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公路隧道的無(wú)損檢測(cè)與養(yǎng)護(hù)管理技術(shù)
更新時(shí)間：2021-04-10 17:51
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隨著隧道建設(shè)事業(yè)的不斷發(fā)展，其數(shù)量及里程都在不斷增加。而所建成隧道出現(xiàn)襯砌漏水、侵蝕和裂損等危害對(duì)隧道應(yīng)用產(chǎn)生很大影響，縮短隧道的使用壽命，造成很大經(jīng)濟(jì)損失。在此情況下，對(duì)隧道的檢查、養(yǎng)護(hù)、維修顯得愈發(fā)重要，并已成為隧道界關(guān)注的焦點(diǎn)。
    1.對(duì)公路隧道的無(wú)損檢測(cè)與養(yǎng)護(hù)管理的原因
    現(xiàn)如今，隧道數(shù)量與里程不斷增長(zhǎng)，而一方面隧道建造或改建的費(fèi)用較高，中斷經(jīng)營(yíng)也會(huì)造成很大損失，另一方面在使用過(guò)程中，隧道常出現(xiàn)襯砌漏水、侵蝕和裂損等危害。對(duì)隧道進(jìn)行有計(jì)劃的檢查和養(yǎng)護(hù)維修可以延長(zhǎng)期使用壽命，減少危害發(fā)生。
    2.無(wú)損檢測(cè)技術(shù)
    無(wú)損檢測(cè)技術(shù)即非破壞性檢測(cè)，就是在不破壞待測(cè)物質(zhì)原來(lái)的狀態(tài)、化學(xué)性質(zhì)等前提下，為獲取與待測(cè)物的品質(zhì)有關(guān)的內(nèi)容、性質(zhì)或成分等物理、化學(xué)情報(bào)所采用的檢查方法。無(wú)損檢測(cè)技術(shù)不但能分析襯砌表面，還能對(duì)襯砌內(nèi)部、外襯與圍巖之間及圍巖的異常、空洞和缺陷等情況進(jìn)行檢測(cè)。這種檢測(cè)方法較可視檢查省時(shí)省力方便全面，世界各國(guó)都在積極發(fā)展，并已取得一定進(jìn)展。
    2.1回彈檢測(cè)    回彈法適用于隧道二襯結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度檢測(cè)，必要時(shí)可用鉆芯法進(jìn)行驗(yàn)證。相關(guān)規(guī)定有《混凝土強(qiáng)度檢驗(yàn)報(bào)告》、《鐵路工程結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度 檢測(cè)規(guī)程》。
    2.2 大地雷達(dá)檢測(cè)
    大地雷達(dá)檢測(cè)是利用表層上的發(fā)射器發(fā)射電磁波的一種技術(shù)，當(dāng)電磁波穿過(guò)媒介時(shí)，材料的不均勻和導(dǎo)電性的差異會(huì)使振幅衰減，而當(dāng)信號(hào)到達(dá)中斷點(diǎn)時(shí)，因其具有介電性會(huì)發(fā)射回來(lái)被接收天線接收。當(dāng)發(fā)射天線在表面上移動(dòng)時(shí)，據(jù)電磁波反射角和傳播時(shí)間變化，可以從傳播時(shí)間曲線中分析檢測(cè)出不同深度的缺陷和異常。
    大地雷達(dá)檢測(cè)適用于檢測(cè)隧道襯砌厚度、背后回填密實(shí)度、襯砌內(nèi)部鋼架、鋼筋分布情況，所以其可檢測(cè)出施工材料性質(zhì)的改變、結(jié)構(gòu)異常（有空隙）、襯砌厚度的變化、襯砌的組成材料和圍巖情況。
    大地雷側(cè)探測(cè)是一種檢測(cè)隧道的好方法，但材料性質(zhì)會(huì)影響檢測(cè)的深度，當(dāng)水和粘土增多時(shí)，電磁波的變動(dòng)增大；當(dāng)襯砌鋼筋加強(qiáng)，檢測(cè)難度會(huì)增大，需要較高頻率的雷達(dá)發(fā)射器，但又因波長(zhǎng)短了導(dǎo)致穿透深度更淺。
    2.3 紅外線現(xiàn)場(chǎng)照相術(shù)
    隧道墻體會(huì)發(fā)射輻射熱，而表面溫度代表了熱量在墻體表面的流動(dòng)，表面溫度也會(huì)影響結(jié)構(gòu)的機(jī)理或水的流動(dòng)，這樣墻體表面的溫度異常就可反應(yīng)出結(jié)構(gòu)里面的異常。而紅外線記錄系統(tǒng)可將墻體表面的溫度分布情況顯示。
    紅外線現(xiàn)場(chǎng)照相術(shù)可以檢測(cè)襯砌和圍巖水在不同溫度下的流動(dòng)、襯砌后面地質(zhì)條件的改變及襯砌缺陷、空洞。
    在檢測(cè)隧道時(shí)，紅外線照相機(jī)或掃描儀一般安裝在移動(dòng)的車廂上，但最好在冬天溫差較大時(shí)進(jìn)行，因?yàn)樵摲椒ㄒ蕾囉跍囟忍荻葴y(cè)量。
    2.4 多普分析測(cè)量
    多普分析測(cè)量是使用六種覆蓋較小頻譜范圍的特種濾光鏡對(duì)隧道表面進(jìn)行拍照每種濾光鏡在同一位置至少應(yīng)拍照一次。用多普投影機(jī)拍的照片，細(xì)小的灰色陰影可從彩色背景看到；當(dāng)不同膠片重疊時(shí)，可看到細(xì)小的不同光色，離析出墻體表面的濕塊和其他病害。
    2.5 綜合評(píng)價(jià)
    回彈檢測(cè)技術(shù)、無(wú)損檢測(cè)技術(shù)、大地雷達(dá)檢測(cè)、紅外線場(chǎng)照相術(shù)、多普分析測(cè)量等方法都有利有弊，他們均可較快地提高隧道襯砌檢測(cè)結(jié)果，可結(jié)合使用，相互正實(shí)和補(bǔ)充。下面是三種檢測(cè)系統(tǒng)的應(yīng)用范圍對(duì)比。
          
          
    檢測(cè)方法有破損性的也有無(wú)損性的。當(dāng)檢測(cè)到缺陷、異常及襯砌和圍巖的改變時(shí)，可用破壞性方法如鉆探和取芯。一般情況下，紅外線現(xiàn)場(chǎng)照相術(shù)和多普分析法可達(dá)0.5km/h以上。超聲波檢測(cè)、射線穿透法檢測(cè)和核磁共振法檢測(cè)等則屬于無(wú)損性檢測(cè)方法。激光斷面儀可以應(yīng)用于隧道斷面變形等方面，精度達(dá)毫米。
    2.6 檢測(cè)頻次
    因?yàn)樽匀灰蛩匾讓?dǎo)致病害造成壽命減短，所以經(jīng)常對(duì)隧道進(jìn)行檢測(cè)是很必要的。這需要由建設(shè)單位組成的第三方檢測(cè)單位不定期進(jìn)行隧道襯砌質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)。在施工過(guò)程中，由項(xiàng)目部委托具有相應(yīng)檢測(cè)資格的檢測(cè)單位對(duì)隧道襯砌質(zhì)量進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，并采取回彈法檢測(cè)隧道二襯結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度，必要時(shí)可用鉆，措施符合相關(guān)章程規(guī)定。
    2.7 前景
    無(wú)損檢測(cè)對(duì)當(dāng)今隧道維修工作起到的作用越來(lái)越大，這些檢測(cè)將代替艱苦的、在某種程度上表面的、主觀的可視檢查。隧道數(shù)量的不斷增加使得全面可靠的無(wú)損檢測(cè)方法和檢測(cè)裝置成為今后的發(fā)展方向。
    3` 隧道維修管理模式
    3.1 隧道維修管理基本模式
    隧道在使用過(guò)程中受自然條件的影響會(huì)大大縮短其壽命，而結(jié)構(gòu)物的安全性和耐久性的也有很大差異，這給維修管理工作帶來(lái)很多麻煩，要求在維修管理中掌握可能發(fā)生的各種病害，評(píng)定發(fā)生的原因和損傷程度，研究要采取的措施。按檢查、發(fā)現(xiàn)病害、推定病害原因、明確病害后的結(jié)構(gòu)物的健全度、制定相應(yīng)的整治措施的模式來(lái)維修管理。另外，對(duì)根據(jù)隧道長(zhǎng)度、流量、設(shè)計(jì)速度等設(shè)置的相應(yīng)規(guī)模的附屬設(shè)施在維護(hù)管理也應(yīng)給予足夠的重視。 
    3.2 隧道的養(yǎng)護(hù)作業(yè)模式
    我國(guó)目前隧道養(yǎng)護(hù)一般均是由不同專業(yè)工區(qū)分散作業(yè)，這樣不利于隧道養(yǎng)護(hù)。隧道內(nèi)的養(yǎng)護(hù)事宜適合不同專業(yè)工區(qū)共同組成養(yǎng)護(hù)隊(duì)伍進(jìn)行集中調(diào)度、統(tǒng)一指揮、天窗內(nèi)作業(yè)的維修養(yǎng)護(hù)模式，利用天窗時(shí)間統(tǒng)一進(jìn)洞，再分頭進(jìn)行各自的維修工作。
    (1)多工種利用天窗綜合作業(yè) 
    多工種利用天窗綜合作業(yè)是把各部門在同地段施工化為在同時(shí)段平行作業(yè)，這對(duì)該運(yùn)作提出了很多要求:集中指揮：首先建一個(gè)指揮機(jī)構(gòu)—隧道養(yǎng)護(hù)管理中心，負(fù)責(zé)管理各項(xiàng)施工工作。擬定維修方案：研究好各工種作業(yè)中銜接的方案,可由各專業(yè)區(qū)于天窗施工前一日，向隧道養(yǎng)護(hù)管理中心提出計(jì)劃，管理中心結(jié)合各專業(yè)區(qū)提出的計(jì)劃在避免相互干擾的前提下，結(jié)合監(jiān)控、巡檢及行車部門給的信息來(lái)安排方案，于天窗前通知各工區(qū)及巡檢人員，做好施工準(zhǔn)備。提高效率：這要求對(duì)隧道結(jié)構(gòu)及行車設(shè)備采取“勤檢測(cè)、常保養(yǎng)、少維修”的養(yǎng)護(hù)原則，這樣可以縮短檢測(cè)周期，有利于捕捉病害信息，可以以極小工作量糾正初始病害。
    (2)運(yùn)營(yíng)維護(hù)組織、管理機(jī)構(gòu)
    可以根據(jù)隧道自身特點(diǎn)，建立相應(yīng)維修管理體制，既要適應(yīng)當(dāng)前養(yǎng)護(hù)管理體制轉(zhuǎn)變的基本方針，又要適應(yīng)作業(yè)模式的基本要求，以提高維護(hù)修養(yǎng)效率。可以設(shè)置包括主導(dǎo)體結(jié)構(gòu)維修、電氣設(shè)備維修、機(jī)構(gòu)設(shè)備維修等在內(nèi)的養(yǎng)護(hù)維修綜合協(xié)調(diào)管理機(jī)構(gòu)?？稍诔隹谔幒瓦M(jìn)口處均設(shè)養(yǎng)護(hù)區(qū)，進(jìn)行經(jīng)常性隧道檢查。而為了提高管理機(jī)構(gòu)的工作效率，需根據(jù)具體情況制定相關(guān)章程規(guī)定，可以確定管理標(biāo)準(zhǔn)、編制維修管理手冊(cè)等。
    (3)維修設(shè)備的配置
    維修工作主要靠人和維修設(shè)備進(jìn)行。從來(lái)兩方面考慮，應(yīng)盡量減少同時(shí)進(jìn)洞的人數(shù)以提高維修養(yǎng)護(hù)的機(jī)械化程度，并使隧道維修養(yǎng)護(hù)作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化、制度化，進(jìn)行維護(hù)修養(yǎng)工作可依靠隧道綜合養(yǎng)護(hù)維修系統(tǒng)進(jìn)行。各種車輛如養(yǎng)護(hù)維修作業(yè)車、隧道維護(hù)作業(yè)車也等可綜合作業(yè)，提高效率。
    結(jié)束語(yǔ)：
    隧道改建或重建成本高，而隧道檢查和檢測(cè)可及時(shí)發(fā)現(xiàn)病害和不足，及時(shí)進(jìn)行維修養(yǎng)護(hù)，延長(zhǎng)隧道使用壽命。新型無(wú)損檢測(cè)技術(shù)既能反映襯砌內(nèi)拱圈病害，還能反映襯砌、圍巖及其之間的空洞和缺陷，速度快、檢測(cè)全面，為維修、加固、養(yǎng)護(hù)隧道提供更詳盡的資料。由自然條件引起隧道病害現(xiàn)象，從而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)使用壽命短，對(duì)該因果關(guān)系的研究在維修養(yǎng)護(hù)管理中很重要。高效隧道維修的管理模式要求多工種合理利用天窗綜合作業(yè)，且集中指揮、行動(dòng)統(tǒng)一、互不干擾。
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