公路隧道支護質量無損檢測技術研究

梁瑞福

【摘 要】伴隨著改革開放的腳步，我國的綜合實力逐步增強，對于偏遠山區的發展越來越重視。我國的山川地貌縱橫交錯，對道路開發工程造成很大的阻礙，過去常見的做法是建設盤山公路或者炸山修路，對生態環境的影響較大并且項目施工難度較大。隨著隧道工程技術的應用，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的不完善，后期經常出現道路質量和安全問題，因此無損檢測技術的發展非常重要。

【關鍵詞】公路隧道;支護質量;無損檢測技術

【中圖分類號】U455.7 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）07-0110-03

0 引言

隨著現代化時代的到來，我國的高速公路尤其是在道路隧道工程的發展非常迅速，但是隨著道路隧道工程的規模擴大，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。作為一項隱蔽工程，隧道工程在完工后的質量檢測難度很大，因為現階段我國道路隧道工程質量檢測技術水平和經驗嚴重不足，嚴重影響了公路后期的安全運行。重視對公路隧道無損檢測技術的研究，有助于解決目前在道路檢測和維修中存在的工作內容復雜和經濟開支過大等諸多問題。

1 無損檢測技術的意義

襯砌型建筑結構是現有隧道工程的主要結構，這種結構的特點在于工作人員在對其檢測過程中，只能從表面觀察而不能深入其中，導致隧道工程的質量檢查不全面。應用無損檢測技術可以探測建筑結構的內部，同時不會對建筑帶來任何的損傷。目前，無損檢測技術已經在我國的隧道工程中發揮了很大的作用，常用的無損檢測方法有地質雷達方法、紅外線方法及超聲波方法等。伴隨著我國科技水平的不斷提升，我國的各項無損檢測技術已經實現了很大的進步，在無損檢測技術的輔助之下，各種隧道工程的安全性得到了較大保證，無損技術的研究對于我國公路隧道工程未來的發展具有重要的影響，因此必須加強對該技術的研究和投入，從而不斷提升無損檢測技術的質量和效率。

2 無損檢測的方法

2.1 地質雷達法

在當前無損檢測的各項技術中，地質雷達法是一種新興的探測方式，該方法主要應用于一些深度較淺的隧道工程。地質雷達法的運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送，發送的主要方向是由目標表面向深層遞進，主要形式為寬頻短脈沖。電磁波在傳遞的過程中會由于一些阻礙對信號進行反射，根據信號的反射記錄波形，專業人員根據波形可以探究隧道工程深層的情況，信號的接收裝置為接收器或者天線，可以記錄反射信號的特點和時間間隔，如實地反映隧道內部情況。

2.2 超聲法

超聲法檢測是應用于混凝土無損檢測的一種新技術，具有易操作、對檢測對象無損害的特點，通?？梢岳脝蚊嫫綔y法對裂縫的深度進行檢測，還可以根據跨縫和不跨縫的差異，設置測點位置在不同裂縫的被測處，但需要注意的是，采用超聲法檢測要注意避開鋼筋，避免對檢測的結果產生影響。

3 無損檢測的應用情況

3.1 地質雷達法檢測的應用狀況

伴隨著雷達技術的不斷完善，其各項技術核心得到了更新，開始廣泛地運用在隧道工程中，能夠幫助項目人員檢測公路中存在的質量問題。采用地質雷達法進行檢測（如圖1所示）時，常常會出現介電質子數過高或過低的狀況，在工作時需要特別注意記錄數據的變化情況。因為介電常數的選擇對整體檢測結果有著決定性的影響，所以對各個階段產生的介電常數都要精確地記錄。按物理常識可知，鐵質物品會對電磁波信號產生干擾而降低檢測質量，因此在安置地質雷達時要注意避開鋼筋物質，并且確保技術人員正確使用雷達檢測系統。此外，采用地質雷達法的檢測過程會產生大量數據，因此必須預先做好模型測試，使檢測結果更加可靠。利用地質雷達系統可以更好地對主體結構密度進行檢測，幫助施工人員的施工達到工程質量標準。

3.2 錨桿質量聲波反射法的應用狀況

公路隧道的監測任務中常常會利用錨桿作為輔助工具，主要是因為錨桿可以縮減工程的成本支出，增大巖石的重量，對隧道起到較好的支撐作用。在使用錨桿時，要預先對其進行位置的選定，選擇合適的位置鉆取錨桿眼，在錨桿安裝工作中，大部分操作會對巖石壁產生一定的磨損，工程量也比較大，因此可以利用無損檢測技術輔助錨桿的施工?，F階段，聲波無損檢測技術的發展還不夠成熟，各項技術不夠完善，操作人員的工作經驗不足，因此該項技術無法在工程中得到更大范圍的推廣，并且在檢測過程中，針對波動情況常常需要依賴操作人員的工作經驗進行分析，因此有可能存在較多的偏差。采用無損檢測技術結合拉力型錨桿技術，可以更好地對巖石位置進行固定，對聲波的傳導也有更好的穩定作用，根據反射波的強度幫助檢測人員直觀地了解建筑物內部的情況。

3.3 回彈法檢測的應用

要想更好地確保隧道施工質量和施工安全，可以利用混凝土對隧道內部進行質量加固，但混凝土的強度和硬度要滿足施工要求，此時可以利用回彈技術檢測混凝土的強度。回彈檢測技術具有靈敏度高、數據精確、使用簡便易操作的優點，在隧道施工過程中常常將其作為檢測凝土結構穩固性的首要檢測方法，但是目前也存在施工中部分施工人員操作不規范、操作水平不夠等問題，導致施工中容易出現各種技術問題，影響了公路隧道項目的整體檢測效果。

4 無損檢測技術在公路隧道支護結構質量檢測中應用的實例分析

4.1 現場準備工作

4.1.1 標記與測線布置

在檢測工作開始前，要先做好標記和測線的工作，對于二度體來說，要確保各側線之間保持平行狀態并且與目標軸垂直。對于三度體來說，測線的排布方式主要為網格狀。此外，在進行二次襯砌和保護監測工作中，每個洞口都要安裝5條縱向觀測線。當有別的目標需求時，必須按照要求進行測線位置的更改。在安置縱向測線位置時，可以從隧道上、隧道左、隧道右3個位置及墻壁各進行一條測線設定。在安裝橫向測線時，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。在實際的工作中，還要重點檢測不合格區域，對側線進行加密和修補，滿足工程的檢測要求。

4.1.2 選擇采集數據

（1）在地質雷達檢測中，時窗的設定是整個無損檢測技術的核心，當選定時窗過小時，會影響整體項目檢測效果。當時窗選擇過大時，會使地質雷達檢測系統不能正確地得到垂直位置的數據信息，將對后面的檢測判斷產生影響。因此，在檢測過程中，要對數據信息進行準確的調整，按照過去積累的工作經驗進行時窗大小的設定，將1.5倍作為主要的時窗數據參數。

（2）在地質雷達探測中，要先確定雷達探測數值，再進行掃描點的選擇。要想提升地質雷達分辨數據的精度，就要做好垂直分辨數據的調整，可以參照以下的公式進行掃描點的確定。

S=2ΔTfK×103

上式中，S為掃描樣點數;ΔT為時窗長度，ns;f為天線中心頻率，MHz;K為系數，一般取6～10。

4.2 數據測量

（1）開始收集數據前，要觀察機器的運轉狀態，當發現機器運轉有問題或存在安全隱患時，要立即安排工程維護人員解決，并使機器設備回歸正常工作狀態。

（2）在檢測過程中，要注意確保襯砌表面和天線之間的緊密貼合度。

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

（4）在檢測過程中要注意觀察電磁影響物，隨時做好數據變化的監測。

4.3 數據處理

依照上述要求進行準備工作，完成數據的記錄與整理。根據地質雷達顯示的數據信息，觀測波動狀況，完成干擾波的時間記錄，當出現干擾因素時，按照預先制定的干擾機制進行調整，依照最大分辨率完成目標數據的記錄，并做好對應的后續工作。

4.4 檢測結果分析

按照無損檢測工作的開展需要，我們選定一段隧道工程項目作為無損檢測試驗的實驗對象，將該工程中的最初厚度作為參考對象，開展無損檢測并對結果進行整理和討論。選中工程中的12個位置進行數據的記錄，具體情況見表1。

我們根據表1中兩組實驗數據進行分析發現，實驗結果數據的差異性相對較小，實驗目標的平均厚度約24.5 cm。在檢測過程中，絕大部分的實驗點符合實驗要求，實驗過程之中實際的最小厚度值也能滿足設計厚度值的一半，并且兩者的差異大于5 cm。由此我們可以得出，在檢測過程中使用的樣本數據具有科學性，實驗結果也相對嚴謹。

5 結語

我國正處于現代化建設的關鍵時期，公路隧道工程作為我國現代化建設的重要組成部分，具有任務重、工期緊的特點。我國的公路隧道工程建設中，一些企業將施工進度控制作為施工的重點，忽視了對項目施工質量的控制。公路隧道建設與其他施工項目不同，往往會面臨較為復雜的地質狀況，因此施工的過程中面臨的風險因素更多，時刻威脅施工人員的生命安全。借助無損檢測綜合方式可以在保證施工工期的同時，讓工程的質量達到較高的水準。

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