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公路隧道的無損檢測與養(yǎng)護管理技術(shù)

更新時間：2021-04-10 17:51

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隨著隧道建設事業(yè)的不斷發(fā)展，其數(shù)量及里程都在不斷增加。而所建成隧道出現(xiàn)襯砌漏水、侵蝕和裂損等危害對隧道應用產(chǎn)生很大影響，縮短隧道的使用壽命，造成很大經(jīng)濟損失。在此情況下，對隧道的檢查、養(yǎng)護、維修顯得愈發(fā)重要，并已成為隧道界關注的焦點。
    1.對公路隧道的無損檢測與養(yǎng)護管理的原因
    現(xiàn)如今，隧道數(shù)量與里程不斷增長，而一方面隧道建造或改建的費用較高，中斷經(jīng)營也會造成很大損失，另一方面在使用過程中，隧道常出現(xiàn)襯砌漏水、侵蝕和裂損等危害。對隧道進行有計劃的檢查和養(yǎng)護維修可以延長期使用壽命，減少危害發(fā)生。
    2.無損檢測技術(shù)
    無損檢測技術(shù)即非破壞性檢測，就是在不破壞待測物質(zhì)原來的狀態(tài)、化學性質(zhì)等前提下，為獲取與待測物的品質(zhì)有關的內(nèi)容、性質(zhì)或成分等物理、化學情報所采用的檢查方法。無損檢測技術(shù)不但能分析襯砌表面，還能對襯砌內(nèi)部、外襯與圍巖之間及圍巖的異常、空洞和缺陷等情況進行檢測。這種檢測方法較可視檢查省時省力方便全面，世界各國都在積極發(fā)展，并已取得一定進展。
    2.1回彈檢測    回彈法適用于隧道二襯結(jié)構(gòu)混凝土強度檢測，必要時可用鉆芯法進行驗證。相關規(guī)定有《混凝土強度檢驗報告》、《鐵路工程結(jié)構(gòu)混凝土強度檢測規(guī)程》。
    2.2 大地雷達檢測
    大地雷達檢測是利用表層上的發(fā)射器發(fā)射電磁波的一種技術(shù)，當電磁波穿過媒介時，材料的不均勻和導電性的差異會使振幅衰減，而當信號到達中斷點時，因其具有介電性會發(fā)射回來被接收天線接收。當發(fā)射天線在表面上移動時，據(jù)電磁波反射角和傳播時間變化，可以從傳播時間曲線中分析檢測出不同深度的缺陷和異常。
    大地雷達檢測適用于檢測隧道襯砌厚度、背后回填密實度、襯砌內(nèi)部鋼架、鋼筋分布情況，所以其可檢測出施工材料性質(zhì)的改變、結(jié)構(gòu)異常（有空隙）、襯砌厚度的變化、襯砌的組成材料和圍巖情況。
    大地雷側(cè)探測是一種檢測隧道的好方法，但材料性質(zhì)會影響檢測的深度，當水和粘土增多時，電磁波的變動增大；當襯砌鋼筋加強，檢測難度會增大，需要較高頻率的雷達發(fā)射器，但又因波長短了導致穿透深度更淺。
    2.3 紅外線現(xiàn)場照相術(shù)
    隧道墻體會發(fā)射輻射熱，而表面溫度代表了熱量在墻體表面的流動，表面溫度也會影響結(jié)構(gòu)的機理或水的流動，這樣墻體表面的溫度異常就可反應出結(jié)構(gòu)里面的異常。而紅外線記錄系統(tǒng)可將墻體表面的溫度分布情況顯示。
    紅外線現(xiàn)場照相術(shù)可以檢測襯砌和圍巖水在不同溫度下的流動、襯砌后面地質(zhì)條件的改變及襯砌缺陷、空洞。
    在檢測隧道時，紅外線照相機或掃描儀一般安裝在移動的車廂上，但最好在冬天溫差較大時進行，因為該方法依賴于溫度梯度測量。
    2.4 多普分析測量
    多普分析測量是使用六種覆蓋較小頻譜范圍的特種濾光鏡對隧道表面進行拍照每種濾光鏡在同一位置至少應拍照一次。用多普投影機拍的照片，細小的灰色陰影可從彩色背景看到；當不同膠片重疊時，可看到細小的不同光色，離析出墻體表面的濕塊和其他病害。
    2.5 綜合評價
    回彈檢測技術(shù)、無損檢測技術(shù)、大地雷達檢測、紅外線場照相術(shù)、多普分析測量等方法都有利有弊，他們均可較快地提高隧道襯砌檢測結(jié)果，可結(jié)合使用，相互正實和補充。下面是三種檢測系統(tǒng)的應用范圍對比。

    檢測方法有破損性的也有無損性的。當檢測到缺陷、異常及襯砌和圍巖的改變時，可用破壞性方法如鉆探和取芯。一般情況下，紅外線現(xiàn)場照相術(shù)和多普分析法可達0.5km/h以上。超聲波檢測、射線穿透法檢測和核磁共振法檢測等則屬于無損性檢測方法。激光斷面儀可以應用于隧道斷面變形等方面，精度達毫米。
    2.6 檢測頻次
    因為自然因素易導致病害造成壽命減短，所以經(jīng)常對隧道進行檢測是很必要的。這需要由建設單位組成的第三方檢測單位不定期進行隧道襯砌質(zhì)量無損檢測。在施工過程中，由項目部委托具有相應檢測資格的檢測單位對隧道襯砌質(zhì)量進行無損檢測，并采取回彈法檢測隧道二襯結(jié)構(gòu)混凝土強度，必要時可用鉆，措施符合相關章程規(guī)定。
    2.7 前景
    無損檢測對當今隧道維修工作起到的作用越來越大，這些檢測將代替艱苦的、在某種程度上表面的、主觀的可視檢查。隧道數(shù)量的不斷增加使得全面可靠的無損檢測方法和檢測裝置成為今后的發(fā)展方向。
    3` 隧道維修管理模式
    3.1 隧道維修管理基本模式
    隧道在使用過程中受自然條件的影響會大大縮短其壽命，而結(jié)構(gòu)物的安全性和耐久性的也有很大差異，這給維修管理工作帶來很多麻煩，要求在維修管理中掌握可能發(fā)生的各種病害，評定發(fā)生的原因和損傷程度，研究要采取的措施。按檢查、發(fā)現(xiàn)病害、推定病害原因、明確病害后的結(jié)構(gòu)物的健全度、制定相應的整治措施的模式來維修管理。另外，對根據(jù)隧道長度、流量、設計速度等設置的相應規(guī)模的附屬設施在維護管理也應給予足夠的重視。
    3.2 隧道的養(yǎng)護作業(yè)模式
    我國目前隧道養(yǎng)護一般均是由不同專業(yè)工區(qū)分散作業(yè)，這樣不利于隧道養(yǎng)護。隧道內(nèi)的養(yǎng)護事宜適合不同專業(yè)工區(qū)共同組成養(yǎng)護隊伍進行集中調(diào)度、統(tǒng)一指揮、天窗內(nèi)作業(yè)的維修養(yǎng)護模式，利用天窗時間統(tǒng)一進洞，再分頭進行各自的維修工作。
    (1)多工種利用天窗綜合作業(yè)
    多工種利用天窗綜合作業(yè)是把各部門在同地段施工化為在同時段平行作業(yè)，這對該運作提出了很多要求:集中指揮：首先建一個指揮機構(gòu)—隧道養(yǎng)護管理中心，負責管理各項施工工作。擬定維修方案：研究好各工種作業(yè)中銜接的方案,可由各專業(yè)區(qū)于天窗施工前一日，向隧道養(yǎng)護管理中心提出計劃，管理中心結(jié)合各專業(yè)區(qū)提出的計劃在避免相互干擾的前提下，結(jié)合監(jiān)控、巡檢及行車部門給的信息來安排方案，于天窗前通知各工區(qū)及巡檢人員，做好施工準備。提高效率：這要求對隧道結(jié)構(gòu)及行車設備采取“勤檢測、常保養(yǎng)、少維修”的養(yǎng)護原則，這樣可以縮短檢測周期，有利于捕捉病害信息，可以以極小工作量糾正初始病害。
    (2)運營維護組織、管理機構(gòu)
    可以根據(jù)隧道自身特點，建立相應維修管理體制，既要適應當前養(yǎng)護管理體制轉(zhuǎn)變的基本方針，又要適應作業(yè)模式的基本要求，以提高維護修養(yǎng)效率。可以設置包括主導體結(jié)構(gòu)維修、電氣設備維修、機構(gòu)設備維修等在內(nèi)的養(yǎng)護維修綜合協(xié)調(diào)管理機構(gòu)?？稍诔隹谔幒瓦M口處均設養(yǎng)護區(qū)，進行經(jīng)常性隧道檢查。而為了提高管理機構(gòu)的工作效率，需根據(jù)具體情況制定相關章程規(guī)定，可以確定管理標準、編制維修管理手冊等。
    (3)維修設備的配置
    維修工作主要靠人和維修設備進行。從來兩方面考慮，應盡量減少同時進洞的人數(shù)以提高維修養(yǎng)護的機械化程度，并使隧道維修養(yǎng)護作業(yè)標準化、制度化，進行維護修養(yǎng)工作可依靠隧道綜合養(yǎng)護維修系統(tǒng)進行。各種車輛如養(yǎng)護維修作業(yè)車、隧道維護作業(yè)車也等可綜合作業(yè)，提高效率。
    結(jié)束語：
    隧道改建或重建成本高，而隧道檢查和檢測可及時發(fā)現(xiàn)病害和不足，及時進行維修養(yǎng)護，延長隧道使用壽命。新型無損檢測技術(shù)既能反映襯砌內(nèi)拱圈病害，還能反映襯砌、圍巖及其之間的空洞和缺陷，速度快、檢測全面，為維修、加固、養(yǎng)護隧道提供更詳盡的資料。由自然條件引起隧道病害現(xiàn)象，從而導致結(jié)構(gòu)使用壽命短，對該因果關系的研究在維修養(yǎng)護管理中很重要。高效隧道維修的管理模式要求多工種合理利用天窗綜合作業(yè)，且集中指揮、行動統(tǒng)一、互不干擾。

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