彭傳甫

(安徽省高速公路試驗檢測科研中心有限公司，安徽 合肥 230601)

0 引 言

近幾年，公路狀態(tài)檢測工作在行業(yè)中已經(jīng)引起了更多的重視，其隧道健康影響著公路建設(shè)價值的發(fā)揮。但是由于該項工程的特殊性質(zhì)，會導(dǎo)致施工期間或是運營期出現(xiàn)一些健康問題。因此，需要相關(guān)人員及時針對實際情況，運用有效的檢測技術(shù)將其影響范圍縮小甚至避免，從而保證公路隧道處于健康狀態(tài)。

1 公路隧道健康檢測的目的

隧道在運營過程中，由于受到地質(zhì)條件惡化，材料退化、地震、火災(zāi)、人為因素等影響會發(fā)生隧道主體結(jié)構(gòu)的損壞、劣化和失穩(wěn)等造成事故，嚴(yán)重威脅著隧道的正常運營。若不及時檢測和維護(hù)，將會導(dǎo)致很大的破壞和坍塌，帶來巨大的損失。所以對運營的隧道進(jìn)行實時的健康檢測，經(jīng)常檢查、應(yīng)急檢查、專項檢查、定期檢測，采集隧道運營管理和養(yǎng)護(hù)的數(shù)據(jù)信息，及時高效地保證隧道主體結(jié)構(gòu)的安全和安全運營必要性。

2 公路隧道結(jié)構(gòu)破損類型

2.1 襯砌裂縫

隧道初支是噴射混凝土，二次襯砌是防水混凝土。在營運隧道的長期使用中，自然風(fēng)化因素會導(dǎo)致單混凝土出現(xiàn)襯砌裂縫，工作人員應(yīng)對裂縫產(chǎn)生的原因、裂縫的位置、長度、寬度、深度等因素進(jìn)行判斷。同時工作人員需要特別注意裂縫的延伸性，但是不論憑借哪一項指標(biāo)來作為判定基礎(chǔ)依據(jù)，而是要結(jié)合實際情況，將這幾種重要的指標(biāo)整合起來進(jìn)行綜合判斷。另外，通常情況下，對隧道裂縫問題可以通過探地雷達(dá)查找與檢測，有利于確定襯砌裂縫情況，通過檢測初支、二次襯砌等基本情況達(dá)到檢測目的[1]。例如，脫空識別、剝落識別等，在公路建設(shè)領(lǐng)域應(yīng)用較廣。

2.2 襯砌變形

襯砌變形問題可通過變形量與變形速度進(jìn)行判斷。公路隧道在長期重載負(fù)荷下，自身形態(tài)會逐漸發(fā)生變形的問題，并且襯砌變形面積會越來越大。在高溫環(huán)境下出現(xiàn)襯砌變形主要原因則很有可能是其穩(wěn)定性不足的原因?qū)е碌?。例如，夏季出現(xiàn)襯砌變形，常常是土質(zhì)發(fā)生軟化造成的。該問題的檢測可通過圖像檢測法，具有直觀準(zhǔn)確等多種優(yōu)勢。

2.3 沉降

如果其隧道結(jié)構(gòu)內(nèi)部的結(jié)構(gòu)材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，極容易導(dǎo)致隧道在長期的運營中出現(xiàn)沉降問題，自然風(fēng)化、水分入侵等因素會加快隧道的老化，并使隧道逐步呈現(xiàn)出沉降的現(xiàn)象。另一方面，隧道結(jié)構(gòu)與地基下陷不能發(fā)揮支撐作用，使隧道抓緊下陷。需要注意的，沉降類型的問題相對嚴(yán)重，需要在根本上解決隱患，利用高分辨率相機(jī)開展檢測工作更加有效。

2.4 其他問題

其他的問題類型通常是襯砌表觀的問題，如蜂窩、麻面等。但是這類問題一般對公路隧道的健康沒有明顯的影響。主要成因是混凝土的強度沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求以及滲漏水引發(fā)的pH失衡造成的。對于這樣的問題，相關(guān)工作人員可以通過高密度電阻率的技術(shù)完成檢測工作，不僅能夠保證效率，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性也較高，能夠?qū)⑺淼赖母鞣N問題具體的反映出來。

3 公路隧道結(jié)構(gòu)破損類型

3.1 圖像檢測

圖像檢測分為紅外成像與激光全息圖像兩種。紅外成像的原理是施工材料之間導(dǎo)熱性的不同，通過波長為2.0-1000微米電磁波，結(jié)合熱敏傳感器將各個組成材料的溫度以及熱傳導(dǎo)進(jìn)行檢測，并且通過圖像呈現(xiàn)，能夠幫助工作人員更好地明確其架構(gòu)組織。激光全息圖像的檢測技術(shù)重點應(yīng)放在全息圖上，通過將各種有效信息整合與處理，能夠得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果。例如，日本株式會社的裂縫檢測系統(tǒng)中的線陣CCD可見光成像技術(shù)在公路隧道病害的檢測工作中發(fā)揮了重要的作用，其分辨率可達(dá)1 600×1 200，滿井電子容量能夠保持在40.00e-，而噪聲僅在0.1e-/p/s，可以幫助工作人員更好地了解到隧道實際平整度以及裂痕等健康問題，并通過圖像的形式生動的反映出來，使得健康檢測工作可以更加快捷、準(zhǔn)確地完成，以免檢測工作影響隧道的正常運營。

3.2 激光檢測

運營隧道的檢測工作需要盡量減少對隧道結(jié)構(gòu)本身以及交通的影響，而激光檢測技術(shù)能夠很好地滿足上述的需求。就目前來看，亞洲地區(qū)檢測設(shè)備的精度可以達(dá)到2 073 600像素，檢測速度為10～80 km/h。需要注意的是，工作人員需要在開始檢測前，充分了解其間的關(guān)系，才能保證各種檢測方法的順利運用。例如，德國某公司通過激光成像的技術(shù)，進(jìn)一步地掌握了公路隧道的斷面的位置。同時激光成像技術(shù)能夠反映隧道結(jié)構(gòu)變形、滲漏水、脫落等情況，并且能夠在使用的過程中實時將隧道的里程記錄下來，在其中配套數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)的輔助下，還能夠提出科學(xué)的檢測措施，從而有效的提升該公司的檢測質(zhì)量與效率。

3.3 地質(zhì)雷達(dá)檢測

公路運營隧道規(guī)模較大、長度較長，地質(zhì)雷達(dá)檢測的應(yīng)用能夠確保大規(guī)模檢測活動的高效落實，因此在營運隧道的檢測工作中被廣泛應(yīng)用。為了了解隧道的破壞情況，可以利用地質(zhì)雷達(dá)檢測法，設(shè)備結(jié)構(gòu)如圖1所示。人們利用廣譜1 MHz～2.5 GHz電磁波的反射、折射物理性質(zhì)，根據(jù)電磁波的傳播規(guī)律，計算所接收電磁波的波形、雙程走時等參數(shù)，來構(gòu)建圖像剖面，以此幫助工作人員進(jìn)一步了解隧道結(jié)構(gòu)的實際情況。一般來說，雷達(dá)以20～30 m/s的速度發(fā)射脈沖，天線行走速度為1 m/s，就需每米設(shè)置20～30個檢測點，若行走速度為1.5 m/s，則需每米設(shè)置15～22個監(jiān)測點。當(dāng)隧道結(jié)構(gòu)被破壞時，相應(yīng)界面中會顯示電性出電性差別與反射波[2]。

圖1 地質(zhì)雷達(dá)設(shè)備圖

3.4 超聲波檢測

在營運隧道中，由于車輛通行的原因，人工檢測往往會造成交通障礙，影響隧道運營，而超聲波檢測主要依靠傳感器發(fā)揮作用，降低了人為操作對隧道運營的影響，在此過程中，人們需要借助傳感器，來收集超聲波在傳播過程中顯示的參數(shù)，然后基于此來分析解隧道架構(gòu)是否受到破壞。例如，通過向公路隧道發(fā)出20 000 Hz以上的聲波，然后檢測聲音的變化，能夠幫助工作人員判斷其脫層等問題，從而有針對性地制定養(yǎng)護(hù)措施，保證隧道作用的正常發(fā)揮。同時通過傳輸傳播的時間可以判斷實際速率，并借此掌握材料的基本性能與內(nèi)部受損情況。超聲波檢測具有成本低、操作簡單等多種優(yōu)勢，因此使用的范圍也較廣。

3.5 頻譜分析檢測

隧道出現(xiàn)沉陷的可能性后在檢測之前需要注意以下幾點。第一，正式處理前要明確其損害范圍以及深度，做到縱橫開槽能夠和路線中點呈垂直關(guān)系。第二，開槽的深度需要根據(jù)標(biāo)注嚴(yán)格遵守。第三，坑槽的清理工作，同時要做到保證其干燥性。第四，在工作進(jìn)行之前，相關(guān)工作人員需要在內(nèi)壁與底部涂抹粘層油，注意用量不能過多，防止發(fā)生分層現(xiàn)象。

根據(jù)物理學(xué)原理，光波在不同的介質(zhì)中傳播的頻率有著較大的差異。由于在隧道中常常會出現(xiàn)一定的沖擊構(gòu)成沖擊波，能夠借助地面不斷地向四周傳播，逐漸形成瑞雷面波。當(dāng)沖擊方式以及力度出現(xiàn)轉(zhuǎn)變的情況時，頻率隨之變化，工作人員則可以利用傳感器進(jìn)行頻譜分析檢測。一般來說，通過該方式分析得出的結(jié)果，頻率精度優(yōu)于0.01 Hz，振幅精度在0.007%以上，而噪聲僅為0.2μV。

3.6 其他檢測技術(shù)

傳統(tǒng)的隧道病害檢測以人工作業(yè)為主，檢測速度慢，勞動強度大，危險系數(shù)高，不能滿足大規(guī)模隧道普查的需要。因此，隧道的健康檢測運用新的檢測技術(shù)，提高對病害檢測全面性，提高檢測效率及精度，對隧道的健康檢測數(shù)據(jù)的采集進(jìn)行綜合分析。因此，還是要在新技術(shù)的研發(fā)方面加大重視程度，從而進(jìn)一步提升我國公路工程建設(shè)的質(zhì)量，并為其今后的發(fā)展打下良好的基礎(chǔ)。

4 結(jié) 論

綜上所述，公路隧道的健康狀態(tài)對于保證公路建設(shè)的質(zhì)量，隧道的正常運營狀態(tài)安全檢測，運營隧道的技術(shù)狀態(tài)評定，為隧道的養(yǎng)護(hù)工程提供技術(shù)資料，運營隧道的數(shù)據(jù)采集，建立數(shù)據(jù)庫。對隧道的整體性進(jìn)行綜合分析，為今后運營隧道的時間段提供分析的技術(shù)資料。因此，相關(guān)工作人員要加強重視程度，并且在此基礎(chǔ)上根據(jù)隧道問題的類型以及檢測方法，了解其成因，在需要的時候運用有效的養(yǎng)護(hù)措施將問題及時處理，從而為公路建設(shè)事業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展提供保障。