)步，在無損檢測(cè)技術(shù)的輔助之下，各種隧道工程的安全性得到了較大保證，無損技術(shù)的研究對(duì)于我國(guó)公路隧道工程未來的發(fā)展具有重要的影響，因此必須加強(qiáng)對(duì)該技術(shù)的研究和投入，從而不斷提升無損檢測(cè)技術(shù)的質(zhì)量和效率。

2 無損檢測(cè)的方法

2.1 地質(zhì)雷達(dá)法

在當(dāng)前無損檢測(cè)的各項(xiàng)技術(shù)中，地質(zhì)雷達(dá)法是一種新興的探測(cè)方式，該方法主要應(yīng)用于一些深度較淺的隧道工程。地質(zhì)雷達(dá)法的運(yùn)行主要依賴于地下電磁波，工人在操作過程中可以將一些較高頻段的電磁波借助特殊的形式發(fā)送，發(fā)送的主要方向是由目標(biāo)表面向深層遞進(jìn)，主要形式為寬頻短脈沖。電磁波在傳遞的過程中會(huì)由于一些阻礙對(duì)信號(hào)進(jìn)行反射，根據(jù)信號(hào)的反射記錄波形，專業(yè)人員根據(jù)波形可以探究隧道工程深層的情況，信號(hào)的接收裝置為接收器或者天線，可以記錄反射信號(hào)的特點(diǎn)和時(shí)間間隔，如實(shí)地反映隧道內(nèi)部情況。

2.2 超聲法

超聲法檢測(cè)是應(yīng)用于混凝土無損檢測(cè)的一種新技術(shù)，具有易操作、對(duì)檢測(cè)對(duì)象無損害的特點(diǎn)，通常可以利用單面平測(cè)法對(duì)裂縫的深度進(jìn)行檢測(cè)，還可以根據(jù)跨縫和不跨縫的差異，設(shè)置測(cè)點(diǎn)位置在不同裂縫的被測(cè)處，但需要注意的是，采用超聲法檢測(cè)要注意避開鋼筋，避免對(duì)檢測(cè)的結(jié)果產(chǎn)生影響。

3 無損檢測(cè)的應(yīng)用情況

3.1 地質(zhì)雷達(dá)法檢測(cè)的應(yīng)用狀況

伴隨著雷達(dá)技術(shù)的不斷完善，其各項(xiàng)技術(shù)核心得到了更新，開始廣泛地運(yùn)用在隧道工程中，能夠幫助項(xiàng)目人員檢測(cè)公路中存在的質(zhì)量問題。采用地質(zhì)雷達(dá)法進(jìn)行檢測(cè)（如圖1所示）時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)介電質(zhì)子數(shù)過高或過低的狀況，在工作時(shí)需要特別注意記錄數(shù)據(jù)的變化情況。因?yàn)榻殡姵?shù)的選擇對(duì)整體檢測(cè)結(jié)果有著決定性的影響，所以對(duì)各個(gè)階段產(chǎn)生的介電常數(shù)都要精確地記錄。按物理常識(shí)可知，鐵質(zhì)物品會(huì)對(duì)電磁波信號(hào)產(chǎn)生干擾而降低檢測(cè)質(zhì)量，因此在安置地質(zhì)雷達(dá)時(shí)要注意避開鋼筋物質(zhì)，并且確保技術(shù)人員正確使用雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)。此外，采用地質(zhì)雷達(dá)法的檢測(cè)過程會(huì)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，因此必須預(yù)先做好模型測(cè)試，使檢測(cè)結(jié)果更加可靠。利用地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)可以更好地對(duì)主體結(jié)構(gòu)密度進(jìn)行檢測(cè)，幫助施工人員的施工達(dá)到工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 錨桿質(zhì)量聲波反射法的應(yīng)用狀況

公路隧道的監(jiān)測(cè)任務(wù)中常常會(huì)利用錨桿作為輔助工具，主要是因?yàn)殄^桿可以縮減工程的成本支出，增大巖石的重量，對(duì)隧道起到較好的支撐作用。在使用錨桿時(shí)，要預(yù)先對(duì)其進(jìn)行位置的選定，選擇合適的位置鉆取錨桿眼，在錨桿安裝工作中，大部分操作會(huì)對(duì)巖石壁產(chǎn)生一定的磨損，工程量也比較大，因此可以利用無損檢測(cè)技術(shù)輔助錨桿的施工?，F(xiàn)階段，聲波無損檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展還不夠成熟，各項(xiàng)技術(shù)不夠完善，操作人員的工作經(jīng)驗(yàn)不足，因此該項(xiàng)技術(shù)無法在工程中得到更大范圍的推廣，并且在檢測(cè)過程中，針對(duì)波動(dòng)情況常常需要依賴操作人員的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，因此有可能存在較多的偏差。采用無損檢測(cè)技術(shù)結(jié)合拉力型錨桿技術(shù)，可以更好地對(duì)巖石位置進(jìn)行固定，對(duì)聲波的傳導(dǎo)也有更好的穩(wěn)定作用，根據(jù)反射波的強(qiáng)度幫助檢測(cè)人員直觀地了解建筑物內(nèi)部的情況。

3.3 回彈法檢測(cè)的應(yīng)用

要想更好地確保隧道施工質(zhì)量和施工安全，可以利用混凝土對(duì)隧道內(nèi)部進(jìn)行質(zhì)量加固，但混凝土的強(qiáng)度和硬度要滿足施工要求，此時(shí)可以利用回彈技術(shù)檢測(cè)混凝土的強(qiáng)度?；貜棛z測(cè)技術(shù)具有靈敏度高、數(shù)據(jù)精確、使用簡(jiǎn)便易操作的優(yōu)點(diǎn)，在隧道施工過程中常常將其作為檢測(cè)凝土結(jié)構(gòu)穩(wěn)固性的首要檢測(cè)方法，但是目前也存在施工中部分施工人員操作不規(guī)范、操作水平不夠等問題，導(dǎo)致施工中容易出現(xiàn)各種技術(shù)問題，影響了公路隧道項(xiàng)目的整體檢測(cè)效果。

4 無損檢測(cè)技術(shù)在公路隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量檢測(cè)中應(yīng)用的實(shí)例分析

4.1 現(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備工作

4.1.1 標(biāo)記與測(cè)線布置

在檢測(cè)工作開始前，要先做好標(biāo)記和測(cè)線的工作，對(duì)于二度體來說，要確保各側(cè)線之間保持平行狀態(tài)并且與目標(biāo)軸垂直。對(duì)于三度體來說，測(cè)線的排布方式主要為網(wǎng)格狀。此外，在進(jìn)行二次襯砌和保護(hù)監(jiān)測(cè)工作中，每個(gè)洞口都要安裝5條縱向觀測(cè)線。當(dāng)有別的目標(biāo)需求時(shí)，必須按照要求進(jìn)行測(cè)線位置的更改。在安置縱向測(cè)線位置時(shí)，可以從隧道上、隧道左、隧道右3個(gè)位置及墻壁各進(jìn)行一條測(cè)線設(shè)定。在安裝橫向測(cè)線時(shí)，要注意觀察線與線之間的位置和間距，確保間距保持在（15±5）m。在實(shí)際的工作中，還要重點(diǎn)檢測(cè)不合格區(qū)域，對(duì)側(cè)線進(jìn)行加密和修補(bǔ)，滿足工程的檢測(cè)要求。

4.1.2 選擇采集數(shù)據(jù)

（1）在地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)中，時(shí)窗的設(shè)定是整個(gè)無損檢測(cè)技術(shù)的核心，當(dāng)選定時(shí)窗過小時(shí)，會(huì)影響整體項(xiàng)目檢測(cè)效果。當(dāng)時(shí)窗選擇過大時(shí)，會(huì)使地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)系統(tǒng)不能正確地得到垂直位置的數(shù)據(jù)信息，將對(duì)后面的檢測(cè)判斷產(chǎn)生影響。因此，在檢測(cè)過程中，要對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行準(zhǔn)確的調(diào)整，按照過去積累的工作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行時(shí)窗大小的設(shè)定，將1.5倍作為主要的時(shí)窗數(shù)據(jù)參數(shù)。

（2）在地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)中，要先確定雷達(dá)探測(cè)數(shù)值，再進(jìn)行掃描點(diǎn)的選擇。要想提升地質(zhì)雷達(dá)分辨數(shù)據(jù)的精度，就要做好垂直分辨數(shù)據(jù)的調(diào)整，可以參照以下的公式進(jìn)行掃描點(diǎn)的確定。

S=2ΔTfK×103

上式中，S為掃描樣點(diǎn)數(shù);ΔT為時(shí)窗長(zhǎng)度，ns;f為天線中心頻率，MHz;K為系數(shù)，一般取6～10。

4.2 數(shù)據(jù)測(cè)量

（1）開始收集數(shù)據(jù)前，要觀察機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)有問題或存在安全隱患時(shí)，要立即安排工程維護(hù)人員解決，并使機(jī)器設(shè)備回歸正常工作狀態(tài)。

（2）在檢測(cè)過程中，要注意確保襯砌表面和天線之間的緊密貼合度。

（3）在移動(dòng)天線時(shí)，保證檢測(cè)位置平穩(wěn)無波動(dòng)，速度需要保持在（4.0±1.0）km/h。

（4）在檢測(cè)過程中要注意觀察電磁影響物，隨時(shí)做好數(shù)據(jù)變化的監(jiān)測(cè)。

4.3 數(shù)據(jù)處理

依照上述要求進(jìn)行準(zhǔn)備工作，完成數(shù)據(jù)的記錄與整理。根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)顯示的數(shù)據(jù)信息，觀測(cè)波動(dòng)狀況，完成干擾波的時(shí)間記錄，當(dāng)出現(xiàn)干擾因素時(shí)，按照預(yù)先制定的干擾機(jī)制進(jìn)行調(diào)整，依照最大分辨率完成目標(biāo)數(shù)據(jù)的記錄，并做好對(duì)應(yīng)的后續(xù)工作。

4.4 檢測(cè)結(jié)果分析

按照無損檢測(cè)工作的開展需要，我們選定一段隧道工程項(xiàng)目作為無損檢測(cè)試驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)對(duì)象，將該工程中的最初厚度作為參考對(duì)象，開展無損檢測(cè)并對(duì)結(jié)果進(jìn)行整理和討論。選中工程中的12個(gè)位置進(jìn)行數(shù)據(jù)的記錄，具體情況見表1。

我們根據(jù)表1中兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)的差異性相對(duì)較小，實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的平均厚度約24.5 cm。在檢測(cè)過程中，絕大部分的實(shí)驗(yàn)點(diǎn)符合實(shí)驗(yàn)要求，實(shí)驗(yàn)過程之中實(shí)際的最小厚度值也能滿足設(shè)計(jì)厚度值的一半，并且兩者的差異大于5 cm。由此我們可以得出，在檢測(cè)過程中使用的樣本數(shù)據(jù)具有科學(xué)性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果也相對(duì)嚴(yán)謹(jǐn)。

5 結(jié)語

我國(guó)正處于現(xiàn)代化建設(shè)的關(guān)鍵時(shí)期，公路隧道工程作為我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)的重要組成部分，具有任務(wù)重、工期緊的特點(diǎn)。我國(guó)的公路隧道工程建設(shè)中，一些企業(yè)將施工進(jìn)度控制作為施工的重點(diǎn)，忽視了對(duì)項(xiàng)目施工質(zhì)量的控制。公路隧道建設(shè)與其他施工項(xiàng)目不同，往往會(huì)面臨較為復(fù)雜的地質(zhì)狀況，因此施工的過程中面臨的風(fēng)險(xiǎn)因素更多，時(shí)刻威脅施工人員的生命安全。借助無損檢測(cè)綜合方式可以在保證施工工期的同時(shí)，讓工程的質(zhì)量達(dá)到較高的水準(zhǔn)。

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