無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在隧道工程質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用分析

摘""要：隧道工程是常見(jiàn)交通工程之一，因涉及復(fù)雜的工程技術(shù)、建設(shè)施工的專(zhuān)業(yè)性和質(zhì)量要求很高，需要加強(qiáng)質(zhì)量檢測(cè)和控制。以隧道工程質(zhì)量檢測(cè)中的常用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)為切入點(diǎn)，在此基礎(chǔ)上以超聲無(wú)損檢測(cè)為例，分析該技術(shù)的具體應(yīng)用方法，包括準(zhǔn)備工作、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)等。最后，就無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在隧道工程質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用進(jìn)行展望，以推動(dòng)技術(shù)的進(jìn)一步應(yīng)用、發(fā)展。

關(guān)鍵詞：無(wú)損檢測(cè)技術(shù)""隧道工程""質(zhì)量檢測(cè)""現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

中圖分類(lèi)號(hào)：U455

Application"of"Non-Destructive"Testing"Technology"in"Quality"Inspection"of"Tunnel"Engineering

WU"Wenhui

China"Railway"Fifth"Survey"and"Design"Institute"Group"Co.，"Ltd.，"Beijing，"102600"China

Abstract："Tunnel"engineering"is"one"of"the"common"traffic"engineering"projects."Due"to"the"complex"engineering"technologies"involved，"the"high"professionalism"and"quality"requirements"of"construction，"it"is"necessary"to"strengthen"quality"inspection"and"control."This"article"takes"the"commonly"used"non-destructive"testing"technologies"in"tunnel"engineering"quality"inspection"as"the"starting"point，"and"based"on"this，"takes"ultrasonic"non-destructive"testing"as"an"example"to"analyze"the"specific"application"methods"of"this"technology，"including"preparation"work，"on-site"inspection，"etc."Finally，"prospects"for"the"application"of"non-destructive"testing"technology"in"tunnel"engineering"quality"inspection"are"discussed"in"order"to"promote"further"application"and"development"of"the"technology.

Key"Words："Non-destructive"testing"technology;"Tunnel"engineering;"Quality"inspection;"On-site"inspection

隧道（tunnel）是埋置于地層內(nèi)的工程建筑物，是地下空間的一種利用形式，包括交通隧道、水工隧道、市政隧道、礦山隧道、軍事隧道等。在組織隧道建設(shè)的過(guò)程中，需要加強(qiáng)質(zhì)量控制，避免出現(xiàn)隧道滲水、垮塌、運(yùn)維方面的問(wèn)題，這對(duì)隧道工程質(zhì)量檢測(cè)工作提出了一定要求，也為無(wú)損檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用提供了思路和方向[1]。在此背景下，分析隧道工程質(zhì)量檢測(cè)中的常用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)及其應(yīng)用方法，具有一定的積極價(jià)值。

1""隧道工程質(zhì)量檢測(cè)中的常用無(wú)損檢測(cè)技術(shù)

1.1""聲波檢測(cè)

聲波檢測(cè)主要針對(duì)結(jié)構(gòu)內(nèi)部進(jìn)行質(zhì)量分析，在隧道工程初步建設(shè)完成、投入運(yùn)營(yíng)后，可通過(guò)聲波檢測(cè)的方式分析其質(zhì)量態(tài)勢(shì)，該技術(shù)一般適用于混凝土、磚石等建筑結(jié)構(gòu)。從原理上看，聲波檢測(cè)主要利用聲波穿透不同介質(zhì)時(shí)衰減強(qiáng)度的差別進(jìn)行質(zhì)量分析，其主要特點(diǎn)在具有較高的自動(dòng)化水平，能夠通過(guò)一體化設(shè)備進(jìn)行聲波的發(fā)射、接收，形成數(shù)字化曲線(xiàn)圖后直接用于質(zhì)量分析。但是，如果待檢測(cè)結(jié)構(gòu)的密度較大、厚度較厚，一般的聲波難以完全穿透有關(guān)介質(zhì)，或在穿透過(guò)程中強(qiáng)度嚴(yán)重衰減，對(duì)內(nèi)部缺陷檢測(cè)的精準(zhǔn)性也會(huì)出現(xiàn)下降。

1.2""磁粉檢測(cè)

磁粉檢測(cè)主要應(yīng)用于隧道的金屬結(jié)構(gòu)，一般以磁化后金屬粉末作為核心材料，將其涂刷于待檢測(cè)區(qū)域表面，利用磁化后金屬粉末與金屬結(jié)構(gòu)不同磁極的相互作用，形成清晰可辨的磁線(xiàn)，通過(guò)對(duì)磁線(xiàn)位置的跟蹤、定位，評(píng)估金屬結(jié)構(gòu)存在的質(zhì)量問(wèn)題。如金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)裂縫，磁化后的粉末往往向裂縫區(qū)域聚集，非裂縫區(qū)域，磁化金屬粉末的分布往往是平均、稀少的，裂縫區(qū)域會(huì)形成比較明顯的磁線(xiàn)，工作人員可據(jù)此進(jìn)行隧道問(wèn)題、缺陷評(píng)估和定位，組織處理[2]。磁粉檢測(cè)的優(yōu)勢(shì)在于原理簡(jiǎn)單、成本較低，但如果隧道缺陷較小、不易察覺(jué)，則磁粉檢測(cè)的敏感度也會(huì)有所下降，并且磁粉檢測(cè)難以呈現(xiàn)隧道內(nèi)部結(jié)構(gòu)問(wèn)題，適用性不廣泛。

1.3""超聲無(wú)損檢測(cè)

超聲無(wú)損檢測(cè)是一種現(xiàn)代化的檢測(cè)技術(shù)，在隧道工程質(zhì)量檢測(cè)工作中，該技術(shù)既可以服務(wù)混凝土、磚石結(jié)構(gòu)分析，也可以用于金屬結(jié)構(gòu)內(nèi)部質(zhì)量評(píng)估，是一種具有較高適用性、精準(zhǔn)性的檢測(cè)技術(shù)。該技術(shù)的原理與聲波檢測(cè)相似，主要利用超聲穿透不同介質(zhì)時(shí)衰減強(qiáng)度的變化進(jìn)行內(nèi)部缺陷、損傷等問(wèn)題的分析（如圖1所示）。當(dāng)內(nèi)部缺陷較明顯時(shí)，超聲的強(qiáng)度也會(huì)出現(xiàn)特異性變化，如內(nèi)部中空區(qū)域難以影響超聲傳播，此時(shí)其衰減的強(qiáng)度往往較低，超聲整體強(qiáng)度較大，可進(jìn)行故障分析和定位判斷。超聲無(wú)損檢測(cè)也可以借助一體化設(shè)備進(jìn)行，操作簡(jiǎn)便、難度低，滿(mǎn)足不同隧道工程質(zhì)量檢測(cè)需要[3]。

1.4""其他技術(shù)

除聲波檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、超聲無(wú)損檢測(cè)外，可用于隧道工程質(zhì)量檢測(cè)的技術(shù)方法還包括紅外線(xiàn)檢測(cè)、電磁檢測(cè)、液壓檢測(cè)等，不同技術(shù)方法的原理各有差別，均可針對(duì)隧道工程不同環(huán)節(jié)進(jìn)行質(zhì)量分析，以完成缺陷評(píng)估、定位等。如紅線(xiàn)外檢測(cè)，主要利用物體表面熱成像差別進(jìn)行質(zhì)量分析，評(píng)估隧道工程工作面、建成面、結(jié)構(gòu)面的受力情況，以評(píng)估其是否存在傳力、導(dǎo)力方面的問(wèn)題隱患[4]。

2"""無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在隧道工程檢測(cè)中的應(yīng)用

2.1""準(zhǔn)備工作

借助超聲無(wú)損檢驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行隧道工程質(zhì)量檢測(cè)，需要做好前置性階段的準(zhǔn)備工作，主要內(nèi)容包括設(shè)備選取、參數(shù)分析、基礎(chǔ)信息采集、工作方案研究、現(xiàn)場(chǎng)處理等。就隧道工程而言，可能存在的內(nèi)部結(jié)構(gòu)質(zhì)量缺陷包括結(jié)構(gòu)中空、金屬銹蝕、鋼筋移位等，這些問(wèn)題的影響各有不同。以鋼筋移位為例，該問(wèn)題可能導(dǎo)致對(duì)應(yīng)區(qū)域的承重能力下降，難以常規(guī)完成力的傳導(dǎo)，在出現(xiàn)外力影響時(shí)也可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)損壞、垮塌等風(fēng)險(xiǎn)[5]。利用超聲無(wú)損檢驗(yàn)技術(shù)進(jìn)行質(zhì)量分析前，需要與施工方和建設(shè)方進(jìn)行交流，獲取待檢測(cè)區(qū)域的鋼筋布置方案，包括位置信息、配筋量信息、鋼筋規(guī)格信息、建設(shè)區(qū)域的厚度信息等，分別用于超聲檢測(cè)結(jié)果對(duì)照評(píng)估、參數(shù)分析，以形成完善的檢測(cè)方案。

2.2""現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)

進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)環(huán)節(jié)，需要首先做好現(xiàn)場(chǎng)清理，各類(lèi)影響超聲檢測(cè)結(jié)果的因素、雜物等，應(yīng)一體清除，包括水漬、油污、焊瘤、灰土等。組織檢測(cè)前，需要選取兩個(gè)對(duì)稱(chēng)位置，分別放置超聲發(fā)射裝置、接收裝置，原則上檢測(cè)區(qū)域超聲波穿透的最大距離不應(yīng)達(dá)到1.0"m，厚度較大的區(qū)域無(wú)法應(yīng)用該方法進(jìn)行質(zhì)量檢測(cè)。完成位置選取后，同步啟動(dòng)超聲發(fā)射裝置和接收裝置，以0.45～0.5"MPa為范圍選定超聲波的具體工作參數(shù)，接收裝置對(duì)超聲波穿透介質(zhì)后形成的衰減聲波進(jìn)行收集，并利用數(shù)字技術(shù)形成聲波曲線(xiàn)，評(píng)估曲線(xiàn)變化，進(jìn)行故障分析。以中空問(wèn)題為例，出現(xiàn)中空問(wèn)題的待檢測(cè)結(jié)構(gòu)，其超聲波折線(xiàn)與常規(guī)折線(xiàn)對(duì)比如圖1所示。

對(duì)圖2中的兩條折線(xiàn)進(jìn)行分析，可發(fā)現(xiàn)折線(xiàn)1的變化具有很強(qiáng)的規(guī)律性，隨著時(shí)間的推移，超聲波在介質(zhì)中的強(qiáng)度明顯下降，這表明介質(zhì)密度均勻，能夠以固定參數(shù)削減超聲波強(qiáng)度，使其自最高水平均勻下降。折線(xiàn)2"的變化情況與此不同，在超聲波發(fā)射的早期，其衰減具有一定規(guī)律性，與折線(xiàn)1衰減水平基本相同。出現(xiàn)中空問(wèn)題后，介質(zhì)的強(qiáng)度、密度明顯變化，不能再以固定參數(shù)削弱超聲波的強(qiáng)度，超聲波在中空區(qū)域的強(qiáng)度總體平穩(wěn)、小有下降，超聲波離開(kāi)中空區(qū)域后，因介質(zhì)的強(qiáng)度恢復(fù)，其強(qiáng)度衰減的水平也有所提升，恢復(fù)至與折線(xiàn)1相似的水平。根據(jù)該特點(diǎn)，可以判斷被檢測(cè)區(qū)域存在內(nèi)部中空問(wèn)題，其出現(xiàn)位置在被檢測(cè)區(qū)域中央偏后位置，厚度達(dá)到40%左右，需要組織重建或修復(fù)。

2.3""形成檢測(cè)結(jié)果

利用超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)組織隧道工程質(zhì)量檢測(cè)，需要根據(jù)檢測(cè)信息形成工作結(jié)果，一般可借助國(guó)家規(guī)定的質(zhì)量基準(zhǔn)給出直觀可視的分級(jí)、量化結(jié)果，如果待檢測(cè)對(duì)象比較特殊，尚未形成規(guī)范化的檢測(cè)分類(lèi)基準(zhǔn)，也應(yīng)形成規(guī)范的數(shù)字化檢測(cè)圖，用以直接進(jìn)行結(jié)果評(píng)估。目前常用的超聲無(wú)損檢測(cè)設(shè)備，可以在質(zhì)量檢測(cè)的過(guò)程中直接完成曲線(xiàn)圖的自我生成，工作人員也可以根據(jù)檢測(cè)原始信息、復(fù)檢結(jié)果，形成更精準(zhǔn)的檢測(cè)曲線(xiàn)。例如：按照?qǐng)D2所示，發(fā)現(xiàn)某一被檢測(cè)區(qū)域存在中空問(wèn)題，為進(jìn)一步了解該缺陷的發(fā)生區(qū)域、嚴(yán)重程度、影響范圍，還應(yīng)對(duì)檢測(cè)區(qū)域進(jìn)行位置標(biāo)注，做有針對(duì)性的二次檢測(cè)。二次檢測(cè)可適當(dāng)調(diào)整檢測(cè)范圍與工作參數(shù)，縮小檢測(cè)覆蓋范圍，以初檢發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的區(qū)域?yàn)楹诵?，并小幅度提升超聲波的?qiáng)度，以減少較厚介質(zhì)對(duì)超聲波衰減問(wèn)題的影響。根據(jù)二次、三次復(fù)檢的結(jié)果出具完整檢測(cè)曲線(xiàn)圖和工作報(bào)告。

2.4""信息保存與復(fù)用

隧道工程質(zhì)量檢測(cè)是一項(xiàng)綜合性工作，涉及使用安全以及基礎(chǔ)性的質(zhì)量驗(yàn)收等工作，完成某一區(qū)域的質(zhì)量檢測(cè)后，無(wú)論無(wú)損檢測(cè)獲取何種結(jié)果，均要求詳細(xì)記錄檢測(cè)過(guò)程、作業(yè)參數(shù)、檢測(cè)結(jié)果以及定性分析報(bào)告，以客觀的數(shù)據(jù)信息和曲線(xiàn)圖為基礎(chǔ)，形成具有定性特點(diǎn)的檢測(cè)評(píng)價(jià)，包括基本的“合格”“不合格”評(píng)價(jià)，以及對(duì)應(yīng)的評(píng)價(jià)基準(zhǔn)等。在條件允許的情況下，還應(yīng)詳細(xì)對(duì)隧道工程不同區(qū)域的檢測(cè)信息進(jìn)行記錄，形成數(shù)字化的原始資源和結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，用于后續(xù)的隧道工程質(zhì)量評(píng)價(jià)和管控工作。

3""無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在隧道工程檢測(cè)中的展望

3.1""提升工作精度

未來(lái)的隧道工程質(zhì)量檢測(cè)依然對(duì)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)存在需求，以提升檢測(cè)質(zhì)量為目標(biāo)，需要設(shè)法改善工作水平，優(yōu)化工作質(zhì)量、信息精度。例如：超聲無(wú)損檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)介質(zhì)的總體厚度較大、達(dá)到1"m以上時(shí)，超聲檢測(cè)的精度會(huì)出現(xiàn)下降，因較厚的介質(zhì)影響超聲波的衰減情況，使其總體強(qiáng)度持續(xù)下降，此時(shí)即便介質(zhì)內(nèi)存在中空、氣泡、焊接不牢固等問(wèn)題，也難以得到精準(zhǔn)的分析和呈現(xiàn)。未來(lái)應(yīng)關(guān)注提升超聲波的穿透能力，使介質(zhì)厚度的影響被控制在較低水平。此外，也可以采用信息化水平加強(qiáng)接收能力，適當(dāng)放大接收曲線(xiàn)，使其變化規(guī)律得到更敏銳的捕捉，以提升工作精度。

3.2""多技術(shù)聯(lián)動(dòng)

隧道工程質(zhì)量檢測(cè)關(guān)聯(lián)多個(gè)要素，未來(lái)為保證其應(yīng)用質(zhì)量，還應(yīng)考慮多技術(shù)的聯(lián)動(dòng)，以多種不同技術(shù)提升檢測(cè)質(zhì)量，包括云技術(shù)、可視化技術(shù)等。以可視化技術(shù)為例，可對(duì)聲波檢測(cè)、紅外檢測(cè)以及超聲無(wú)損檢測(cè)設(shè)備進(jìn)行性能優(yōu)化，利用集成技術(shù)使其檢測(cè)過(guò)程可以被動(dòng)態(tài)捕捉，并利用數(shù)字化技術(shù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，通過(guò)可視設(shè)備予以呈現(xiàn)，幫助技術(shù)人員直觀進(jìn)行隧道工程質(zhì)量分析，評(píng)估其是否存在外部、內(nèi)部病害和缺陷，快速進(jìn)行定位處理。云技術(shù)則用于大量信息的存儲(chǔ)和同步處理，即便使用復(fù)雜的檢測(cè)技術(shù)、形成了海量的原始信息，也可以快速得到處理和存儲(chǔ)，以便工作人員反復(fù)調(diào)取、查看和運(yùn)用。

4""結(jié)論

綜上所述，無(wú)損檢測(cè)技術(shù)在隧道工程質(zhì)量檢測(cè)中的應(yīng)用廣泛，效果良好，應(yīng)在未來(lái)工作中予以更多重視。從共性角度上看，當(dāng)前常用的工作技術(shù)包括聲波檢測(cè)、磁粉檢測(cè)、超聲無(wú)損檢測(cè)、紅外線(xiàn)檢測(cè)等。超聲無(wú)損檢測(cè)技術(shù)而言，其應(yīng)用要求做好一般性準(zhǔn)備，嚴(yán)格遵照規(guī)范流程組織現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，并勾畫(huà)檢測(cè)曲線(xiàn)，做信息的保存、復(fù)用，以服務(wù)未來(lái)隧道工程管控。從趨勢(shì)上看，各類(lèi)無(wú)損檢測(cè)技術(shù)未來(lái)還應(yīng)強(qiáng)調(diào)聯(lián)動(dòng)性，重視精度提升，另以一些現(xiàn)代信息技術(shù)手段提供輔助，以改善檢測(cè)成果的實(shí)用價(jià)值，服務(wù)隧道工程質(zhì)量控制等工作。

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