公路隧道支护质量无损检测技术研究

梁瑞福

【摘 要】伴随着改革开放的脚步，我国的综合实力逐步增强，对于偏远山区的发展越来越重视。我国的山川地貌纵横交错，对道路开发工程造成很大的阻碍，过去常见的做法是建设盘山公路或者炸山修路，对生态环境的影响较大并且项目施工难度较大。随着隧道工程技术的应用，解决了一部分道路施工中未能处理好的问题，但是由于道路隧道工程技术的不完善，后期经常出现道路质量和安全问题，因此无损检测技术的发展非常重要。

【关键词】公路隧道;支护质量;无损检测技术

【中图分类号】U455.7 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2020）07-0110-03

0 引言

随着现代化时代的到来，我国的高速公路尤其是在道路隧道工程的发展非常迅速，但是随着道路隧道工程的规模扩大，随之带来的工程隐患也越来越多，近年来逐渐被人们所重视。作为一项隐蔽工程，隧道工程在完工后的质量检测难度很大，因为现阶段我国道路隧道工程质量检测技术水平和经验严重不足，严重影响了公路后期的安全运行。重视对公路隧道无损检测技术的研究，有助于解决目前在道路检测和维修中存在的工作内容复杂和经济开支过大等诸多问题。

1 无损检测技术的意义

衬砌型建筑结构是现有隧道工程的主要结构，这种结构的特点在于工作人员在对其检测过程中，只能从表面观察而不能深入其中，导致隧道工程的质量检查不全面。应用无损检测技术可以探测建筑结构的内部，同时不会对建筑带来任何的损伤。目前，无损检测技术已经在我国的隧道工程中发挥了很大的作用，常用的无损检测方法有地质雷达方法、红外线方法及超声波方法等。伴随着我国科技水平的不断提升，我国的各项无损检测技术已经实现了很大的进步，在无损检测技术的辅助之下，各种隧道工程的安全性得到了较大保证，無损技术的研究对于我国公路隧道工程未来的发展具有重要的影响，因此必须加强对该技术的研究和投入，从而不断提升无损检测技术的质量和效率。

2 无损检测的方法

2.1 地质雷达法

在当前无损检测的各项技术中，地质雷达法是一种新兴的探测方式，该方法主要应用于一些深度较浅的隧道工程。地质雷达法的运行主要依赖于地下电磁波，工人在操作过程中可以将一些较高频段的电磁波借助特殊的形式发送，发送的主要方向是由目标表面向深层递进，主要形式为宽频短脉冲。电磁波在传递的过程中会由于一些阻碍对信号进行反射，根据信号的反射记录波形，专业人员根据波形可以探究隧道工程深层的情况，信号的接收装置为接收器或者天线，可以记录反射信号的特点和时间间隔，如实地反映隧道内部情况。

2.2 超声法

超声法检测是应用于混凝土无损检测的一种新技术，具有易操作、对检测对象无损害的特点，通常可以利用单面平测法对裂缝的深度进行检测，还可以根据跨缝和不跨缝的差异，设置测点位置在不同裂缝的被测处，但需要注意的是，采用超声法检测要注意避开钢筋，避免对检测的结果产生影响。

3 无损检测的应用情况

3.1 地质雷达法检测的应用状况

伴随着雷达技术的不断完善，其各项技术核心得到了更新，开始广泛地运用在隧道工程中，能够帮助项目人员检测公路中存在的质量问题。采用地质雷达法进行检测（如图1所示）时，常常会出现介电质子数过高或过低的状况，在工作时需要特别注意记录数据的变化情况。因为介电常数的选择对整体检测结果有着决定性的影响，所以对各个阶段产生的介电常数都要精确地记录。按物理常识可知，铁质物品会对电磁波信号产生干扰而降低检测质量，因此在安置地质雷达时要注意避开钢筋物质，并且确保技术人员正确使用雷达检测系统。此外，采用地质雷达法的检测过程会产生大量数据，因此必须预先做好模型测试，使检测结果更加可靠。利用地质雷达系统可以更好地对主体结构密度进行检测，帮助施工人员的施工达到工程质量标准。

3.2 锚杆质量声波反射法的应用状况

公路隧道的监测任务中常常会利用锚杆作为辅助工具，主要是因为锚杆可以缩减工程的成本支出，增大岩石的重量，对隧道起到较好的支撑作用。在使用锚杆时，要预先对其进行位置的选定，选择合适的位置钻取锚杆眼，在锚杆安装工作中，大部分操作会对岩石壁产生一定的磨损，工程量也比较大，因此可以利用无损检测技术辅助锚杆的施工。现阶段，声波无损检测技术的发展还不够成熟，各项技术不够完善，操作人员的工作经验不足，因此该项技术无法在工程中得到更大范围的推广，并且在检测过程中，针对波动情况常常需要依赖操作人员的工作经验进行分析，因此有可能存在较多的偏差。采用无损检测技术结合拉力型锚杆技术，可以更好地对岩石位置进行固定，对声波的传导也有更好的稳定作用，根据反射波的强度帮助检测人员直观地了解建筑物内部的情况。

3.3 回弹法检测的应用

要想更好地确保隧道施工质量和施工安全，可以利用混凝土对隧道内部进行质量加固，但混凝土的强度和硬度要满足施工要求，此时可以利用回弹技术检测混凝土的强度。回弹检测技术具有灵敏度高、数据精确、使用简便易操作的优点，在隧道施工过程中常常将其作为检测凝土结构稳固性的首要检测方法，但是目前也存在施工中部分施工人员操作不规范、操作水平不够等问题，导致施工中容易出现各种技术问题，影响了公路隧道项目的整体检测效果。

4 无损检测技术在公路隧道支护结构质量检测中应用的实例分析

4.1 现场准备工作

4.1.1 标记与测线布置

在检测工作开始前，要先做好标记和测线的工作，对于二度体来说，要确保各侧线之间保持平行状态并且与目标轴垂直。对于三度体来说，测线的排布方式主要为网格状。此外，在进行二次衬砌和保护监测工作中，每个洞口都要安装5条纵向观测线。当有别的目标需求时，必须按照要求进行测线位置的更改。在安置纵向测线位置时，可以从隧道上、隧道左、隧道右3个位置及墙壁各进行一条测线设定。在安装横向测线时，要注意观察线与线之间的位置和间距，确保间距保持在（15±5）m。在实际的工作中，还要重点检测不合格区域，对侧线进行加密和修补，满足工程的检测要求。

4.1.2 选择采集数据

（1）在地质雷达检测中，时窗的设定是整个无损检测技术的核心，当选定时窗过小时，会影响整体项目检测效果。当时窗选择过大时，会使地质雷达检测系统不能正确地得到垂直位置的数据信息，将对后面的检测判断产生影响。因此，在检测过程中，要对数据信息进行准确的调整，按照过去积累的工作经验进行时窗大小的设定，将1.5倍作为主要的时窗数据参数。

（2）在地质雷达探测中，要先确定雷达探测数值，再进行扫描点的选择。要想提升地质雷达分辨数据的精度，就要做好垂直分辨数据的调整，可以参照以下的公式进行扫描点的确定。

S=2ΔTfK×103

上式中，S为扫描样点数;ΔT为时窗长度，ns;f为天线中心频率，MHz;K为系数，一般取6～10。

4.2 数据测量

（1）开始收集数据前，要观察机器的运转状态，当发现机器运转有问题或存在安全隐患时，要立即安排工程维护人员解决，并使机器设备回归正常工作状态。

（2）在检测过程中，要注意确保衬砌表面和天线之间的紧密贴合度。

（3）在移动天线时，保证检测位置平稳无波动，速度需要保持在（4.0±1.0）km/h。

（4）在检测过程中要注意观察电磁影响物，随时做好数据变化的监测。

4.3 数据处理

依照上述要求进行准备工作，完成数据的记录与整理。根据地质雷达显示的数据信息，观测波动状况，完成干扰波的时间记录，当出现干扰因素时，按照预先制定的干扰机制进行调整，依照最大分辨率完成目标数据的记录，并做好对应的后续工作。

4.4 检测结果分析

按照无损检测工作的开展需要，我们选定一段隧道工程项目作为无损检测试验的实验对象，将该工程中的最初厚度作为参考对象，开展无损检测并对结果进行整理和讨论。选中工程中的12个位置进行数据的记录，具体情况见表1。

我们根据表1中两组实验数据进行分析发现，实验结果数据的差异性相对较小，实验目标的平均厚度约24.5 cm。在检测过程中，绝大部分的实验点符合实验要求，实验过程之中实际的最小厚度值也能满足设计厚度值的一半，并且两者的差异大于5 cm。由此我们可以得出，在检测过程中使用的样本数据具有科学性，实验结果也相对严谨。

5 结语

我国正处于现代化建设的关键时期，公路隧道工程作为我国现代化建设的重要组成部分，具有任务重、工期紧的特点。我国的公路隧道工程建设中，一些企业将施工进度控制作为施工的重点，忽视了对项目施工质量的控制。公路隧道建设与其他施工项目不同，往往会面临较为复杂的地质状况，因此施工的过程中面临的风险因素更多，时刻威胁施工人员的生命安全。借助无损检测综合方式可以在保证施工工期的同时，让工程的质量达到较高的水准。

参 考 文 献

[1]姚裴.公路隧道施工技术及控制要点探讨[J].安徽建筑，2019，26（4）：145-146，157.

[2]武松，汤华，罗红星，等.浅埋软岩公路隧道超前管棚支护机制与工程应用研究[J].岩石力学与工程学报，2019，38（S1）：3080-3091.

[3]张勇亮，谭志成.隧道初期支护空洞造成的危害和隐患处理措施[J].交通世界，2019（10）：126-127.

[4]宋志红.公路隧道中管棚支护施工技术探讨[J].山西建筑，2019，45（1）：145-146.

[5]程崇国，江星宏.公路隧道施工坍塌预防技术研究[J].公路交通技术，2018，34（6）：97-104.

[6]刘堂龙.龙洲湾公路隧道施工风险评估研究[D].武汉：武汉工程大学，2018.

[7]劉高锋.高速公路隧道施工技术及控制要点分析[J].工程建设与设计，2018（22）：188-189.