高速公路隧道病害檢測(cè)技術(shù)分析

樊亮亮、陳志鵬

（江西天馳高速科技發(fā)展有限公司，江西南昌 330000）

0 引言

公路隧道工程肩負(fù)著極為重要的交通任務(wù)，因此其安全性和穩(wěn)定性備受關(guān)注，而病害問題極易對(duì)公路隧道的穩(wěn)定運(yùn)行造成不良影響。因此，應(yīng)落實(shí)好針對(duì)性的工程結(jié)構(gòu)檢測(cè)工作，才有適宜的方式進(jìn)行治理。傳統(tǒng)的檢測(cè)技術(shù)存在一些不足，而通過無損檢測(cè)技術(shù)能獲得更為精準(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果，可對(duì)病害治理提供更加可靠的依據(jù)。

1 我國公路隧道常見病害及成因

1.1 隧道滲水

與其他大多數(shù)的工程一樣，公路隧道工程在長(zhǎng)期的運(yùn)行過程中會(huì)受到地下水的影響。因前期工程建設(shè)時(shí)會(huì)對(duì)巖體的水平衡造成一定程度的破壞，相應(yīng)的，修成的隧道也就成了新的周圍地下水匯通的通道。在隧道周圍巖體與地下水含水層匯通的情況下，隧道工程勢(shì)必會(huì)受到不良影響，此時(shí)如果隧道襯砌防水或排水未能有效落實(shí)，巖層中的地下水就會(huì)滲入隧道內(nèi)部，如此，隧道的安全性必定會(huì)受到嚴(yán)重影響。此外，北方的滲水還會(huì)造成不同程度的凍害，隧道結(jié)構(gòu)也會(huì)因此出現(xiàn)損壞，會(huì)影響工程的安全運(yùn)行。

1.2 隧道襯砌開裂

公路隧道工程周圍的巖石層一般比較復(fù)雜，一旦巖層出現(xiàn)變形或是松動(dòng)的情況，就會(huì)對(duì)隧道周圍地層的力的分布造成不良影響，長(zhǎng)此以往，隧道的穩(wěn)定性必然會(huì)受到影響，加之腐蝕性因素的影響，隧道結(jié)構(gòu)會(huì)難以承受交通運(yùn)行的荷載。此外，因技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等方面因素的限制，在工程施工過程中，可能有一些安全性處理措施未能有效落實(shí)，這就給工程的高質(zhì)量施工造成了一定的不良影響。結(jié)合現(xiàn)階段的工程施工來說，之所以會(huì)出現(xiàn)隧道襯砌開裂的情況，主要是因?yàn)樵O(shè)計(jì)、施工及施工管理等環(huán)節(jié)存在疏漏，使得隧道的結(jié)構(gòu)性處理存在不足，公路隧道的安全運(yùn)行無法得到有力保障。

1.3 隧道界限受侵

對(duì)于公路隧道工程來說，要想保證其日后穩(wěn)定、安全地運(yùn)行，一定要重點(diǎn)關(guān)注施工過程中所涉及的建筑界限問題。在一些山區(qū)公路建設(shè)的過程中，時(shí)常會(huì)遇到松軟土質(zhì)，這樣的地質(zhì)條件，如果受到過大的壓力很容易出現(xiàn)結(jié)構(gòu)變形問題，為避免結(jié)構(gòu)變形，需要對(duì)隧道采取支護(hù)措施。如果所采取的處理方式不合理或是操作不規(guī)范，則極易造成隧道塌方。在施工過程中，為了防止塌方等不良情況的出現(xiàn)，一些施工人員會(huì)將重點(diǎn)放在襯砌上，而忽略了斷面的界限。例如，在隧道襯砌澆筑施工中，模板的強(qiáng)度未能達(dá)到既定的施工要求，或是出現(xiàn)跑?，F(xiàn)象，都會(huì)影響對(duì)隧道界限的控制。另外，隧道中照明裝置的布置也會(huì)影響對(duì)隧道界限的控制。以上問題若是處理不到位，會(huì)大大增加隧道受侵等不良情況的發(fā)生率。鑒于此，在隧道施工過程中，應(yīng)當(dāng)做好精細(xì)、全面的分析，尤其應(yīng)注意前期的精細(xì)勘測(cè)，以有效落實(shí)隧道界限的相關(guān)控制工作。

2 公路隧道病害檢測(cè)技術(shù)

在公路隧道的病害檢測(cè)方面，單純采用現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查方法并不能精準(zhǔn)地了解隧道的整體情況。具體來說，通過可視檢查只能對(duì)隧道洞口周邊和隧道內(nèi)部的路面等附屬設(shè)施進(jìn)行檢查，整個(gè)檢查過程往往需要耗費(fèi)大量的人力和物力，而所達(dá)到的檢測(cè)效果并不理想。為獲得更好的檢測(cè)效果，可采用無損檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行病害診斷。借助無損檢測(cè)技術(shù)，能對(duì)襯砌的表面、內(nèi)部以及圍巖等部分的質(zhì)量缺陷進(jìn)行精細(xì)檢測(cè)。該技術(shù)也因其自身所具備的較高應(yīng)用價(jià)值，在相關(guān)檢測(cè)中得到了極為廣泛的應(yīng)用。

2.1 大地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)

大地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)主要是借助特定的發(fā)射器發(fā)出的電磁波，對(duì)所測(cè)物體的情況進(jìn)行分析，檢測(cè)數(shù)據(jù)可為病害處理提供根據(jù)。由于電磁波穿過公路隧道的深度與其導(dǎo)電率以及頻率等有著密切的關(guān)系，因此在實(shí)際檢測(cè)過程中，相關(guān)的操作人員可借助移動(dòng)發(fā)射天線，對(duì)電磁波的傳播時(shí)間和反射角等進(jìn)行調(diào)整，進(jìn)而基于所獲得的曲線變化，對(duì)公路隧道結(jié)構(gòu)的具體情況進(jìn)行分析。借助該技術(shù)，可有效診斷公路隧道結(jié)構(gòu)中的空隙等缺陷，且能檢測(cè)圍巖和襯砌的技術(shù)參數(shù)，所獲得的檢測(cè)數(shù)據(jù)可為相關(guān)的病害診斷與治理提供有效參考，為公路隧道的穩(wěn)定運(yùn)行提供切實(shí)的保障。

2.2 紅外熱成像檢測(cè)技術(shù)

此類技術(shù)主要是通過紅外線技術(shù)和相應(yīng)的熱敏元件，基于結(jié)構(gòu)的溫度變化等，判斷隧道結(jié)構(gòu)是否有不良的情況，進(jìn)而對(duì)公路隧道病進(jìn)行害診斷。在應(yīng)用此類技術(shù)的過程中，相關(guān)施工人員可通過在移動(dòng)車廂內(nèi)設(shè)置紅外掃描儀等方式，對(duì)公路隧道的襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行缺陷檢測(cè)，以確定襯砌結(jié)構(gòu)的病害情況。需要注意的是，由于此類技術(shù)所測(cè)量的只是物體表面的溫度梯度差，因此在具體檢測(cè)過程中應(yīng)選擇溫差較大的時(shí)間段進(jìn)行，這樣檢測(cè)效果才會(huì)更精準(zhǔn)。

2.3 超聲波檢測(cè)技術(shù)

通過超聲波技術(shù)進(jìn)行公路隧道的無損檢測(cè)，其所呈現(xiàn)出的檢測(cè)效果也比較突出。具體應(yīng)用此類技術(shù)的過程中，應(yīng)合理安裝傳感器，為信息數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確反饋提供切實(shí)的保障。后續(xù)基于超聲波傳輸速度等參數(shù)進(jìn)行計(jì)算時(shí)，務(wù)必要保證計(jì)算過程精細(xì)、計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，為結(jié)合傳播介質(zhì)和波速等展開深層次分析奠定基礎(chǔ)。由于該技術(shù)在檢測(cè)混凝土強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)缺陷等方面有著突出的表現(xiàn)，因此在相關(guān)領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。而要想更有效地提升檢測(cè)的準(zhǔn)確性，通常可與鉆孔取芯等技術(shù)相結(jié)合，這樣所達(dá)到的檢測(cè)效果會(huì)更為理想。

2.4 激光檢測(cè)技術(shù)

此類技術(shù)在公路表面無損檢測(cè)中有著極為重要的作用。該技術(shù)檢測(cè)主要是利用激光在傳播中遇到狹縫會(huì)發(fā)生衍射的規(guī)律以及激光的光時(shí)差原理等進(jìn)行病害檢測(cè)。具體操作過程中也可與光電轉(zhuǎn)換器結(jié)合使用，這樣所達(dá)到的檢測(cè)效果會(huì)更精準(zhǔn)。

2.5 多譜檢測(cè)技術(shù)

此類技術(shù)主要是通過小頻譜的特種濾光鏡對(duì)公路隧道結(jié)構(gòu)表面拍照成像，而后通過相應(yīng)的設(shè)備進(jìn)行精細(xì)的分析，用以判斷公路隧道病害。在實(shí)際操作過程中，一般采用6 種濾光鏡，且使所有的濾光鏡分別對(duì)同一位置進(jìn)行拍照。在對(duì)膠片進(jìn)行分析的過程中，通常在彩色背景下對(duì)黑白膠片進(jìn)行觀察，以展開精細(xì)的觀察和分析，對(duì)隧道表面結(jié)構(gòu)的各類病害進(jìn)行判斷。相對(duì)來說，這樣的技術(shù)更適用于對(duì)干燥隧道細(xì)小裂縫缺陷的檢測(cè)，但需要確保相關(guān)檢測(cè)人員的技術(shù)水平達(dá)標(biāo)。另外，該檢測(cè)技術(shù)也可與紅外熱成像技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用，檢測(cè)結(jié)果會(huì)更為精準(zhǔn)。

2.6 聯(lián)合多種檢測(cè)技術(shù)

盡管上述的幾種檢測(cè)方法能夠有效地對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行檢測(cè)分析，但是因公路隧道的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，單純地采用某一種方式并不能獲得十分精準(zhǔn)的檢測(cè)結(jié)果。因此，在實(shí)際的檢測(cè)過程中，通常需要綜合利用多種檢測(cè)方法，這樣所獲得的檢測(cè)結(jié)果會(huì)更為精準(zhǔn)。總之，就當(dāng)前的公路隧道病害檢測(cè)情況來看，上述無損檢測(cè)技術(shù)都還存在一些不足，而綜合應(yīng)用多種檢測(cè)技術(shù)，可以更有效地檢測(cè)公路隧道病害，進(jìn)而做到高效處理。

3 公路隧道病害處理措施

3.1 防治公路隧道水害的有效措施

在公路隧道工程中，因?yàn)槭┕み^程中極易破壞原山體的水系平衡，而要想對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行合理的處理，切實(shí)保證公路隧道工程的整體施工質(zhì)量，就應(yīng)在施工之前對(duì)隧道施工區(qū)域的水文、地質(zhì)等情況有充分的了解，同時(shí)制定相應(yīng)的處理方案，做好隧道防滲及防腐施工，保證隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，切實(shí)保證施工過程的安全與高效。對(duì)于公路隧道工程的水害問題，相關(guān)施工單位應(yīng)基于具體的施工情況，布置好排水系統(tǒng)，尤其是應(yīng)落實(shí)好地表和地下截水設(shè)施的設(shè)置。同時(shí)，應(yīng)在襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)部做好防水等處理，以有效提升結(jié)構(gòu)的防水性。對(duì)于隧道結(jié)構(gòu)的變形縫和施工縫等部分，可利用膨脹橡膠或設(shè)置止水帶進(jìn)行密封處理。對(duì)于發(fā)射滲漏的襯砌結(jié)構(gòu)，可通過設(shè)置引水管等方式進(jìn)行排水處理。如果隧道的滲水情況比較嚴(yán)重，則應(yīng)通過套拱加固等方式進(jìn)行進(jìn)一步的處理，這樣才能切實(shí)保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與安全。另外需要注意的是，若施工地處于水文、地質(zhì)等比較復(fù)雜的區(qū)域，則要格外注意引排水系統(tǒng)和截水設(shè)施的設(shè)置工作，進(jìn)而為公路隧道的高效、穩(wěn)定運(yùn)行提供切實(shí)的保障。

3.2 防治公路隧道凍害的有效措施

通常情況下，如果公路隧道的區(qū)域溫度變化比較明顯，其襯砌結(jié)構(gòu)必定會(huì)受到嚴(yán)重的不良影響，相應(yīng)的，工程結(jié)構(gòu)安全也必定會(huì)大打折扣。因此，在公路隧道施工過程中，需高度重視襯砌施工環(huán)節(jié)，保證襯砌結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，切實(shí)做好對(duì)滲水及凍害問題的有效防控，這樣結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性才能得到有力的保障。在工程接縫和結(jié)構(gòu)層部分的防水處理等環(huán)節(jié)，也應(yīng)選用防水性能良好的材料，以切實(shí)保證處理質(zhì)量。對(duì)于隧道凍害的防治，疏通排水設(shè)施是首要工作，以免襯砌結(jié)構(gòu)背后存在積水。同時(shí)，應(yīng)通過砂漿等材料做好襯砌背后的填充，以切實(shí)保證結(jié)構(gòu)的密實(shí)性和穩(wěn)定性。若是隧道工程處于嚴(yán)寒區(qū)域，相關(guān)的施工人員應(yīng)基于實(shí)際的施工情況，做好更換土壤和設(shè)置泄水洞等方面的處理工作，以有效規(guī)避隧道結(jié)構(gòu)可能出現(xiàn)的凍害問題，為公路隧道的安全、高效運(yùn)行提供有力的保障。

3.3 治理公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)病害的有效措施

3.3.1 治理襯砌裂損問題的措施

公路隧道襯砌裂損的引發(fā)原因比較多，既可能與工程前期的設(shè)計(jì)有關(guān)，也可能與具體的施工有關(guān)。因此，在治理過程中，需要結(jié)合實(shí)際裂損情況進(jìn)行分析和判斷，進(jìn)而采取針對(duì)性的治理，以切實(shí)保證襯砌裂損的治理效果，保證襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。進(jìn)行公路隧道襯砌裂損治理時(shí)，通常應(yīng)先清理破損部分，然后通過注漿和錨固等方式對(duì)圍巖進(jìn)行加固。對(duì)于襯砌空洞問題，一般可通過換填和壓漿等方式進(jìn)行處理，這樣能切實(shí)保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。另外，應(yīng)落實(shí)好襯砌結(jié)構(gòu)更換以及壓漿加固等方面的精細(xì)處理，這樣能有效規(guī)避裂損病害對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)造成的不良影響。

3.3.2 治理襯砌侵蝕病害的措施

在公路隧道的病害處理中，襯砌侵蝕等相關(guān)病害問題也應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注。這類病害主要與混凝土的質(zhì)量和水泥的類型有關(guān)。在對(duì)襯砌侵蝕病害處理的過程中，應(yīng)基于具體的情況選擇適宜的方法。例如，對(duì)溶出性侵蝕病害的治理，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注對(duì)結(jié)構(gòu)的防滲水處理。結(jié)晶性侵蝕病害，主要是由于環(huán)境水與水泥砂漿中的化合物發(fā)生了一定的反應(yīng)，如果混凝土多次出現(xiàn)干濕變化，結(jié)晶析出量會(huì)隨之增加，侵蝕速度也會(huì)隨之加快。鑒于此，在治理過程中，既要落實(shí)好防滲方面的處理，也要有效規(guī)避混凝土構(gòu)件與侵蝕水之間發(fā)生反應(yīng)。而為了更好地預(yù)防襯砌侵蝕病害，在施工過程中，需要保證所選用的水泥材料的耐腐蝕性達(dá)標(biāo)，這樣能切實(shí)保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固型。同時(shí)，施工過程中還應(yīng)確保混凝土的密實(shí)度達(dá)標(biāo)，以增強(qiáng)襯砌結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。另外，需要注意的是，確保襯砌施工中用到的施工材料不會(huì)與侵蝕水發(fā)生反應(yīng)，且具有一定的防腐蝕性。同時(shí)，相關(guān)施工人員還應(yīng)在襯砌結(jié)構(gòu)表面設(shè)置好防水層，將水害等因素可能造成的不良影響降到最低，有效地規(guī)避一些病害，切實(shí)保證相關(guān)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與安全性，使公路隧道工程投入使用后能夠穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。

當(dāng)前常見的公路隧道病害防治技術(shù)仍存在一些不足，需要相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員基于現(xiàn)實(shí)情況，不斷對(duì)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行完善、優(yōu)化，使公路隧道病害治理更高效，充分保證公路隧道的運(yùn)行安全。

4 結(jié)語

綜上所述，高速公路隧道是一種地下結(jié)構(gòu)類型，很容易受到地質(zhì)條件以及運(yùn)營因素的影響，出現(xiàn)不同類型、不同程度的病害問題，會(huì)給通行安全性與行車舒適性造成影響。因此，要采取針對(duì)性的檢測(cè)技術(shù)對(duì)可能存在的病害問題進(jìn)行檢測(cè)，從而根據(jù)檢測(cè)結(jié)果選擇科學(xué)的處理方法，保證高速公路隧道運(yùn)行的穩(wěn)定性。