探討試驗(yàn)檢測(cè)對(duì)保證工程公路隧道質(zhì)量的重要性

中圖分類號(hào)：U412 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：2096-6903（2025）03-0095-03

0 引言

公路隧道工程的試驗(yàn)檢測(cè)是用于評(píng)估隧道工程的安全性、穩(wěn)定性及其他關(guān)鍵性能指標(biāo)的一系列科學(xué)方法。隨著基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大規(guī)模推進(jìn)，公路隧道工程的試驗(yàn)檢測(cè)已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用和快速的發(fā)展。

隨著試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)不斷升級(jí)，檢測(cè)設(shè)備日益現(xiàn)代化，能夠滿足大型復(fù)雜隧道工程的需求。然而，面對(duì)復(fù)雜多變的地質(zhì)條件和日益嚴(yán)峻的環(huán)境挑戰(zhàn)，試驗(yàn)檢測(cè)仍需要不斷進(jìn)行優(yōu)化，這樣才能有效保證公路隧道工程的施工質(zhì)量。

1公路隧道工程試驗(yàn)檢測(cè)的重要作用

1.1提升施工質(zhì)量

試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)從材料選擇到施工過(guò)程，再到工程完工后的多個(gè)階段進(jìn)行介入，形成了一套完整的質(zhì)量保障體系。

在施工前，通過(guò)材料性能測(cè)試確保所有使用材料達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn)。在施工過(guò)程中，實(shí)施實(shí)時(shí)監(jiān)控和定期檢測(cè)，確保施工質(zhì)量與設(shè)計(jì)預(yù)期一致，并及時(shí)調(diào)整施工策略以應(yīng)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)和環(huán)境條件的變化。工程完成后，進(jìn)行綜合性能測(cè)試和安全評(píng)估，驗(yàn)證結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量和安全性。

試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)的應(yīng)用大幅提升了隧道施工的精準(zhǔn)度和可靠性，使工程團(tuán)隊(duì)能夠?qū)κ┕み^(guò)程中的每一個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精確控制。

1.2延長(zhǎng)公路隧道使用壽命

隨著隧道工程的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)逐漸完善，試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備也在不斷更新，提高了檢測(cè)的準(zhǔn)確性和效率。尤其是在重要的基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目上，通過(guò)嚴(yán)格的質(zhì)量控制和定期的維護(hù)檢測(cè)，能夠有效地識(shí)別和解決問(wèn)題，并有效延長(zhǎng)隧道的使用壽命。然而，仍有部分地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)或技術(shù)條件限制，隧道工程的試驗(yàn)檢測(cè)可能不完全到位，這在一定程度上影響了隧道的整體質(zhì)量和安全性[1]。

2公路隧道中常見(jiàn)質(zhì)量問(wèn)題

2.1滲漏問(wèn)題

在隧道建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)專門的水文地質(zhì)預(yù)測(cè)和滲透性測(cè)試，可以有效地預(yù)測(cè)和評(píng)估潛在的水文風(fēng)險(xiǎn)，為隧道設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)，據(jù)此選擇適合的防水材料和設(shè)計(jì)合理的排水系統(tǒng)。

在施工階段需對(duì)隧道壁的防水層進(jìn)行完整性檢驗(yàn)?？衫酶哳l地質(zhì)雷達(dá)、聲波透視等技術(shù)檢查防水層是否存在破損或裂縫，以避免后期復(fù)雜的滲漏問(wèn)題。實(shí)際操作中，還是會(huì)出現(xiàn)因?yàn)樗淼婪浪畬釉O(shè)計(jì)不當(dāng)、施工質(zhì)量不符合規(guī)范、地質(zhì)條件復(fù)雜及材料老化等因素引起滲漏問(wèn)題。隧道所在地質(zhì)條件復(fù)雜，如斷層和裂隙發(fā)育區(qū)，也會(huì)增加滲漏的風(fēng)險(xiǎn)，一旦發(fā)生滲水現(xiàn)象，會(huì)對(duì)隧道的電氣系統(tǒng)和其他設(shè)施造成損害，還會(huì)在冬季形成冰層，影響隧道的交通安全。

2.2襯砌開(kāi)裂

隧道襯砌開(kāi)裂是指在隧道襯砌結(jié)構(gòu)中出現(xiàn)的裂縫，其類型多樣有縱向裂縫、橫向裂縫及網(wǎng)狀裂縫等，其形成原因通常與材料性能、施工質(zhì)量、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及地質(zhì)條件有關(guān)。公路隧道在襯砌開(kāi)裂方面的問(wèn)題依然較為普遍，尤其是在地質(zhì)條件復(fù)雜或極端氣候影響下的隧道項(xiàng)目中更為顯著。引起這類問(wèn)題的原因有如下3點(diǎn)。

一是設(shè)計(jì)不足襯砌結(jié)構(gòu)承載力不匹配，特別是在未能準(zhǔn)確預(yù)計(jì)地質(zhì)應(yīng)力和環(huán)境變化的情況下，設(shè)計(jì)的安全邊際不足以應(yīng)對(duì)實(shí)際工作狀態(tài)。

二是施工質(zhì)量問(wèn)題如襯砌混凝土澆筑不均、養(yǎng)護(hù)不當(dāng)或模板拆除時(shí)間不適宜等，引發(fā)襯砌的不均勻收縮或溫度應(yīng)力。

三是材料本身的質(zhì)量影響襯砌的整體性能，使用不合規(guī)格的材料或混凝土強(qiáng)度不足[2]。

2.3襯砌腐蝕

襯砌腐蝕是公路隧道中常見(jiàn)的質(zhì)量問(wèn)題，指隧道襯砌結(jié)構(gòu)因環(huán)境化學(xué)或生物化學(xué)反應(yīng)而發(fā)生的材料性能退化，這類問(wèn)題會(huì)影響隧道的結(jié)構(gòu)完整性和使用壽命，具體表現(xiàn)為混凝土襯砌中鋼筋銹蝕、混凝土碳化及硫酸鹽或氯化物侵蝕。其主要與隧道所處的環(huán)境條件有關(guān)，在地下水位高或工業(yè)污染嚴(yán)重的地區(qū)，隧道襯砌腐蝕問(wèn)題尤為突出。

2.4洞口裂損

開(kāi)挖會(huì)導(dǎo)致隧道洞口應(yīng)力重新分布，尤其在地質(zhì)不均勻的情況下，容易產(chǎn)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)在不能充分適應(yīng)地質(zhì)變化的情況下發(fā)生開(kāi)裂。洞口區(qū)常常是水流和外界環(huán)境影響最為直接的區(qū)域，環(huán)境因素如溫度變化、水文影響及凍融作用等均可能引起裂縫。

3公路隧道中開(kāi)展有效實(shí)驗(yàn)檢測(cè)的方法

3.1工程材料質(zhì)量檢測(cè)方法

3.1.1 外觀檢測(cè)

公路隧道工程的外觀檢測(cè)是通過(guò)肉眼和基本的測(cè)量工具對(duì)隧道表面及其結(jié)構(gòu)的直接檢查，直觀地發(fā)現(xiàn)可能影響隧道安全和功能的外部缺陷。檢查過(guò)程中，需對(duì)隧道襯砌的裂縫、滲水、表面不平、混凝土脫落以及露筋等問(wèn)題進(jìn)行觀察與記錄。檢測(cè)人員會(huì)詳細(xì)記錄裂縫的長(zhǎng)度和寬度，使用卷尺測(cè)量其具體尺寸，并對(duì)滲水位置進(jìn)行標(biāo)記，以便進(jìn)行后續(xù)的維護(hù)或修復(fù)工作。

3.1.2尺寸檢測(cè)

公路隧道工程試驗(yàn)檢測(cè)中的尺寸檢測(cè)是要確認(rèn)隧道的各項(xiàng)幾何尺寸是否符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，一般是使用經(jīng)緯儀、水平儀和更先進(jìn)的激光掃描儀來(lái)進(jìn)行檢測(cè)，從隧道施工前的預(yù)備階段就會(huì)介入。主要驗(yàn)證施工前的布局是否精確，隧道軸線是否正確。施工過(guò)程中，要隨時(shí)監(jiān)控尺寸變化，確保所有階段都符合設(shè)計(jì)要求。隧道完成后，尺寸檢測(cè)有助于評(píng)估整體施工質(zhì)量，是最終驗(yàn)收的重要組成部分[3]。

3.1.3 力學(xué)性能檢測(cè)

公路隧道工程試驗(yàn)檢測(cè)中的力學(xué)性能檢測(cè)，主要是為了評(píng)估隧道在承受各種物理壓力時(shí)的狀態(tài)。進(jìn)行力學(xué)性能檢測(cè)時(shí)，通常會(huì)在隧道的關(guān)鍵部位安裝應(yīng)變片、撓度計(jì)和壓力傳感器等監(jiān)測(cè)設(shè)備，這些設(shè)備可以實(shí)時(shí)收集隧道襯砌在負(fù)載作用下的應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)。

可以利用超聲波檢測(cè)技術(shù)和激光掃描來(lái)檢查襯砌的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，尋找裂縫、空洞等潛在缺陷。對(duì)隧道使用的建筑材料可進(jìn)行抽樣檢測(cè)，并在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行壓縮強(qiáng)度和彎曲強(qiáng)度等方面的測(cè)試。

3.2施工質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)

3.2.1地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)

地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)是一種非破壞性的檢測(cè)方法，基本是用于公路隧道中的施工質(zhì)量檢測(cè)，特別適用于評(píng)估隧道襯砌的完整性、檢測(cè)裂縫深度、定位空洞和異物。這種技術(shù)利用脈沖電磁波穿透隧道襯砌和周圍的巖土，根據(jù)反射信號(hào)的強(qiáng)度和時(shí)間延遲來(lái)分析其地下結(jié)構(gòu)。

操作地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)時(shí)，需要先選擇適當(dāng)?shù)念l率，頻率越高分辨率越好，但穿透深度越淺；反之，頻率較低時(shí)穿透深度增加，但分辨率降低。技術(shù)人員需先將地質(zhì)雷達(dá)設(shè)備安裝在一個(gè)移動(dòng)平臺(tái)上，如手推車或車輛，然后沿隔離區(qū)內(nèi)隧道的預(yù)定路線緩慢移動(dòng)。雷達(dá)天線在移動(dòng)過(guò)程中連續(xù)發(fā)射和接收電磁波。雷達(dá)接收到的反射波形會(huì)即時(shí)顯示在操作終端的屏幕上，并通過(guò)專業(yè)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄和初步分析。

3.2.2超聲波檢測(cè)技術(shù)

該技術(shù)基于超聲波波速在不同介質(zhì)中傳播速度不同的原理，通過(guò)發(fā)射和接收穿過(guò)結(jié)構(gòu)的超聲波來(lái)探測(cè)隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)部的異常。

操作超聲波檢測(cè)技術(shù)通常包括以下幾個(gè)步驟：首先，要根據(jù)待檢測(cè)材料的類型及預(yù)期的檢測(cè)深度選擇合適的超聲波探頭。探頭頻率越高，分辨率越好，但穿透能力越弱；相反，低頻探頭穿透能力強(qiáng)但分辨率較低。其次，將探頭置于隧道襯砌表面，使用耦合劑（如凝膠或水）消除空氣介質(zhì)對(duì)超聲波傳播的干擾。最后，啟動(dòng)設(shè)備發(fā)射超聲波，通過(guò)分析這些反射波評(píng)估結(jié)構(gòu)內(nèi)部的狀況。

超聲波檢測(cè)設(shè)備會(huì)實(shí)時(shí)顯示波形圖，技術(shù)人員需根據(jù)波形圖的變化來(lái)判斷材料內(nèi)部的結(jié)構(gòu)狀況，完成初步波形分析后，需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行更深入的處理分析，精確地定位缺陷位置和大小[4]。

3.2.3 沉降檢測(cè)技術(shù)

沉降監(jiān)測(cè)技術(shù)建筑物或地面隨時(shí)間在垂直方向上的位移變化的技術(shù)。對(duì)隧道和周邊土體的沉降情況進(jìn)行檢測(cè)，能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)由于土壤壓縮、地下水位變化或負(fù)載增加引起的結(jié)構(gòu)問(wèn)題。檢測(cè)時(shí)要先確定觀測(cè)點(diǎn)的位置，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)都應(yīng)固定一個(gè)沉降標(biāo)記，并使用精密的測(cè)量?jī)x器，定期測(cè)量每個(gè)標(biāo)記相對(duì)于固定參考點(diǎn)的高程變化。

3.3施工監(jiān)控測(cè)量方法

3.3.1洞內(nèi)外控制測(cè)量

該測(cè)量工作通過(guò)建立和維護(hù)洞內(nèi)外的控制網(wǎng)，監(jiān)控隧道在施工過(guò)程中的位移和變形，能有效控制施工質(zhì)量和安全。在隧道施工區(qū)域的外部 （洞外），可選取地形穩(wěn)定、不受建設(shè)活動(dòng)影響的位置設(shè)置永久性控制點(diǎn)。這些控制點(diǎn)作為測(cè)量的基準(zhǔn)點(diǎn)，用于整個(gè)項(xiàng)目期間的所有測(cè)量活動(dòng)。洞內(nèi)控制點(diǎn)則根據(jù)隧道的實(shí)際走向和施工進(jìn)度設(shè)置，在隧道的關(guān)鍵位置如拱頂、洞壁等設(shè)置臨時(shí)或半永久性控制點(diǎn)。洞內(nèi)外控制點(diǎn)的建立通常采用全站儀、電子水準(zhǔn)儀或GNSS（全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)）進(jìn)行精確測(cè)量。

測(cè)量人員需要對(duì)這些控制點(diǎn)進(jìn)行周期性復(fù)測(cè)，以監(jiān)控任何可能的位移或變形。數(shù)據(jù)采集后，利用專業(yè)的測(cè)量軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，計(jì)算出隧道的實(shí)際幾何位置與設(shè)計(jì)位置之間的偏差，并評(píng)估是否需要采取調(diào)整措施。

3.3.2 斷面測(cè)量

進(jìn)行斷面測(cè)量時(shí)，要在隧道預(yù)定的測(cè)量斷面位置設(shè)立測(cè)量基準(zhǔn)線。通常情況下，這些基準(zhǔn)線以隧道的設(shè)計(jì)軸線為準(zhǔn)。測(cè)量工作由專業(yè)測(cè)量團(tuán)隊(duì)使用全站儀、激光掃描儀或其他高精度測(cè)量設(shè)備進(jìn)行，優(yōu)先確定好每個(gè)斷面的具體位置，后將測(cè)量設(shè)備定位在這些斷面上，通過(guò)設(shè)備對(duì)隧道斷面進(jìn)行全面掃描，獲取到頂部、底部和側(cè)壁的準(zhǔn)確位置。

3.3.3 應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)

應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)能實(shí)時(shí)跟蹤隧道襯砌和周邊巖土體在施工和運(yùn)營(yíng)期間的應(yīng)力狀態(tài)及其變化。進(jìn)行應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測(cè)的操作前，要選擇合適的傳感器和安裝位置。常用的傳感器有電阻應(yīng)變片、振動(dòng)絲應(yīng)變計(jì)和光纖傳感器等。這些傳感器根據(jù)不同的監(jiān)測(cè)需求，被精確地安裝在隧道襯砌的關(guān)鍵承載結(jié)構(gòu)和巖土接觸面上。安裝完畢后，傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)時(shí)發(fā)送獲得的應(yīng)力和應(yīng)變數(shù)據(jù)至監(jiān)控中心。這些數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)專業(yè)分析軟件處理，提供應(yīng)力和應(yīng)變的實(shí)時(shí)圖表和趨勢(shì)分析，使工程師能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)超出設(shè)計(jì)安全標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)力集中或不尋常的應(yīng)變模式。高級(jí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以整合溫度、位移和環(huán)境變量數(shù)據(jù)，進(jìn)一步精細(xì)化分析結(jié)果，提高監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性。

4工程實(shí)際應(yīng)用案例

拖白隧道全長(zhǎng) 2280m ，位于 K54+270～K56+550 段，隧道內(nèi)部巖體復(fù)雜，多處巖溶發(fā)育，特別是 的V級(jí)圍巖和 620m 的IV級(jí)圍巖使得施工異常艱難。隧道的最大和最小埋深分別為 76m 和 4.77m ，主要由粉砂質(zhì)泥巖、泥灰?guī)r及灰?guī)r組成。

4.1施工過(guò)程檢測(cè)監(jiān)控

拖白隧道的圍巖條件較為復(fù)雜，為此制定了詳細(xì)的安全控制措施。

第一，嚴(yán)格規(guī)定隧道的安全掘進(jìn)步距，在不同級(jí)別的圍巖條件下，仰拱到掌子面的最大距離安全控制在合理范圍內(nèi)，IⅢ級(jí)圍巖的距離不超過(guò) 90m ，IV級(jí)圍巖的距離不超過(guò) 50m ，V級(jí)圍巖的距離不超過(guò) 40m 。

第二，在隧道內(nèi)外分布布置大量監(jiān)測(cè)點(diǎn)位，實(shí)時(shí)進(jìn)行環(huán)境和結(jié)構(gòu)狀態(tài)的監(jiān)控，對(duì)隧道內(nèi)的揚(yáng)塵、噪聲和有害氣體水平，以及隧道口和洞頂沉降情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)到數(shù)據(jù)有異常，立即停止施工活動(dòng)，迅速進(jìn)行原因分析。

第三，在噴射混凝土施工中，使用低堿速凝劑的濕噴技術(shù)替代了傳統(tǒng)的干噴法，有效減少了揚(yáng)塵問(wèn)題，減輕了強(qiáng)堿性腐蝕，并改善了噴射面的平整度，襯砌混凝土施工采用標(biāo)準(zhǔn)化的模板臺(tái)車進(jìn)行澆筑，防正混凝土表面出現(xiàn)不平整和水滲漏現(xiàn)象。

4.2完工后的檢測(cè)

隧道建成后，引入了先進(jìn)設(shè)備進(jìn)行全面的質(zhì)量檢測(cè)，全面評(píng)估工程是否符合設(shè)計(jì)和安全標(biāo)準(zhǔn)，利用地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)，對(duì)隧道二次襯砌的厚度、空洞情況、密實(shí)性進(jìn)行深入檢查，并詳細(xì)評(píng)估鋼架、鋼筋及預(yù)埋件的布置情況。采用多功能數(shù)字回彈儀進(jìn)行強(qiáng)度測(cè)定，利用激光斷面儀精確測(cè)量?jī)?nèi)部尺寸，通過(guò)鋼筋保護(hù)層測(cè)定儀檢查保護(hù)層的厚度以及鋼筋的具體布置。經(jīng)過(guò)詳細(xì)檢測(cè)，該隧道的所有實(shí)際測(cè)量指標(biāo)均達(dá)到了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，為順利通過(guò)相關(guān)部門的最終驗(yàn)收提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

5結(jié)束語(yǔ)

試驗(yàn)檢測(cè)需對(duì)公路隧道的材料測(cè)試到施工監(jiān)控再到最終驗(yàn)收的全過(guò)程介入，其質(zhì)量保障體系正在趨于完善。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，公路隧道工程試驗(yàn)檢測(cè)將繼續(xù)深化其在工程實(shí)踐中的應(yīng)用范圍，后續(xù)會(huì)出現(xiàn)更加高效的數(shù)據(jù)處理技術(shù)、更廣泛的監(jiān)測(cè)范圍及更深入的技術(shù)整合，使隧道工程不僅在建設(shè)中保障質(zhì)量和安全，更在長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)過(guò)程中維護(hù)其結(jié)構(gòu)完整性和功能性。通過(guò)這些技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，公路隧道的建設(shè)與維護(hù)將更加科學(xué)化和系統(tǒng)化，大幅提升公路隧道工程的整體質(zhì)量和經(jīng)濟(jì)效益。

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