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地质雷达检测技术在隧道工程审计中的应用
日期:2017-9-15 9:39:03 作者:佚名 来源:本站原创
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    摘要:本文通过笔者亲身经历的高速公路竣工决算审计为例,将地质雷达检测技术在隧道工程审计中的实践应用加以总结提炼,提出了对高速公路、铁路、水利、市政道路和城市轨道交通工程隧道审计中普遍适用的创新方法技术。

  关键词:隧道工程 审计 应用创新 方法 隧道检测

  前言 近年来,我国高速公路、高速铁路和城市轨道交通事业建设发展迅速、规模庞大,建设工程质量直接关系整个项目寿命期的安全运营,隧道作为上述工程的重要组成部分,其建设规模和投资在整个项目中均占有了相当大的比重。衬砌作为隧道的主要受力结构,决定着隧道的后期能否安全运营。隧道施工时,由于受诸多因素影响,隧道衬砌可能会存在诸多工程质量隐患,如初支钢拱架、钢格栅和二衬钢筋间距大于设计要求,二衬混凝土不密实、厚度不够、脱空等质量缺陷。在隧道工程质检验收中,衬砌部分涉及的检查项目数量占绝对比例,对隧道质量检验验收是否合格的重要性不言而喻。隧道衬砌全部为隐蔽工程检查项目,过去衬砌质量检查主要是在工程施工时靠传统的人工目测、尺量等方法同步进行,全凭施工单位的质检人员和监理工程师的责任心作保障。事后监督检查只能用钻孔取芯、压水测试等破坏性试验对局部的部分项目进行,且如钢筋间距等项目并没有相应的方法进行检测,不能全面反映隧道工程质量水平,难以作出客观公正、可信可靠的质量评价。

  一、隧道工程审计面临的问题和关注点

  笔者在高速公路审计过程中发现,隧道工程衬砌质量,不但涉及项目运营安全,对工程造价和项目投资的影响也不可小视。审计发现,施工单位较为普遍通过加大隧道工程钢拱架和钢筋间距,实现偷工减料、谋取非法利益。由于隧道工程大部分工程细目属于隐蔽工程,具有覆盖后难于核实的特点,是对工程审计工作的挑战,也是工程审计领域的一个难点,一直为工程审计人员所困惑。如何准确核实隧道工程量?是广大工程审计人员必须面对的难题。审计人员根据隧道工程特点,结合审计要点、目标、理念和思路,提出了不同于工程建设过程检测的审计检测要求。对隧道审计检测要求主要体现:一是初支钢拱架、钢筋施工间距与设计要求的符合性;二是对仰拱厚度与设计要求的符合性。

  二、理论依据与工作原理

  1926年,德国人Husenbeck根据电磁波在不同介电常数的介质界面产生反射,首次提出利用脉冲技术确定地下目标的思路,奠定了地质雷达工作的物理基础。到上个世纪70年代后期,随着电子技术的发展,地质雷达在物理探测中得到更大的应用。90年代以来,由于大量国外仪器的引进,我国在地质勘查、考古、无损检测(金属探伤等)和建筑结构检测等得到广泛的应用。地质雷达探测作为一种新的无损检测方法,相对于传统的目测、钻孔取芯、压水测试和钻孔声波等方法,具有无损性、高效便捷和抗干扰能力强等优点。近年在工程建设领域内,地质雷达检测技术在隧道施工过程中使用较为广泛,检查衬砌是否符合设计要求、衬砌有无缺陷等情况,通过该技术可以反映衬砌混凝土密实性、厚度、脱空现象等,对施工过程的质量控制起到了良好的作用。地质雷达检测技术审计应用于投资审计领域,主要利用查清工程对象表观之下隐藏的实际情况,用于解决隐蔽工程事后难于核实工程量的问题。是工程建设领域内的应用技术在审计领域的再次应用。

  地质雷达是采用无线电波检测地下介质分布和对不可见目标体或地下界面进行扫描,以确定其内部结构形态或位置的电磁技术。其工作原理为高频电磁波以宽频带脉冲形式通过发射天线发射,经目标体反射或透射,被接受天线所接收。高频电磁波在介质中传播时,其路径、电磁场强度和波形将随所通过介质的电性质及集合形态而变化,由此通过对时域波形的采集、处理和分析,可确定地下界面或目标体的空间位置或结构状态。探地雷达具有高分辨率、无损性、高效率、抗干扰能力强等特点。检测采用剖面法,即发射天线(T)和接收天线(R)以固定间距沿测线同步移动的测量方式,其结果可用探地雷达时间剖面图表示,其中横坐标记录了天线在地表的位置,纵坐标为反射波双程走时,表示雷达脉冲从发射天线出发经地下界面反射回到接收天线所需的时间。这种记录能准确描述测线下方各反射界面的形态。其工作原理如图1。



  为保证时间剖面上各测点的位置与实际检测里程位置相对应,在隧道边墙上每5或10米作一个标记,标注里程以供核对。在数据处理过程中,根据标记和记录的起始里程进行分析处理。

  衬砌界线的判释:混凝土衬砌、喷射混凝土与围岩(或其间空区中的空气)有明显的介电常数差,因此在时间剖面图上,衬砌底面和岩石之间有明显的界线。喷射混凝土与模筑混凝土衬砌介电常数有差别,但不是很大,它们之间若接触很好或粘结,则可能没有明显的反射波或仅有微弱的反射波。



  在原始数据按图2流程处理后,得到时深剖面图(图3),然后进行分析得到检测结果。


  
  三、实施方法与操作步骤

  下面以某两条高速公路项目竣工决算审计为例说明整个操作步骤,笔者隐去实际名称代以A项目和B项目。
  步骤一:根据审计目标确定检测实施规划。A项目竣工决算审计和B项目竣工决算审计同为竣工决算审计,但其设计车道数不同,A项目为双向六车道,B项目为双向四车道,隧道衬砌结构设计不同,因此审计的关注点是不一样的。A项目竣工决算审计工作的重点在于二衬环向钢筋的工程量和隧底仰拱厚度的工程量,B项目竣工决算审计审计工作的重点在于初期支护内部钢支撑工程量的核实。由于审计的关注点不同,测线的布置也不同,A项目竣工决算审计则需要在边墙布设2条测线,隧底布设4条测线,B项目竣工决算审计工作仅需在边墙布设2条测线即可。
  步骤二:检测单位的选择。检测单位必须具有合法的检测资质,其结果才能利用。考虑到国家审计委托检测的局限性,确定检测单位时,要求建设单位为合同委托方,审计参与选择检测单位,要求检测单位实力强、信誉度好,且非业主委托进行过该项目的施工监测。
  步骤三:检测方案的确定。按审计目的,给检测单位下达检测任务,要求提供能够满足审计要求的检测方案,检测方案经磋商确定后,由检测单位独立实施。
  步骤四:检测全过程监督。检测测采用盲样检测,对检测单位仅提供隧道的名称、位置、衬砌里程段,对隧道施工单位、设计参数等信息不提供给检测单位,要求检测单位独立进行检测,且审计人员到现场监督检测过程,并要求检测单位提供原始监测数据。
  步骤五:检测报告的提交和复核。检测单位按要求填写专用的检测结果表格,提交审计部门,审计部门对检测结果进行核实,对与设计有出入的检测里程段令检测单位进行针对性复核,避免盲样工作下存在工作失误。在确定数据结果无误后向项目业主提供检测报告。
  步骤六:与施工单位复核检测结果。对施工单位提出异议的段落通过检测单位进一步复核,如果各方仍有异议,进行现场开挖验证或请第三方。如果各方对检测结果都无异议,审计部门根据工程竣工数据和检测报告进行取证。


  
   
  四、完成的检测目标与应用效果

  在A项目竣工决算审计过程中,采用地质雷达检测技术查实隧道部分初支钢拱架、二衬钢筋检测成果与设计竣工结算数量不符,钢拱架、二衬钢筋比设计环数均有明显减少。
  在B项目竣工决算审计过程中,也发现了同样的情况。在A项目和B项目竣工决算审计中,应用地质雷达无损检测技术检测公路隧道,取得了显著地审计成效。主要体现在四个方面,一是取得工程量数据真实可靠,施工单位、监理、业主各方均能接受并认可检测结果;二是还原了隧道实际施工的原貌,揭示了隧道工程质量存在的问题;三是提高了建设管理、质量监管部门和施工单位的质量意识,有助于在今后建设项目中有关各方规范自己的行为;四是查实了偷工减料的数量、金额,为国家挽回了经济损失。

  五、应用的技术创新点

  (一)盲样检测。即对检测单位仅提供必要的基本信息,其他信息屏蔽。对检测过程进行监督,有效避免检测过程中的人为干扰,使检测单位能独立、公正实施检测并出具检测报告。
  (二)多方复核制。由于采取盲样制,在雷达数据分析中无设计资料参考,雷达数据出现一些多方面解析在所难免,应进行多方复核,以审慎、稳健的方式导出最终结果,使结果更加合理、可靠、可信。
  (三)针对性强的专用表。根据工程特点,围绕审计目的、审计思路编制专用的审计表格,使检测工作和审计工作无缝衔接,针对性强、高效实用。

  六、推广应用建议及注意事项

  地质雷达检测技术在审计工作中的应用具有准确性高、效率高,无损探测对象、经济性等特点,是工程建设领域内的应用技术在审计领域的创新应用,解决了长期以来隧道隐蔽工程的审计难题,应结合审计工作的要求、特点以公正独立、审慎、稳健的方式正确利用,在应用过程中应注意以下几点:
  (一)对已经竣工开通运营的项目实施雷达检测需周密安排检测计划、交通组织,避免因检测工作项目的正常运营造成较大的影响。
  (二)选择检测实力强、信誉良好的检测单位。避免检测结果可信度不够影响审计工作的进行。
  (三)采用盲样检测方法,对检测过程进行监督,避免检测中出现人为干扰。
  (四)制定检测方案的应切实可行,避免检测范围过大,浪费检测资源,检测范围过小,无法满足设计要求。
  (五)对检测结果进行多方复核,妥善处理存在异议的段落数据,一是应保守对待检测数据,不能准确判定的检测信息数据可采用竣工图量,二是数据偏离较大、异常可能涉及较大结构安全隐患的段落可安排重测或另行委托其他检测单位检测。

  七、结束语

  现场实测是一项重要的审计手段,地质雷达检测技术应用于审计,充实了审计手段,提高了审计能力。地质雷达检测技术在隧道工程审计中的应用,属于组合性新技术,是对工程建设领域的地质雷达检测应用技术提档升级后,与审计高效结合,具有准确性高、效率高,无损探测对象、经济性等特点,部分解决了长期以来隧道隐蔽工程的审计难题,在实际应用中取到了良好的审计成效。该技术具有其他常规手段无可比拟的优势,具有较好的推广价值。对提升审计公信力、提高审计能力,维护公共安全,震慑遏制工程领域的偷工减料行为有重要的现实意义。


  参考文献
  [1]TB 10223-2004/J341-2004,铁路隧道衬砌质量无损检测规程[S].  
  [2]JTG F60-2009,公路隧道施工技术规范[S].
  [3]JTG F80/1-2004,公路工程质量检验评定标准,第一册,土建工程[S] .
  [4]张智蔚,等.公路探地雷达技术在隧道检测中的应用探讨[J]公路交通科技,2008(4):141-143.

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