高速公路隧道监控量测及无损检测技术

发表时间:2020/9/3   来源:《基层建设》2020年第13期   作者:李磊
[导读] 摘要:随着我国高速公路的建设里程不断增多,隧道的建设长度与建设总量也在相应增加,通过先进的技术手段加强对高速公路隧道进行快速施工检测,已成为高速公路施工建设人员与管理人员面临的重要任务。
        重庆工贸职业技术学院  重庆市  408000
        摘要:随着我国高速公路的建设里程不断增多,隧道的建设长度与建设总量也在相应增加,通过先进的技术手段加强对高速公路隧道进行快速施工检测,已成为高速公路施工建设人员与管理人员面临的重要任务。
        关键词:高速公路;隧道;监控量测;无损检测技术
        随着国民经济的快速增长,我国公路事业得到了长足的发展,高速公路网已经初具规模,各种等级的公路网度不断加密。同时,公路的施工质量和运营质量问题越来越引起人们的重视。在高速公路隧道建设中,地质雷达技术被大量采用,从运营隧道的病害检测,到新建隧道的施工质量监控,应用领域越来越广泛。高速公路是我国重要的交通工具,近年来,我国高速公路建设的增长速度很快。隧道是保障公路正常运营的重要设备,隧道施工质量直接影响到将来铁路运营是否通畅,隧道病害是困扰公路快速发展的一个关键,更是影响国民经济发展的一个重要因素。因此必须通过系统的研究,完善隧道病害检测评价手段,制定出符合我国公路特点的一整套检测方法,形成从日常维护、病害检测、病害整治到质量跟踪的一整套技术体系,以适应信息化目标管理的需要,将运营隧道的日常维护和病害整治提高到一个新的水平。
        一、隧道监控量测简介
        在传统的隧道设计和施工过程中,把围岩当做荷载,把支护结构作为被动的承载体,但这一思路跟实际情况不完全相符。因此,不但造成施工工艺落后及支护结构材料的浪费,同时支护的效果也达不到较好的要求。该工程的施工建筑隧道全长为1002.6m,隧道进出口里程分别为DK439+901与5DK438+900;隧线的分界里程分别为DK439+910.5和DK438+900。Rabcewicz提出一种新的隧道施工方法,命名为新奥法。该方法本质特征是通过施工过程中的监控量测分析方法,及时掌握围岩动态,从而最大限度地保持和发挥围岩的自承能力;根据围岩的稳定情况来决定是否对原设计进行修正,来决定最佳的支护时间。本文介绍周边位移及拱顶下沉的量测。采用高精度全站仪测量方法,测量隧道断面周边收敛采用全站仪中自带的对边测量程序,可快速准确测量断面收敛情况;测量拱顶下沉时,可选用全站仪中常规测量模式,采用相对坐标系统,可快速测量拱顶测点的相对下沉量。
        二、概况
        随着社会的快速发展,道路施工技术也得到了进一步完善。常见的高速公路施工过程中会遇到隧道施工的情况,需要采用监控量测技术以及无损技术进行检测,确保高速公路施工建设的科学性。监控量测技术是对高速公路现场施工隧道的围岩动态情况进行检测,通过数据分析以及实时动态的无损技术检测,从而确保施工质量和施工效益不断提升。
        通常情况下,在高速公路施工过程中,施工安全隐患是施工技术人员需要不断通过完善的施工技术方案以及施工设计方案、科学的施工设备、先进的施工技术手段进行不断控制的一大技术难题,鉴于施工技术的重要性以及高速公路施工检测的必要性,越来越多的施工建设工程开始采用施工监控量测技术手段以及施工无损检测技术进行施工量测。在此施工过程中,施工技术人员主要通过对现场施工测量的数据信息进行分析、统计,然后再对其进行施工力学测试分析,进一步分析和评估施工过程中的安全隐患。随着高速公路施工建设水平的不断提高和施工技术的不断改进,隧道监控量测以及无损检测技术已经成为我国监测技术工程施工中的重要技术手段。通常情况下,隧道施工的地质情况以及施工结构形式、施工开挖方式、施工支护方式等因素都影响着施工的过程以及施工测量的数据准确性。因此,在实际的施工检测中要通过对高速公路隧道监控量测及无损检测技术应用原理进行分析,以此提升技术检测的科学性。
        三、高速公路隧道监控量测及无损检测技术
        通过施工方案得知,该隧道主要处于一条右偏曲线中,而左施工线曲线半径为8000m,根据施工设计的方案要求,该高速公路的隧道施工竖曲线半径长度为27000m。
        首先,在高速公路隧道施工中会采用到地质雷达检测技术,地质雷达是通过利用宽频带短脉冲高频电磁波的反射作用达到良好的检测目的。在均匀的施工介质中,电磁波会以正常的运行速度进行传播,如果存在不同特性的施工检测物质,例如二次施工衬砌混凝土与初期的支护界面、空洞等,电磁波就会发生二次反射作用,反射出去的电磁波经过地面接收器进行数据信息的回收,再传到主机中进行数据的针对性处理,然后科学确定被量测物质的厚度以及密实性等相关的施工物理量。其次,在隧道施工的厚度检测中,由于二次衬砌混凝土的内部介质较为均匀,所以二次衬砌混凝土与初期支护介质之间具有一定的电性差异,这就为高速公路隧道监测量化以及无损检测技术的应用奠定了技术基础。但是在实际的检测中,由于二次衬砌混凝土与初期支护间的反射面不是十分清楚,所以通常需要对现场的相关检测数据进行采集。此外,还会采用到地质雷达空洞检测技术,地质雷达通常以扫描的方式沿着隧道表面进行无损检测,通过沿施工隧道的测线垂直于衬砌表面切割一剖面,从而得到该施工剖面的准确数据量。一般情况下,由于空气与混凝土以及隧道围岩的介电常数差异性较大,所以雷达的检测成像对空洞以及较大的空隙反映更为明确。与此同时,在检测过程中也会采用到锚杆检测技术原理,如果锚杆的检测结构构件尺寸恰好为圆柱体且其直径为d,但其直径的大小远远小于其长度量时,便可以得到一种等量关系L≥d;此时,这一检测构件就可以作为弹性波中的一维杆件理论进行数据量化分析处理,锚杆检测的一维弹性波波动检测变化情况为:
       
        及时采取积极的安全防范对策进行支护系统保护;隧道的变形速率在不断增大,隧道的围岩稳定情况已经进入十分危险的施工状态,要求相关的施工人员立即停止施工,与此同时采取有效的隧道工程施工安全防范措施进行施工加固,关于该高速公路隧道监控量测及无损检测初期支护极限相对位移值的实际变坏情况。此外,施工建筑方为了减少施工过程中的不良施工地质干扰因素对该隧道施工监控量测以及无损检测技术所得数据精确性造成影响,技术监测人员根据该隧道的不良施工地质以及突水、洞口浅埋等有特殊要求的施工地段或业主、监理认为有必要实施重点监控量测的施工地段,分别在该隧道的左右施工线洞内设置了两个监控量测施工断面,断面的准确位置初步确定为该隧道中部以及隧道洞口地段,并与多点位移施工设计预设于同一个非常重要的施工断面中;另外,技术人员为了方便隧道施工监控量测以及无损技术检测的进行,在该隧道的拱顶以及侧壁中又分别设计了相对应的不同监控量测对测点,实际的检测。
        随着经济社会的快速发展,我国的公路网络已经覆盖了全国大部分地区。所以,需要通过对公路隧道进行监控测量以及采用无损检测技术来确保公路工程的安全。在此背景下,我国高速公路隧道施工建设监控测量以及无损技术的应用得到了非常广泛的普及,在检测过程中需要通过地质雷达技术对隧道的初期支护喷射混凝土以及二次衬砌施工的混凝土厚度以及衬砌施工的空洞、钢支架间距进行检测,以及利用锚杆技术对施工建设锚杆的注浆饱和度进行无损检测,从而保证施工建设的总体质量和施工的效益。
        参考文献
        [1]李明亮.公路隧道混凝土质量检测监控量测的应用研究[D].安徽:合肥工业大学,2018.
        [2]陈建勋.公路工程试验检测人员考试用书[M].北京:人民交通出版社,2019.
        [3]郭有劲.地质雷达在铁路隧道衬砌质量检测中的应用[J].铁道工程学报,2017,6(2):74.
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