公路隧道无损检测技术与病害处理

王 征

(陕西交建公路工程试验检测有限公司，陕西 西安 710117)

近些年，我国公路建设的数量与体量都得到了飞速发展，路网覆盖面积也得到了极大的扩张，公路隧道已然成为了一项普遍存在且意义重大的工程内容。但同时隧道建设往往又需要面对复杂的环境因素影响，所以在施工、运营等环节中容易出现各种各样的病害。在这样的背景下，技术人员就需要从竣工验收、日常使用等方面入手强化病害检测，并采取与之相应的处理措施。在确定无损检测技术时，应当密切结合工程实际情况以及检测要求，尽可能降低检测工作对隧道正常使用的影响，并提升检测效率及效果。在确定病害处理措施时，也应当紧密联系检测结果，选择经济、科学、有效的措施完成作业，保障隧道工程的安全可靠。

1 公路隧道中常用的无损检测技术

在公路隧道的检测工作中，若仅采用简单的现场调查往往难以准确、全面地获取隧道工程的实际状态，自然也就无法得出客观的评价结果。同时可视检查的范围也存在一定的局限性，一般只能对隧道洞口及其附近设施做出定性判断，这一方法对于人力、物力的消耗也比较突出，所以无损检测技术就显得尤为重要，不仅能够快速获得隧道结构的实际状态，同时也可以显著降低检测成本。总体而言，在公路隧道中常用的无损检测技术有以下几类。

1.1 地质雷达检测技术

地质雷达是在公路隧道工程中常用的一类检测技术，其主要借助发射器发出特定频率的电磁波，并对电磁波在待测结构中传播所产生的振幅变化进行识别与分析，以此来判断待测结构的物理性质。当电磁波在隧道中传导时，其传导深度与材料的电导率、反射性等有着密切联系。在具体的检测工作中，技术人员可以通过不断改变发射天线位置来获取不同的电磁波传导角度，并测得相应的传导时间及反射角度，以此为基础判断隧道不同位置处的界面是否存在断层、缺陷等问题。实践表明，借助地质雷达检测，可以准确、快速地发现隧道结构中存在的孔洞、开裂问题，并确定衬砌材料性质变化的具体位置，所以在我国公路隧道工程中有着十分广泛的应用。

图1 隧道初期支护和二次衬砌检测工作流程

1.2 红外热成像检测技术

在公路隧道病害检测中应用红外热成像技术时，主要是对结构分子所散发的热量进行识别与记录，进而依据温度分布情况来判定结构中的病害情况。在具体检测工作中，为了提升可操作性与便捷性，技术人员可将红外识别设备安设在可移动的装置上，以此来更加快速地移动测点，发现隧道衬砌结构中存在的孔洞、间隙以及渗透水情况。值得注意的是，由于红外热成像技术发挥检测作用的基础在于物体表面的温差，因此应当选择合适的时间段开展检测工作，保证待测结构的温差足够大，提升检测的灵敏度。

1.3 超声波检测技术

高频超声波的能量较大，所以在公路隧道的检测工作中也能够很好地得到应用。在应用超声波开展检测工作时，技术人员首先需要确定合适的传感器位置，同时借助接收设备来捕捉超声波传输返回的数据信息，并且基于超声波的传输时间、角度来确定声波波速。在此基础上结合介质的物理性质即可得到材料的弹性模量、抗折性能、抗压性能等。此外，在超声波检测技术的支持下，技术人员还可以测得混凝土的结构缺陷、尺寸规格等基本参数。特别地，为了提升超声波检测结果的可靠性，还可以采用钻孔取芯等方法进行辅助，共同确定衬砌结构的具体参数。

1.4 激光检测技术

激光检测技术是近些年得到广泛应用的一类无损检测方法，其主要是借助激光在传播过程中遇到狭缝会发生衍射现象的性质来完成检测的，以此就能够判断结构表面是否存在开裂、坑槽的问题。此外，利用光电转换器，借助激光的光电放射原理还能够对隧道的内表面进行检测，判断结构是否出现了位移弯沉现象。在一些工程中，技术人员还可以充分利用激光时差，通过记录激光短距离内的传播时差来完成病害检测。

1.5 多谱分析检测技术

多谱分析是指使用多种小频谱的特种滤光镜来对隧道结构拍照，并借助多谱投影设备进行处理分析，进而就可以得到病害的检测结果。在具体的检测工作中，一般可使用六种不同的小频谱滤光镜，并将其分别对结构的同一位置拍照。在对胶片进行分析时，应当采用彩色背景观察，以此使得胶片中的灰色阴影更加明显，提升观察效果。还可将不同滤光镜得到的胶片重合，观察其上光色的变化，发现隧道内表面存在的湿块。目前，多光谱技术主要应用于内壁干燥的公路隧道工程，对于微小开裂的检测有着很好的效果，但这一技术对于技术人员的操作技术要求往往也比较高。为了提升检测精度，多谱分析检测技术一般也可与红外热成像等其他技术组合使用。

1.6 多种检测技术组合

上述的各种无损检测技术都具有各自独特的适用范围及应用特点，但实际的工程环境一般比较复杂，若仅用某一类检测技术往往很难达到预期效果，所以就可以考虑对不同检测技术进行合理搭接，使得各测段都能够最大化发挥其优势，提升检测工作整体的效率与精度。此外，目前已有的无损检测技术也存在一定的局限与缺陷，特别是当公路隧道结构变化比较大时，单一检测技术所得到的结果很难满足要求。如有必要，技术人员就还需要采用钻探取芯等破损性的方法辅助完成检测工作，以此来更加准确地了解结构的特殊变化及缺陷，但应注意破坏检测应尽可能控制破坏强度与范围。

2 公路隧道的病害处理措施

公路隧道病害的治理，应当密切结合工程实际情况而展开，选用合适的检测技术确定病害的类型、位置及程度等基本信息，同时也可借助传统检测技术来辅助判断，以此来提升检测的精度与效果，为治理提供针对性的帮助。

2.1 公路隧道水害的治理

公路隧道工程建设不可避免地会对当地原有的水系产生扰动，若在施工前未开展全面的地质勘测，掌握当地的水系分布，那么在防腐抗渗方案的确定上就容易产生漏洞，导致隧道发生严重的水害，进而引发工程病害。在对水害问题进行治理时，技术人员需要基于工程实际情况制定合适的排水设计，并以此为基础进一步完善截水措施，防止地下水渗透引发更加严重的后果。此外，还可在衬砌结构之下做一层防水层，改善隧道的防水抗渗能力。

特别地，对于隧道结构的施工缝、变形缝等重点位置，还可以借助止水带等材料来强化其密封性能。还可借助引水渡槽、泄水管等来引导衬砌结构中滞水的排泄。若隧道渗水现象比较严重，做防渗处理，同时在水文条件复杂的路段，可额外设置引排水及截水设施，预防可能出现的水害问题。

2.2 公路隧道冻害的治理

若公路隧道的环境温度变化比较突出，那么衬砌结构受到循环冻融的影响就很容易出现冻害问题，进而对结构的耐久性、承载能力带来不利影响，同时也会使其耐久性下降。在对公路隧道冻害进行治理时，技术人员应当充分重视施工作业的质量，降低结构渗水发生的风险，以此来避免衬砌结构发生冻胀。此外，在处理隧道接缝时，应当优先选用防水性能和耐久性好的材料。

排水设施对于冻害的防治有着显著作用，因此在治理冻害问题时就需要合理布置排水设施，减少衬砌结构下水分的汇聚，同时可以采用砂浆灌注的方式来填补结构后的空隙，改善结构的密实度。对于地处严寒地区的公路隧道项目，可以考虑采用换土、设置泄水沟以及附加保温材料的方式来防止冻胀塌陷的发生，提升项目整体的安全性。

2.3 公路隧道衬砌结构病害的治理

(1)衬砌裂损问题的治理

引发公路隧道衬砌结构开裂破损的原因一般较为复杂，有可能是在设计环节中未经全面的勘察、分析，使得设计人员的考虑层面不足，设计方案存在较大的缺陷。此外，在施工环节中，机械、材料、人工等因素也会对公路隧道的施工质量产生影响，进而导致结构无法满足预期要求。以上这些因素对于公路隧道衬砌结构的实际性能都有着决定性影响，严重的还会导致结构内力分布出现集中的问题。

在对衬砌裂损开展治理时，首先需要对原有病害位置进行充分清理，消除裂损对结构的不利影响，以免结构性能的进一步劣化。然后根据情况可采取注浆、锚固、附加支护的方式来对围岩做出加固处理。若衬砌结构中存在孔洞问题，可以借助压浆技术来将其填充密实。压浆、套拱、嵌补、喷锚等技术也是衬砌结构加固常用的方法，但需要结合工程实际情况有针对性地选取，使得加固效果最优化。

(2)衬砌侵蚀病害的治理

作为公路隧道常见的一类病害，衬砌侵蚀对于结构的损坏往往比较普遍且深入。衬砌侵蚀主要是由于结构在潮湿环境下水对砂浆、混凝土产生多种侵蚀作用，譬如结晶性、溶出性和复合型都是常见的侵蚀类型，其成因往往存在较大差异，因此在对其进行治理时就需要对其有充分的认识，并有针对性地采取相应措施。

譬如在对溶出性侵蚀进行治理时，技术人员需要严格控制衬砌结构的渗水；而结晶性侵蚀除了受到结构渗水的影响外，水还会与砂浆发生化学反应生成新的结晶物质，导致衬砌结构体积出现膨胀，加快破坏的发生。而当材料所处外界环境的湿度持续发生较大变化时，材料结晶也会更多，侵蚀强度也会随之增强。因此在对结晶侵蚀进行针对性治理时，除了需要采取适当的防渗手段外，还应当控制结构与侵蚀水之间的化学反应。

总体来看，在公路隧道衬砌侵蚀病害的治理工作中，应当优先选择耐侵蚀性较好的材料，如有必要还可在其中掺加适量的外加剂，来改善材料的抗侵蚀性能。此外，在施工中也需要特别关注混凝土的密实度指标，使其能够满足施工方案的基本要求，保障衬砌结构的整体性与承载能力。同时，为了降低结晶侵蚀的不利影响，应当优先选择不与水反应的材料用于施工，并可使用耐侵蚀材料在衬砌结构背部进行浇筑，形成抵抗水渗透的防护层，为结构的正常使用创造良好的外部环境。同样地，也可直接在衬砌结构背部附加隔离带，起到防水的作用，同时在结构外圈设置一道排水设施，便于疏导孔隙水的排泄。

3 结 语

无损检测技术可以在不对结构产生显著破坏的基础上获得检测结果，明确公路隧道衬砌结构可能存在的病害风险，所以近些年得到了广泛的推广与应用，尤其是在工程的验收与运营阶段具有很好的应用效果。在具体的工程检测工作中，技术人员需要密切联系项目实际情况，有针对性地选择合适的检测技术，降低与原有结构的破坏，同时也为后续治理提供可靠的数据参考，提升公路隧道的安全性。但需要注意的是，不同的无损检测具有不同的应用优势与范围，因此需要技术人员对不同技术能够形成科学、合理的认识，并在工程中做到灵活组合，优化检测效果。