高速公路隧道監(jiān)控量測和無損檢測技術(shù)分析

李紅磊

（河北興滄工程檢測技術(shù)有限公司，河北滄州 061000)

0 引言

進(jìn)入21世紀(jì)后，由于經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，以及在技術(shù)領(lǐng)域的升級和優(yōu)化，我國在高速公路建設(shè)上取得了突破性的進(jìn)展，無論是高速公路建設(shè)的總里程方面，還是建設(shè)技術(shù)等方面，都有顯著增長和進(jìn)步。這也意味著在當(dāng)前時代背景下，對我國高速公路的建設(shè)品質(zhì)提出了更高的要求。在高速公路建設(shè)的過程中，隧道工程是一種較為特殊的工程項目。為了充分確保高速公路施工的品質(zhì)和效益，需要對高速公路的施工監(jiān)督以及監(jiān)控量測工作給予較高的關(guān)注度，優(yōu)化相應(yīng)的管理工作，強化控制和管理。為此，在進(jìn)行高速公路隧道工程項目的施工建設(shè)上，首先是對圍巖的穩(wěn)定性進(jìn)行精準(zhǔn)的評估，同時還要做好支護(hù)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃，在充分保障合理性的基礎(chǔ)上，按照標(biāo)準(zhǔn)要求推動高速公路隧道工程項目的施工操作。

1 高速公路隧道監(jiān)控量測和無損檢測技術(shù)的概念及應(yīng)用價值

1.1 高速公路隧道監(jiān)控量測

高速公路隧道監(jiān)控量測指的是在高速公路隧道施工建設(shè)的過程中，針對隧道施工區(qū)域進(jìn)行周邊圍巖以及支護(hù)結(jié)構(gòu)對應(yīng)荷載、位移以及應(yīng)力、應(yīng)變情況的量測，同時對圍巖的自穩(wěn)能力以及變形情況進(jìn)行監(jiān)控，全面了解對應(yīng)的支護(hù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力的動態(tài)改變情況，使施工團(tuán)隊能夠充分利用圍巖的自穩(wěn)能力，并結(jié)合已經(jīng)獲取的相應(yīng)量測資料進(jìn)行圍巖以及隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的評估和分析。

為了實現(xiàn)施工以及設(shè)計安全的動態(tài)評估和分析，在當(dāng)前高速公路的隧道工程項目施工建設(shè)中，有針對性地引入監(jiān)控量測工作，對項目施工區(qū)域的圍巖位移情況及時監(jiān)測，明確是否有較高的穩(wěn)定性，以及是否保持可靠的結(jié)構(gòu)，并對可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行預(yù)先的評估和分析，為后續(xù)合理進(jìn)行支護(hù)設(shè)計的調(diào)整提供必要的支撐[1]。

結(jié)合我國高速公路施工建設(shè)的現(xiàn)狀來說，隧道工程項目建設(shè)是數(shù)量最多的工程項目。高速公路隧道工程項目一般是較為隱蔽的地下工程，所以高速公路隧道工程項目有較高的復(fù)雜性，而且在項目施工建設(shè)過程中存在較多不可預(yù)見的問題。為了保障施工質(zhì)量，除了施工團(tuán)隊對自身施工技術(shù)以及施工標(biāo)準(zhǔn)的把控外，還需要重視項目建設(shè)周邊區(qū)域的地質(zhì)以及水文條件等建設(shè)施工的干擾。一旦地質(zhì)和水文條件發(fā)生波動，必然會對高速公路隧道工程項目的建設(shè)帶來干擾，導(dǎo)致出現(xiàn)隧道塌方，或是突水突泥等情況。這些問題的存在不僅不利于高速公路隧道工程項目建設(shè)的如期完工，還有可能會引發(fā)安全事故。為此，科學(xué)合理地進(jìn)行項目施工前的監(jiān)控量測工作顯得十分關(guān)鍵且必要。由于高速公路隧道一般是在地下隱蔽空間施工，以及在施工過程中存在多種不同條件的約束，傳統(tǒng)的勘測技術(shù)難以發(fā)揮其優(yōu)勢。在這種情況下，若是依然采取傳統(tǒng)的支護(hù)參數(shù)，不僅難以充分了解高速公路隧道工程施工區(qū)域的圍巖情況，也無法精準(zhǔn)進(jìn)行圍巖的劃分。在施工的過程中，容易出現(xiàn)施工材料的浪費，甚至?xí)T發(fā)施工事故[2]。

1.2 高速公路隧道無損檢測技術(shù)

在高速公路隧道的施工建設(shè)中引入無損檢測技術(shù)，可以更好地了解隧道工程的結(jié)構(gòu)情況，不會對原來的隧道結(jié)構(gòu)造成破壞，所以監(jiān)控量測是施工過程中的監(jiān)測。無損檢測技術(shù)作為一種先進(jìn)的隧道檢測技術(shù)，在應(yīng)用上，采取的是傳統(tǒng)的物理檢測方式，能夠精準(zhǔn)地進(jìn)行隧道內(nèi)部圍巖結(jié)構(gòu)以及其他情況的測量分析。該技術(shù)應(yīng)用電磁波、地震波、紅外線原理等，可以精準(zhǔn)了解隧道內(nèi)部圍巖結(jié)構(gòu)是否穩(wěn)定。無損檢測技術(shù)的引入，對保障高速公路隧道工程項目施工有積極意義。當(dāng)前在高速公路隧道無損檢測技術(shù)的應(yīng)用上，常見的技術(shù)有:

第一種是地質(zhì)雷達(dá)檢測技術(shù)。該技術(shù)是通過設(shè)備表層搭載的發(fā)射天線，完成電磁波的發(fā)射，這些電磁波在介質(zhì)中傳播時，若是介質(zhì)中存在材料不均勻的情況，或是存在其他問題，會導(dǎo)致電磁波發(fā)生振幅改變。檢測人員就可以通過電磁波三相位變化的情況了解到目標(biāo)檢測介質(zhì)是否有異常情況出現(xiàn)，在檢測巖層內(nèi)不同深度的圍巖結(jié)構(gòu)情況，明確其中是否有缺陷以及異常存在[3]。

第二種是紅外線現(xiàn)場照相技術(shù)。在進(jìn)行高速公路隧道檢測的過程中，可以通過紅外線熱像儀對隧道內(nèi)部巖石表面溫度輻射進(jìn)行拍照，在該設(shè)備的內(nèi)部一般會搭載相應(yīng)的記錄裝置，確保能夠?qū)崟r捕獲信息。若是巖石內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有破損的情況發(fā)生，且該破損存在對高速公路隧道工程項目施工帶來較大的干擾，則通過紅外線現(xiàn)場照相技術(shù)，能夠發(fā)現(xiàn)巖石表面存在溫度改變的情況。檢測人員可以通過巖石表面溫度來評估巖石內(nèi)部是否有缺陷或是破損情況。在使用該技術(shù)進(jìn)行高速公路隧道情況檢測時，一般直接將檢測設(shè)備固定在自動設(shè)備上，由自動設(shè)備牽引紅外線熱像儀完成對整個隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)的全面掃描。

第三種是多譜分析測量技術(shù)。該技術(shù)是使用六種覆蓋比較小的頻譜范圍的特種濾光鏡對隧道表面進(jìn)行拍照，同一個位置上六種濾光鏡拍照的次數(shù)最少一次，然后用多譜投影機(jī)對拍攝的膠片進(jìn)行分析，從彩色背景看黑白照片可以看到細(xì)小的灰色陰影，將不同的膠片重合，就可以看到細(xì)小不同的光色，分析墻體表面的滲水以及病害。

2 高速公路隧道監(jiān)控量測和無損檢測技術(shù)的目的及項目

在高速公路隧道項目施工中，監(jiān)控量測以及無損檢測都是施工開始前必須重視的內(nèi)容。高速公路隧道監(jiān)控量測以及無損檢測的目的和項目包括以下內(nèi)容。

結(jié)合現(xiàn)狀來說，基于上文中對高速公路監(jiān)控量測的價值和意義評估可知，在高速公路隧道工程項目中引入監(jiān)控量測的本質(zhì)是確保施工的安全性。高速公路隧道工程項目對整個高速公路工程的施工安全、經(jīng)濟(jì)效益有較為重要的影響。為此在具體的施工中，施工團(tuán)隊在正式施工前，必須要嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)開展高速公路監(jiān)控量測工作，并及時將監(jiān)控量測的數(shù)據(jù)結(jié)果反饋給分析人員。由分析人員進(jìn)行數(shù)據(jù)結(jié)果和信息分析后，在其建議和幫助下方可進(jìn)行相應(yīng)隧道工程項目的施工規(guī)劃，并結(jié)合獲取的監(jiān)控量測結(jié)果進(jìn)行相應(yīng)施工工藝的優(yōu)化，確保在高速公路隧道工程項目施工建設(shè)中施工投入最小，有助于項目施工成本的科學(xué)、高效管控。

高速公路隧道工程項目監(jiān)控量測的必測項目：

第一，針對圍巖內(nèi)部位移情況進(jìn)行監(jiān)測。

第二，針對周邊位移情況進(jìn)行監(jiān)測。在進(jìn)行周邊位移監(jiān)測時，核心是按照頻率及時準(zhǔn)確地進(jìn)行監(jiān)測，充分了解隧道內(nèi)部圍巖應(yīng)力的變化情況，結(jié)合監(jiān)控量測獲取的數(shù)據(jù)分析圍巖以及層間支護(hù)壓力。根據(jù)這些數(shù)據(jù)，施工組織和設(shè)計人員能夠充分了解隧道內(nèi)部的情況，明確襯砌支護(hù)內(nèi)部壓力的相應(yīng)情況，科學(xué)合理地進(jìn)行相應(yīng)圍巖條件評估，結(jié)合評估結(jié)果給出針對性的施工方案。為此在高速公路隧道工程項目的具體施工中，監(jiān)控量測的關(guān)鍵項目之一就是對隧道周邊位移情況作出科學(xué)合理的評估。周邊位移以及層間支護(hù)壓力的監(jiān)控量測，可以通過獲取的數(shù)據(jù)信息來進(jìn)行隧道安全風(fēng)險評估，完成支護(hù)參數(shù)設(shè)計，可以幫助施工團(tuán)隊以及設(shè)計人員對隧道周邊位移情況的改變以及洞內(nèi)、現(xiàn)場施工情況進(jìn)行深入的了解。

第三，在針對該項目進(jìn)行開挖以及支護(hù)作業(yè)時，能夠結(jié)合監(jiān)控量測數(shù)據(jù)結(jié)果，對已經(jīng)完成的施工段落定期外觀觀察，及時發(fā)現(xiàn)問題，并第一時間作出應(yīng)對措施。通過有效地監(jiān)控量測，也可以確保在高速公路隧道工程項目施工建設(shè)中，及時發(fā)現(xiàn)容易出現(xiàn)問題的位置，給出處理措施。

第四，平整度檢測。

第五，抗滑性檢測。周邊位移情況進(jìn)行監(jiān)控量測可以確保高速公路隧道工程項目施工的綜合效益，同時指導(dǎo)施工，優(yōu)化設(shè)計[4]。

3 高速公路隧道監(jiān)控量測和無損檢測技術(shù)的流程及方法

隨著時代的進(jìn)步和發(fā)展，對當(dāng)前我國高速公路隧道監(jiān)控量測以及無損檢測工作也提出了更高的要求。無論是進(jìn)行監(jiān)控量測，還是進(jìn)行無損檢測，要求檢測團(tuán)隊在具體的檢測工作中，嚴(yán)格按照相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)和流程，掌握先進(jìn)的科學(xué)檢測設(shè)備和方法。當(dāng)前，高速公路隧道施工最常見的施工方法是新奧法，監(jiān)控量測實際上也是新奧法的重要構(gòu)成部分之一。在高速公路的隧道工程項目施工中，要充分發(fā)揮監(jiān)控量測以及無損檢測兩種技術(shù)的優(yōu)勢，全面進(jìn)行隧道情況的檢測，對于通過不同檢測方法獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行評估和分析，為高速公路隧道工程項目的施工建設(shè)提供科學(xué)準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，在后續(xù)隧道工程項目施工建設(shè)上，實現(xiàn)項目施工規(guī)劃的科學(xué)性和安全性。

高速公路隧道施工監(jiān)控量測具體的實現(xiàn)流程是：首先對目標(biāo)施工區(qū)域進(jìn)行全面的地質(zhì)勘測，了解當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)以及水文資料信息，在完成資料分析后，結(jié)合分析結(jié)果完成監(jiān)控量測計劃的制訂。隨后根據(jù)審批完成的監(jiān)控量測方案，有針對性地開展監(jiān)控量測工作。在監(jiān)測地表下沉的過程中，最重要的就是要進(jìn)行基準(zhǔn)點的埋設(shè)。為了確保測量的準(zhǔn)確性且便于進(jìn)行校核，需要埋設(shè)兩個基準(zhǔn)點，然后通過這兩個基準(zhǔn)點的測量，以及附近水準(zhǔn)點進(jìn)行聯(lián)合測量獲取原始高程。在監(jiān)控量測作業(yè)過程中，通過相應(yīng)的參數(shù)和數(shù)據(jù)得到圍巖和位移變化，之后傳輸給技術(shù)人員繪制相應(yīng)的曲線，提供給施工人員作為參考。通過位移—時間變化曲線圖進(jìn)行分析，以及結(jié)合初期支護(hù)與圍巖整體穩(wěn)定情況判定當(dāng)前施工是否符合施工安全要求[5]。

4 結(jié)語

總之，在高速公路隧道工程項目的施工建設(shè)中，重視監(jiān)控量測以及無損檢測技術(shù)的應(yīng)用，對保障施工建設(shè)的安全性和品質(zhì)有非常突出的價值和意義。在高速公路隧道工程項目的施工建設(shè)中，引入監(jiān)控量測技術(shù)以及無損檢測技術(shù)，使施工團(tuán)隊明確目標(biāo)施工區(qū)域的基本情況，針對施工過程中可能出現(xiàn)的突發(fā)情況做好相應(yīng)的預(yù)警方案，制定預(yù)防措施保障項目施工安全。為此，科學(xué)組織實施監(jiān)控量測技術(shù)以及無損檢測技術(shù)，充分保障工程項目施工建設(shè)的安全和效益。