综合检测技术在高速公路隧道缺陷检查中的运用.pdf

2024 年第 1 期141中国高新科技ROAD TRAFFIC|道路交通综合检测技术在高速公路隧道缺陷检查中的运用叶俊轩重庆金路交通工程有限公司，重庆 401120摘要：在高速公路隧道缺陷检查中，通过单一的检测手段无法进行有效性、真实性、可靠性分析，进而在后期给设计造成一定的误导。文章重点介绍地质雷达扫描、多通道观测仪、钢筋扫描仪、钻孔取芯等检测技术在高速公路隧道缺陷检查中的综合运用，收集综合性的有效性数据进行综合分析判研，针对性地指导后期的缺陷治理设计工作。关键词：检测方法；综合性分析；有效性；治理设计文献标识码：A中图分类号：U457文章编号：2096-4137（2024）01-141-03DOI：10.13535/ki.10-1507/n.2024.01.42Application of comprehensive inspection technology in defect inspection of expressway tunnelsYE JunxuanChongqing Jinlu Transportation Engineering Co.,Ltd.,Chongqing 401120,ChinaAbstract:In the defect inspection of highway tunnel,it is impossible to analyze the validity,authenticity and reliability through a single detection method,which will cause some misdirection to the design in the later stage.This paper focuses on the comprehensive application of geological radar scanning,multi-channel observation instrument,steel bar scanner,drilling core and other detection technologies in the inspection of highway tunnel defects,and collects comprehensive effectiveness data for comprehensive analysis and judgment,so as to guide the later defect control design work.Keywords:detection methods;comprehensive analysis;effectiveness;governance design1概述由于地理环境的复杂多变和施工环境的限制，在高速公路隧道中可能会出现各种病害，如水害、冰川侵蚀、模筑衬墙裂损等。在隧道内，这些病害通常不是单独存在的，是相互影响、相互作用的。隧道在公路交通中占据着特殊而重要的地位，其承载着大量的车流和货流。然而，由于隧道环境的特殊性，隧道病害的快速检测一直是当前世界公路检测领域亟待解决的关键难题。隧道病害的出现可能会导致管道破裂、漏水、路面塌陷等问题，进而造成严重的交通事故和财产损失。因此，对隧道病害进行及时检测和发现是非常重要的。在隧道病害的传统检测中，大多采用人眼和人工仪表的方式，但由于这些方式对检查人员的要求很高，且检查记录结果存在较大的主观性，同时对环境条件的要求也很高，所以随着检测压力的日益增加，越来越无法满足检测需要。针对这一状况，我国相关专家学者相继引进和研究了一系新技术和方法。例如，程姝菲等依据渗漏水后管片物理特征的变化，提出了温度梯度法和电导率法；胡传鹏等通过对渗漏水流后强度特征变化的分析和人工神经网络算法，提出了隧道漏水检测和评估的新技术；谢雄耀等应用激光扫描的技术测量了隧道的全断面位移，进而破解了数据获取与管理中的难题。2工程概况成都经济区环形高速公路的德阳至简阳段也被称为“三绕东段”，是省重点高速公路项目，起于德阳城区以北 G5京昆高速公路，经德阳市旌阳县、中江县、成都市金堂县，止于简阳市，路线全长为 105.867km，也是在德阳境内的第68km，项目估算投资 131.5 亿元，为双向 6 车道，设计速度为 120km/h。垭口隧道位于中江县富兴镇的垭口行政小组内，采用分离式施工，全长约 540km，林家山隧道的左线长1450m，右线长 1460m。工程区属长江流域，沱江水系或涪江水系。地貌为川东低山区，工点跨越丘间宽缓坦谷，受侵蚀堆积作用坦谷呈对称阶地式，地形起伏不大，沟谷纵坡平缓，地表为旱地及水田。拟建的水库基于岩性构造的埋深，水库基底岩性构造顶面处坡缓，地基起伏较小。水库基底岩性构造顶面处的坡度则主要向基地东南侧倾斜。大坝基础岩性在顶面部的变化程度主要由原始地貌所控制，坡角变化通常为 10 25。根据钻孔所表现的实际状况，把大坝地基岩性划分为强风化带和中风化带。据现场调查及钻孔水位观测，场地未见地下水位线，场地范围内地下水贫乏，场地水文地质条件简单。但在雨季的局部岩层较厚地段和坝基岩性，构造上可能存在上层滞水和少量的裂隙水。3综合检测内容与方法3.1综合检测内容依据垭口、林家山隧道病害治理的相关要求，本次检测仅针对隧道二衬范围内的质量缺陷，也是为垭口、林家山隧道病害治理进行前期检测。隧道病害治理特殊检测内容如下。3.1.1隧道衬砌缺陷雷达检测对隧道中衬砌混凝土空洞缺陷、厚度缺陷进行检测，检测时重点针对病害处治段落，在隧道缺陷位置布置网状测线。获得隧道缺陷深度、面积大小，形成隧道缺陷病害展布图。2024 年第 1 期142中国高新科技道路交通|ROAD TRAFFIC3.1.2衬砌缺陷内部状态可视化检测获得隧道缺陷深度、面积大小后，针对脱空部位进行钻孔，使用孔内高清电视成像仪进行全方位检测成像，形成缺陷三维测量数据，对雷达检测结果进行验证，进一步提高检测可靠性。3.1.3隧道衬砌裂缝检测使用裂缝观测仪器进行检测是一种常见的方法，用于对隧道衬砌裂缝形态进行准确的监测和评估。这种检测方法有助于确认裂缝的宽度、深度及其他相关参数，以便更好地了解隧道衬砌的发展情况。3.2综合检测方法3.2.1隧道缺陷雷达检测方法本次隧道衬砌缺陷雷达检测对衬砌混凝土空洞缺陷、厚度缺陷等布置环向加密、纵向加密的网格形式布置测线，纵向间距与环向间距均为50cm，测线布置断面简图如图1所示。根据隧道缺陷深度、面积大小，形成隧道缺陷病害展布图，检测成果可为隧道病害处治提供依据。图1隧道病害区地质雷达测线布置示意图由于不同频率天线的测深能力不同，所以频率越低，测深差越大。本次检测的有效深度范围在 2m 左右，重点检查空洞、不密实体和板角弯沉层。但由于二衬、初衬结构与巷道支护围岩间的介电常数不同，且温差变化很大，所以采用IDS-RIS 探地雷达主机、600MHz 的天线，重点开展对隧道衬砌结构墙厚和空洞的病害检测。检测采用剖面法连续扫描（或点测）方式，同时采用测量轮触发方式测距并记录里程。电磁波在衬砌混凝土中的传播速度标定试验在边墙上进行。探地雷达按照电磁波脉冲在地下传递的基本原理，实现了观测。发射天线先把电磁波以宽带的短脉冲形式送入地底，被周围地底物质（或埋藏物）的反射后，再由接收天线接收。又或按照电磁波的理论，在短雷达脉冲向地下传播的过程中，当遇到不同的电性材料交界面时，因为上下介质的电磁特性差异而形成折射和反射。配备相关的雷达数据库和资料处理软件进行数据处理，对数据资料进行预处理、增益调整、滤波和成图等关键技术的处理，最后得到各测线的结果图像，从而可以同时对隧道模筑衬砌厚度和衬砌式背后空洞进行分析评价等工作。雷达的测试原理及其检测方法如图 2 所示。图2雷达的测试原理及其检测方法探地雷达测速，主要采用北京宽带高频东莞市时域网络科技有限公司电磁脉冲波的反射检测目的体。由公式雷达根据所测出的雷达信号走时，自动求出反射物体的深度 z 和范围。电磁波碰到由传导电流组成的材料，例如衬砌中产生的主梁片，会产生强烈反射，在雷达技术剖面上出现明显变异，由此可以判断主梁板的分布状况。鉴于地质雷达技术在其探测的深度区域内具备工作效率较快、高分辨率和异常影像可视化等特性，因此，将该技术应用在工程探测领域，将地质雷达工作原理用于分析与图像显示。地质雷达工作与分析图如图 3 所示。图3地质雷达工作与分析图3.2.2衬砌裂缝检测方法衬砌裂缝检测方法是隧道工程中非常重要的一项技术。通过运用衬砌裂缝检测方法，可以及时发现隧道衬砌中存在的裂缝问题，并采取相应的修复措施，确保隧道的长期稳定性和安全性。目前，常用的衬砌裂缝检测方法包括可视化检测、声波检测、振动检测、应变检测等。本工程主要通过目测、裂隙观测仪、表尺测量、摄影和描绘等方式对裂纹开展调查，对裂纹的宽窄、深浅、方向和长短等进行测量，并对裂纹的深度进行取芯检验。本工程主要采用 HC-CK103 裂纹检测仪进行检测。2024 年第 1 期143中国高新科技ROAD TRAFFIC|道路交通3.2.3混凝土强度检测方法依据回弹法检测混凝土抗压强度技术规程（JGJ/T232011）进行检测。3.2.4取芯检测对裂缝的深度进行取芯检验，标准芯样试块的重量则按照检验批次的总容量确定，把每一个浇筑泥凝土作为下一次检验批检测，标准芯样试块的最小样品数不得小于 15 个，较小尺寸标准芯样试块的最小样本数应适当增大。4综合运用结论分析运用隧道雷达图像进行反映发现，德阳至简阳段高速公路存在多处裂缝。测量结果显示，共有 22 处裂缝的深度超过 500mm，31 处裂缝的深度超过 400mm，17 处裂缝的深度超过 300mm。此外，还观察到整个路段共有 6 处贯穿性裂缝。以上是对德阳至简阳段高速公路裂缝情况的详细描述。林家山隧道、垭口隧道现场检测数据见表 1。4.2路面检测按照超声法检测混凝土缺陷技术规程（CECS 212000）的要求进行测试，用裂缝测试仪对林家山隧道沥青路面裂缝的深度进行检测，然后用大小测量对长度进行检测，具体的测量情况见表 2。表2裂缝检测情况表序号桩号推定深度（mm）裂缝宽度（mm）1ZK120+4001127252ZK120+2601209313ZK120+3801085335结论（1）根据现场衬砌背后不密实及空洞的特点，需要采取不同的注浆加固补强处治措施保证结构的稳定性。在面对不同的深度和范围大小时，需要综合考虑各种因素，以确保修复工作的有效性和持久性。在实践中，需要根据具体情况选择合适的方法和材料，并严格按照规范和标准进行操作，以确保修复工作的质量和效果。（2）针对隧道出现的不同类型裂缝，可以采取注浆封堵加固措施进行处治。通过对裂缝宽度的评估，可以选择合适的注浆材料和注浆方法，以确保施工效果的稳定性和持久性。注浆封堵技术是一种常用的隧道裂缝治理方法，能够有效地修复和加固裂缝部位，提高隧道的整体结构强度和稳定性。通过合理的施工方案和操作技术，可以达到优化裂缝处理效果的目的，保障隧道工程的安全性和可靠性。（3）针对混凝土强度采用维修补强处治措施。（4）针对沥青路面的损坏情况，对路面结构层采取全部挖除后重新铺筑措施。作者简介：叶俊轩（1991-），男，湖北黄冈人，重庆金路交通工程有限公司工程师，研究方向：高速公路交通安全设施与养护工程管理。参考文献1 程姝菲，黄宏伟盾构隧道长期渗漏水检测新方法J地下空间与工程学报，2014，10（3）：733-738.2HU C P，ZHU H H，LI X JDetection of tunnel water leakage based on image processingCProceedings of the1st International Conference of Information Technology in Geo-Engineering，20103 谢雄耀，卢晓智，田海洋，等基于地面三维激光扫描技术的隧道全断面变形测量方法 J岩石力学与工程学报，2013，32（11）：2214-2224.4 康富中，齐法琳，贺少辉，等地质雷达在昆仑山隧道病害检测中的应用 J岩石力学与工程学报，2010，29（S2）：3642-36465 崔广炎隧道衬砌典型病害无损检测辨识方法研究D北京：北京交通大学，20196 毛民喜，杨健，张天航，等公路隧道检测技术应用研究 Z国家科技成果7 何祖辉公路隧道健康状态综合检测技术探讨 J桥隧工程，2017，12（1）：94-98（责任编辑：肖央然）表1林家山隧道、垭口隧道现场检测数据表位置裂缝深度（mm）混凝土强度（MPa）衬砌缺陷取芯验证备注500400300C30不密实脱空空洞贯穿性裂缝现场衬砌裂缝采用钻孔取芯进行抽样验证林家山隧道简阳至德阳9处8处8处2处林家山隧道德阳至简阳10处13处2处2处垭口隧道简阳至德阳3处4处3处1处垭口隧道德阳至简阳6处4处1处