無損檢測技術(shù)在隧道工程測量施工中的應用

張義凱 中鐵西北科學研究院有限公司助理工程師

道路交通一直以來都是我國非常重要的基礎設施建設項目，對于整個區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展而言具有非常重要的影響。隧道施工在整個道路交通建設中具有非常重要的作用，但是由于隧道施工整體難度較大，為了從根本上保證隧道施工的安全性和穩(wěn)定性，應合理應用無損檢測技術(shù)對施工現(xiàn)場的地質(zhì)地貌情況進行有效的檢測，保證整個施工環(huán)境的可靠性，為隧道施工的有序開展提供保證。

1 隧道施工現(xiàn)存病害問題

當前，我國公路與鐵路隧道的建設數(shù)量在持續(xù)增加。建設隧道時，由于年限的差異性，導致隧道工程項目的質(zhì)量存在明顯的不同。尤其是其經(jīng)過多年使用，隧道病害問題越來越嚴重，如果無法及時有效處理病害問題，不僅會導致整個隧道的安全性受到嚴重威脅，而且可能會引起嚴重的自然災害。

隧道病害以設計、地質(zhì)和使用這幾種類型的病害為主。設計病害主要是指在整個設計中由于缺少全方位考慮，導致隧道病害出現(xiàn)的頻率相對較高。在現(xiàn)有的病害表現(xiàn)中，滲水、漏水情況具有一定的典型性特征[1]。隧道本身具有非常強的密閉性特點，所以針對隧道進行排水時要保證排水效果。但是由于在整個設計中沒有對當?shù)氐臍夂驐l件及地形地貌等因素有所重視，所以設計中易在排水方面出現(xiàn)一系列失誤。

地質(zhì)類病害，通常是指由于地質(zhì)災害造成的一系列病害影響。由于地質(zhì)活動的影響，隧道經(jīng)常會出現(xiàn)不同程度的裂縫及形變種情況。受到這些問題的影響，隧道使用時的安全性和穩(wěn)定性會受到嚴重威脅。

使用類病害通常是指由于隧道處于長時間運行的狀態(tài)，壓力持續(xù)增加，導致隧道自身的地基出現(xiàn)不同程度的沉降或者斷裂情況，帶來的一系列危害越來越嚴重。由此可以看出，隧道病害類型相對較多，造成的危害比較嚴重。因此，要針對隧道病害展開有針對性的防治，提出符合現(xiàn)實情況的解決對策，以保證整個隧道的施工質(zhì)量。

2 無損檢測技術(shù)在隧道工程施工中的應用

2.1 地質(zhì)雷達檢測技術(shù)

地質(zhì)雷達檢測技術(shù)是目前常用的一種無損檢測技術(shù)，在隧道工程項目規(guī)劃和建設中發(fā)揮著重要作用。其工作原理主要是通過配置一個相對合理的傳感設備，采用均速形式針對檢測點面的完成檢測的一項技術(shù)。具體而言，該技術(shù)是利用表層上的發(fā)射器發(fā)射電磁波，當電磁波穿過媒介時，由于材料的不均勻性和導電性的差異使振幅衰減；當信號到達中斷點處時，由于介電性會反射回來被接收天線接收，因此頻率、反射和導電率決定了電磁波穿透隧道結(jié)構(gòu)的深度。當發(fā)射天線在表層移動時，根據(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不同深度的缺陷和異常[2]。簡而言之，接收器能對工程表面材料產(chǎn)生接收信號，了解探測地面的實際情況進而判斷作業(yè)情況。當前，該技術(shù)在檢測施工材料性質(zhì)改變、結(jié)構(gòu)異常、襯砌厚度變化、圍巖情況等方面得到了廣泛應用，對保證隧道工程施工檢測工作順利開展具有十分重要的意義。

2.2 紅外線高溫照相技術(shù)

無損檢測技術(shù)在隧道施工中的應用，不僅是順應時代發(fā)展要求的一種必然趨勢，而且對于整個隧道施工的質(zhì)量控制具有非常重要的作用。紅外線高溫度照相技術(shù)在隧道檢測中具有非常重要的作用。該技術(shù)可用來測量隧道墻體發(fā)射出的輻射熱，通過紅外線記錄系統(tǒng)將墻體表面的溫度分布情況顯示出來，表面溫度代表熱量在墻體表面的流動，其反過來又影響結(jié)構(gòu)的機理或水的流動，因此墻體表面的溫度異常反映了結(jié)構(gòu)里面的異常[3]。

用于隧道檢測時，紅外線照相機或掃描器一般安裝在移動的車廂上，測定襯砌和圍巖間水在不同溫度下的流動、襯砌后面地質(zhì)條件的改變以及襯砌缺陷、空洞，具有非常強的實用性。由于該方法依賴于溫度梯度測量，因此最好在冬季溫差較大時進行[4]。此外，應用該技術(shù)時，隧道表面切記不可以有任何的覆蓋物或者設施設備等，否則易對整個熱流的滲透造成嚴重影響。該技術(shù)并沒有雷達技術(shù)的高靈敏性特征，因此針對病害問題進行檢測時流水量會受到時間變化的影響出現(xiàn)改變，會導致測量結(jié)果受到影響。

2.3 超聲脈沖法

在目前的隧道施工中，無損檢測技術(shù)的應用相對比較廣泛，超聲脈沖法是其中不可或缺的重要檢測技術(shù)手段之一。該技術(shù)能針對隧道中混凝土裂縫及蜂窩等不同程度的病害問題進行客觀有效的檢測，檢測結(jié)果具有針對性和有效性?；炷潦嵌嘟M分的集合體，各組分有不同的物理特性，當混凝土中出現(xiàn)損傷時，超聲波在各組分界面和損傷處發(fā)生雜亂無章的反射、折射、透射、繞射等使得能量不斷損失，導致接收聲學參數(shù)異常，這些異常聲學參數(shù)為混凝土損傷檢測提供了依據(jù)。超聲波波形的敏感性和穩(wěn)定性都很高，是檢測混凝土質(zhì)量的重要參數(shù)。

2.4 多光譜分析測量

針對隧道進行施工時，要想實現(xiàn)無損檢測在其中的合理應用，要結(jié)合現(xiàn)實要求，合理引入多光譜分析測量技術(shù)。使用6 種覆蓋較小頻譜范圍的特種濾光鏡對隧道表面進行拍照，在同一位置每種濾光鏡至少應拍1次。用多譜投影機來分析所拍的膠片,以彩色背景看黑白膠片,可見到細小的灰色陰影。讓不同膠片重疊，可看出細小的不同光色，從而離析出墻體表面的濕塊和其他病害。該技術(shù)可以與紅外線現(xiàn)場照相技術(shù)兼及使用。

2.5 GPS橋梁三維位移檢測技術(shù)

GPS 橋梁三維位移監(jiān)測技術(shù)是通過導航衛(wèi)星自身所配備的實時站點三維坐標對路橋工程實施檢測工作。具體來看，先在橋梁上安置監(jiān)測點，同時將GPS 的基準站建于管理中心，并同計算機系統(tǒng)相互結(jié)合開展檢測工作。該技術(shù)的實際檢測過程是按照衛(wèi)星信號各監(jiān)測站的具體實際情況，利用GPS 基準站將分解計算得出的差分數(shù)據(jù)發(fā)送出去，各監(jiān)測站根據(jù)差分數(shù)據(jù)計算出自己的坐標數(shù)據(jù)，控制中心的計算機系統(tǒng)接收這些坐標數(shù)據(jù)后利用計算機進行最后的計算及分析工作。

2.6 聲探無損檢測技術(shù)

在橋梁的長期使用過程中，負載嚴重會對路面結(jié)構(gòu)造成影響，使路面出現(xiàn)裂縫。應用該技術(shù)能對道路橋梁使用過程中出現(xiàn)的裂縫進行準確檢測，即利用瞬間產(chǎn)生的應力波規(guī)律進行道路橋梁縫隙位置檢測。

3 結(jié)語

隧道工程一直以來都是道路交通建設中非常重要的一部分，隧道的安全性和穩(wěn)定性會直接影響整個項目的建設質(zhì)量。因此，要保證及時針對隧道中的病害問題進行妥善處理。通過對無損檢測技術(shù)的合理利用，能對病害的部位進行確定，掌握隧道的具體情況，提出有針對性的病害防治對策，保證隧道施工質(zhì)量。