公路隧道的无损检测与养护管理技术

更新时间：2021-04-10 17:51

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随着隧道建设事业的不断发展，其数量及里程都在不断增加。而所建成隧道出现衬砌漏水、侵蚀和裂损等危害对隧道应用产生很大影响，缩短隧道的使用寿命，造成很大经济损失。在此情况下，对隧道的检查、养护、维修显得愈发重要，并已成为隧道界关注的焦点。
    1.对公路隧道的无损检测与养护管理的原因
    现如今，隧道数量与里程不断增长，而一方面隧道建造或改建的费用较高，中断经营也会造成很大损失，另一方面在使用过程中，隧道常出现衬砌漏水、侵蚀和裂损等危害。对隧道进行有计划的检查和养护维修可以延长期使用寿命，减少危害发生。
    2.无损检测技术
    无损检测技术即非破坏性检测，就是在不破坏待测物质原来的状态、化学性质等前提下，为获取与待测物的品质有关的内容、性质或成分等物理、化学情报所采用的检查方法。无损检测技术不但能分析衬砌表面，还能对衬砌内部、外衬与围岩之间及围岩的异常、空洞和缺陷等情况进行检测。这种检测方法较可视检查省时省力方便全面，世界各国都在积极发展，并已取得一定进展。
    2.1回弹检测    回弹法适用于隧道二衬结构混凝土强度检测，必要时可用钻芯法进行验证。相关规定有《混凝土强度检验报告》、《铁路工程结构混凝土强度检测规程》。
    2.2 大地雷达检测
    大地雷达检测是利用表层上的发射器发射电磁波的一种技术，当电磁波穿过媒介时，材料的不均匀和导电性的差异会使振幅衰减，而当信号到达中断点时，因其具有介电性会发射回来被接收天线接收。当发射天线在表面上移动时，据电磁波反射角和传播时间变化，可以从传播时间曲线中分析检测出不同深度的缺陷和异常。
    大地雷达检测适用于检测隧道衬砌厚度、背后回填密实度、衬砌内部钢架、钢筋分布情况，所以其可检测出施工材料性质的改变、结构异常（有空隙）、衬砌厚度的变化、衬砌的组成材料和围岩情况。
    大地雷侧探测是一种检测隧道的好方法，但材料性质会影响检测的深度，当水和粘土增多时，电磁波的变动增大；当衬砌钢筋加强，检测难度会增大，需要较高频率的雷达发射器，但又因波长短了导致穿透深度更浅。
    2.3 红外线现场照相术
    隧道墙体会发射辐射热，而表面温度代表了热量在墙体表面的流动，表面温度也会影响结构的机理或水的流动，这样墙体表面的温度异常就可反应出结构里面的异常。而红外线记录系统可将墙体表面的温度分布情况显示。
    红外线现场照相术可以检测衬砌和围岩水在不同温度下的流动、衬砌后面地质条件的改变及衬砌缺陷、空洞。
    在检测隧道时，红外线照相机或扫描仪一般安装在移动的车厢上，但最好在冬天温差较大时进行，因为该方法依赖于温度梯度测量。
    2.4 多普分析测量
    多普分析测量是使用六种覆盖较小频谱范围的特种滤光镜对隧道表面进行拍照每种滤光镜在同一位置至少应拍照一次。用多普投影机拍的照片，细小的灰色阴影可从彩色背景看到；当不同胶片重叠时，可看到细小的不同光色，离析出墙体表面的湿块和其他病害。
    2.5 综合评价
    回弹检测技术、无损检测技术、大地雷达检测、红外线场照相术、多普分析测量等方法都有利有弊，他们均可较快地提高隧道衬砌检测结果，可结合使用，相互正实和补充。下面是三种检测系统的应用范围对比。

    检测方法有破损性的也有无损性的。当检测到缺陷、异常及衬砌和围岩的改变时，可用破坏性方法如钻探和取芯。一般情况下，红外线现场照相术和多普分析法可达0.5km/h以上。超声波检测、射线穿透法检测和核磁共振法检测等则属于无损性检测方法。激光断面仪可以应用于隧道断面变形等方面，精度达毫米。
    2.6 检测频次
    因为自然因素易导致病害造成寿命减短，所以经常对隧道进行检测是很必要的。这需要由建设单位组成的第三方检测单位不定期进行隧道衬砌质量无损检测。在施工过程中，由项目部委托具有相应检测资格的检测单位对隧道衬砌质量进行无损检测，并采取回弹法检测隧道二衬结构混凝土强度，必要时可用钻，措施符合相关章程规定。
    2.7 前景
    无损检测对当今隧道维修工作起到的作用越来越大，这些检测将代替艰苦的、在某种程度上表面的、主观的可视检查。隧道数量的不断增加使得全面可靠的无损检测方法和检测装置成为今后的发展方向。
    3` 隧道维修管理模式
    3.1 隧道维修管理基本模式
    隧道在使用过程中受自然条件的影响会大大缩短其寿命，而结构物的安全性和耐久性的也有很大差异，这给维修管理工作带来很多麻烦，要求在维修管理中掌握可能发生的各种病害，评定发生的原因和损伤程度，研究要采取的措施。按检查、发现病害、推定病害原因、明确病害后的结构物的健全度、制定相应的整治措施的模式来维修管理。另外，对根据隧道长度、流量、设计速度等设置的相应规模的附属设施在维护管理也应给予足够的重视。
    3.2 隧道的养护作业模式
    我国目前隧道养护一般均是由不同专业工区分散作业，这样不利于隧道养护。隧道内的养护事宜适合不同专业工区共同组成养护队伍进行集中调度、统一指挥、天窗内作业的维修养护模式，利用天窗时间统一进洞，再分头进行各自的维修工作。
    (1)多工种利用天窗综合作业
    多工种利用天窗综合作业是把各部门在同地段施工化为在同时段平行作业，这对该运作提出了很多要求:集中指挥：首先建一个指挥机构—隧道养护管理中心，负责管理各项施工工作。拟定维修方案：研究好各工种作业中衔接的方案,可由各专业区于天窗施工前一日，向隧道养护管理中心提出计划，管理中心结合各专业区提出的计划在避免相互干扰的前提下，结合监控、巡检及行车部门给的信息来安排方案，于天窗前通知各工区及巡检人员，做好施工准备。提高效率：这要求对隧道结构及行车设备采取“勤检测、常保养、少维修”的养护原则，这样可以缩短检测周期，有利于捕捉病害信息，可以以极小工作量纠正初始病害。
    (2)运营维护组织、管理机构
    可以根据隧道自身特点，建立相应维修管理体制，既要适应当前养护管理体制转变的基本方针，又要适应作业模式的基本要求，以提高维护修养效率。可以设置包括主导体结构维修、电气设备维修、机构设备维修等在内的养护维修综合协调管理机构。可在出口处和进口处均设养护区，进行经常性隧道检查。而为了提高管理机构的工作效率，需根据具体情况制定相关章程规定，可以确定管理标准、编制维修管理手册等。
    (3)维修设备的配置
    维修工作主要靠人和维修设备进行。从来两方面考虑，应尽量减少同时进洞的人数以提高维修养护的机械化程度，并使隧道维修养护作业标准化、制度化，进行维护修养工作可依靠隧道综合养护维修系统进行。各种车辆如养护维修作业车、隧道维护作业车也等可综合作业，提高效率。
    结束语：
    隧道改建或重建成本高，而隧道检查和检测可及时发现病害和不足，及时进行维修养护，延长隧道使用寿命。新型无损检测技术既能反映衬砌内拱圈病害，还能反映衬砌、围岩及其之间的空洞和缺陷，速度快、检测全面，为维修、加固、养护隧道提供更详尽的资料。由自然条件引起隧道病害现象，从而导致结构使用寿命短，对该因果关系的研究在维修养护管理中很重要。高效隧道维修的管理模式要求多工种合理利用天窗综合作业，且集中指挥、行动统一、互不干扰。

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