论文部分内容阅读
摘要：随着高速公路的快速发展，隧道的数量和长度也在不断增加，如何能快速、准确地对隧道进行检测，既能保证施工质量，又能快速地检测，保证施工进度，隧道无损检测技术由此而产生。本文主要介绍了地质雷达法和超声波法等隧道无损检测方法，并对隧道胡养护管理进行了简单分析损检测的新技术
关键词：无损检测 ；地质 雷达法；超 声波法
中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：
引言
隨着交通行业的大力发展，新增里程显著，规模和数量居世界前列。当前，国家进一步加大交通基础设施建设投资力度，给公路建设带来了前所未有的机遇和挑战。无损检测技术是保证隧道安全运营的重要手段，而在大规模的建设的同时养护管理工作也同样重要。
一、主要的路基路面无损检测技术
1、频谱分析技术
频谱分析检测技术是通过对不同传播介质中传播表面波的传播频率进行分析来完成检测的一种技术。其检测原理分析如下：即在高速公路的路面上，进行短暂快速的一次冲击，以该冲击源为中心将会产生一系列的频率波，并顺着地表向下传播一定的距离，并向四周传播的瑞雷波面，改变冲击的力度及方式会改变瑞雷面波的频率及信号类型，这样便可在多处布置传感器，并检测不同波的频率。根据所接收波的频率变化，通过频率的分析技术，对不同深度的分层介质的力学性能进行分析，从而实现快速、准确的检测。
2、图像技术
图像技术主要是指红外成像及激光全息图像技术。红外成像技术是指通过对不同材料导热性能不同原理的应用来工作的，借助精度较高的热敏传感器对结构内部的温度分布及热传导进行检测分析，并将检测结果以图像的方式显示出来，以达到了解其内部情况的目的。而激光全息图像技术是指以全息方式获得的全息图为主要的研究对象，依靠研究全息图所得的各项数据而获得相关力学数据，该方法可为管理人员提供整个场地的状况，并且检测结果可靠性、直观性较好超声波检测技术超声波检测技术根据在介质中布置的不同位置的传感器所测量的超声波在介质中所传播的波的各项参数，来判断其路面结构内部的破损状况的一种检测方法。通过对超声波传播时间的测定来判断其传播速度，进而根据速度及介质之间的关系来判定介质材料的力学性能，如弹性模量、抗压强度及抗折强度，还可对介质材料或结构的内部缺陷进行判定。使用简便、造价合理等优点使得该检测技术应用前景一片光明，现已被广泛应用于工程实践之中。
3、激光检测技术
激光检测技术是通过激光光强越强，那么光电流便越强的原理来进行检测的。在检测过程中，光能被光电转换器转化成电能，这样光电流便会随着激光所发出光的光强变化而变化。由于在检测之前便已确定了电流与位移之间的关系，所以光电流发生变化便可反映出弯沉位移所产生的变化量。由于激光自身拥有着分辨率、方向性、相干性及衍射性好的优点，所以被广泛用于距离测定、弯沉测定、车辙深度及平整度的测定等方面。
4、地质雷达检测技术及原理
地质雷达技术(Ground Penetrating Radar，简称GPR方法)，是用高频电磁波以宽频短脉冲形式，在地面通过天线向地下发射电磁波，经地层或目的体反射，为另一天线所接收，并以脉冲反射波的波形形式记录，通过对所接收的雷达信号进行处理和图像解译，达到探测前方目标体的目的．使用雷达检测隧道衬砌质量时，雷达在衬砌表面扫描，通过发射天线向其内部发射电磁波，当衬砌构内部存在空洞、不密实缺陷或有钢筋等金属体时，由于不同物质的电性质(相对介电常数、电导率)不同，形成界面，电磁波便发生反射，由接收天线所接收．因此，根据接收到的雷达波波形、幅度、相位、双程走时等参数便可推断衬砌层结构与缺陷．
二、隧道维修管理基本模式
众所周知，隧道在使用过程中，由于自然条件(地下水、环境、材料劣化、地震、冻害等)的变化，会发生各种病害(开裂、错位、冻结、崩塌等)，从而大大缩短其寿命。隧道中，即使病害状态相同，结构物的安全性和耐久性也会有很大的差异。因此在维修管理中，必须要掌握可能发生的各种病害，评定发生的原因和损伤程度，并研究是否要采取相应的措施。采取的维修养护管理基本模式是：检查一发现病害一推定病害原因一明确病害后的结构物的健全度一制定相应的整治措施。具体地说，就是“勤检测、常保养、少维修”的维修养护管理模式。在公路隧道中，为确保交通通畅，为使用者提供舒适安全的环境，根据隧道长度、流量、设计速度等设置了相应规模的附属设施(设备)。对这些附属设施(设备)的维修养护管理也应给予足够的重视。为实施上述流程的维修养护管理，需建立相应的管理机构，但机构的设置应根据国情、当地条件及结构物的重要性来决定。
三、预防性养护
所谓预防性养护是指在还没有出现严重病害或将要出现严重病害之前就进行的养护维修，区别于矫正性养护，预防性养护是一种事先的、主动的养护。长期以来，隧道养护人员总是习惯于在隧道出现损坏后才开始进行养护维修，而对早期预防性养护的意义认识不足。预防性养护不但可以始终保持隧道良好的服务水平，延长隧道使用寿命，而且还可以节省资金，具有良好的社会经济效益。经验表明，预防组件和系统损坏式的养护比修补损坏式的养护更安全，也更经济。提高对预防性养护工作重要性、必要性的认识，养好、管好隧道是公路养护人员应尽的职责。在资金投入与产出方面，不能只考虑本部门的利益，更重要的是要着眼大局，着眼社会，综合考虑社会效益。从人员、机械、资金、技术、政策上向预防性养护倾斜，以延长隧道的使用寿命，降低隧道寿命周期成本，提高资源的有效利用。逐步建立健全预防性养护机制，保证该项工作的顺利推进。预防性养护的依据是业主编制并提供的有关操作须知或指南。预防性养护有以下2个类型：一是定期养护。通常按日历或运行时间确定养护周期的长短。二是根据状态进行的养护。状态评估是定期养护系统的一部分，对组件进行检查并评估整个系统，以确定在何时、何种范围内进行必要的整修或更换等，以降低养护成本。最简单的状态评估是目测检查，即搜索渗漏组件，检查结构组件，听有无异常声响等。通过设备或自动检测装置对正在运行的设备、结构组件等进行测量和观察，以评估状态，但必须考虑使用这些仪器所产生的费用应与收益相对应。
四、养护监理工作
养护监理工作宜定期安排，认真检查，及时兑现。根据养护特点和季节要求，定期下达养护工作清单，如同监理工程师下达的工作指令一样。清单应明确养护工作内容、达到的要求、完成的期限、计量单价、检查日期、评分准则、奖惩方式、支付规定等，科学合理地确定检查方式和频率。养护监理的大量具体工作在于认真的检查，因此，检查必须建立在科学的基础上，并且要切实可行。养护工作线长、面广，不可能逐米、逐公里、逐段检查，必须根据养护工程量，以一定方式抽取一定样本，以样本的养护质量反映整体养护质量。因此，如何选取抽样方式，确定样本频数，为计量支付、奖优罚劣提供准确依据至关重要。
结束语
高速公路路基路面无损检测技术能够很好的确定路面以下破损区域，提高工作效率，降低施工造价，有效检测出高速公路中的路基沉陷、路基不密实、路基空洞及路面不平整等质量问题，是我国高速公路检测的发展方向。隧道作为高速公路交通的咽喉，如何在大规模建设之后，做好其养护与管理工作，使隧道的土建结构、机电设施、交通安全工程保持良好的、经常性的正常运转，同时保障司乘人员的行车安全及车辆快速、畅通行驶，充分发挥高速公路的经济效益与社会效益，已成为现在乃至今后很长一段时间亟须解决的重要任务。
参考文献
[1]盛安连．路基路面检测技术[M]．北京：人民交通出版社，1996．
[2]杨新安．路基检测新技术[M]．北京：中国铁道出版社，2006．
[3]陈海彬，佟晓君，马群，陈建伟，李素娟，张建．建筑结构强度超声回弹逆回归区间融合评定法EJ3，中国铁道科学，2006(1)．
[4]钟世航，隧道衬砌质量的检测EJ3．现代隧道技术，2oo1(5)．
[5]周翔．山岭隧道质量无损检测及缺陷力学特性研究[D]，西南交通大学，2005．
关键词：无损检测 ；地质 雷达法；超 声波法
中图分类号：X734 文献标识码：A 文章编号：
引言
隨着交通行业的大力发展，新增里程显著，规模和数量居世界前列。当前，国家进一步加大交通基础设施建设投资力度，给公路建设带来了前所未有的机遇和挑战。无损检测技术是保证隧道安全运营的重要手段，而在大规模的建设的同时养护管理工作也同样重要。
一、主要的路基路面无损检测技术
1、频谱分析技术
频谱分析检测技术是通过对不同传播介质中传播表面波的传播频率进行分析来完成检测的一种技术。其检测原理分析如下：即在高速公路的路面上，进行短暂快速的一次冲击，以该冲击源为中心将会产生一系列的频率波，并顺着地表向下传播一定的距离，并向四周传播的瑞雷波面，改变冲击的力度及方式会改变瑞雷面波的频率及信号类型，这样便可在多处布置传感器，并检测不同波的频率。根据所接收波的频率变化，通过频率的分析技术，对不同深度的分层介质的力学性能进行分析，从而实现快速、准确的检测。
2、图像技术
图像技术主要是指红外成像及激光全息图像技术。红外成像技术是指通过对不同材料导热性能不同原理的应用来工作的，借助精度较高的热敏传感器对结构内部的温度分布及热传导进行检测分析，并将检测结果以图像的方式显示出来，以达到了解其内部情况的目的。而激光全息图像技术是指以全息方式获得的全息图为主要的研究对象，依靠研究全息图所得的各项数据而获得相关力学数据，该方法可为管理人员提供整个场地的状况，并且检测结果可靠性、直观性较好超声波检测技术超声波检测技术根据在介质中布置的不同位置的传感器所测量的超声波在介质中所传播的波的各项参数，来判断其路面结构内部的破损状况的一种检测方法。通过对超声波传播时间的测定来判断其传播速度，进而根据速度及介质之间的关系来判定介质材料的力学性能，如弹性模量、抗压强度及抗折强度，还可对介质材料或结构的内部缺陷进行判定。使用简便、造价合理等优点使得该检测技术应用前景一片光明，现已被广泛应用于工程实践之中。
3、激光检测技术
激光检测技术是通过激光光强越强，那么光电流便越强的原理来进行检测的。在检测过程中，光能被光电转换器转化成电能，这样光电流便会随着激光所发出光的光强变化而变化。由于在检测之前便已确定了电流与位移之间的关系，所以光电流发生变化便可反映出弯沉位移所产生的变化量。由于激光自身拥有着分辨率、方向性、相干性及衍射性好的优点，所以被广泛用于距离测定、弯沉测定、车辙深度及平整度的测定等方面。
4、地质雷达检测技术及原理
地质雷达技术(Ground Penetrating Radar，简称GPR方法)，是用高频电磁波以宽频短脉冲形式，在地面通过天线向地下发射电磁波，经地层或目的体反射，为另一天线所接收，并以脉冲反射波的波形形式记录，通过对所接收的雷达信号进行处理和图像解译，达到探测前方目标体的目的．使用雷达检测隧道衬砌质量时，雷达在衬砌表面扫描，通过发射天线向其内部发射电磁波，当衬砌构内部存在空洞、不密实缺陷或有钢筋等金属体时，由于不同物质的电性质(相对介电常数、电导率)不同，形成界面，电磁波便发生反射，由接收天线所接收．因此，根据接收到的雷达波波形、幅度、相位、双程走时等参数便可推断衬砌层结构与缺陷．
二、隧道维修管理基本模式
众所周知，隧道在使用过程中，由于自然条件(地下水、环境、材料劣化、地震、冻害等)的变化，会发生各种病害(开裂、错位、冻结、崩塌等)，从而大大缩短其寿命。隧道中，即使病害状态相同，结构物的安全性和耐久性也会有很大的差异。因此在维修管理中，必须要掌握可能发生的各种病害，评定发生的原因和损伤程度，并研究是否要采取相应的措施。采取的维修养护管理基本模式是：检查一发现病害一推定病害原因一明确病害后的结构物的健全度一制定相应的整治措施。具体地说，就是“勤检测、常保养、少维修”的维修养护管理模式。在公路隧道中，为确保交通通畅，为使用者提供舒适安全的环境，根据隧道长度、流量、设计速度等设置了相应规模的附属设施(设备)。对这些附属设施(设备)的维修养护管理也应给予足够的重视。为实施上述流程的维修养护管理，需建立相应的管理机构，但机构的设置应根据国情、当地条件及结构物的重要性来决定。
三、预防性养护
所谓预防性养护是指在还没有出现严重病害或将要出现严重病害之前就进行的养护维修，区别于矫正性养护，预防性养护是一种事先的、主动的养护。长期以来，隧道养护人员总是习惯于在隧道出现损坏后才开始进行养护维修，而对早期预防性养护的意义认识不足。预防性养护不但可以始终保持隧道良好的服务水平，延长隧道使用寿命，而且还可以节省资金，具有良好的社会经济效益。经验表明，预防组件和系统损坏式的养护比修补损坏式的养护更安全，也更经济。提高对预防性养护工作重要性、必要性的认识，养好、管好隧道是公路养护人员应尽的职责。在资金投入与产出方面，不能只考虑本部门的利益，更重要的是要着眼大局，着眼社会，综合考虑社会效益。从人员、机械、资金、技术、政策上向预防性养护倾斜，以延长隧道的使用寿命，降低隧道寿命周期成本，提高资源的有效利用。逐步建立健全预防性养护机制，保证该项工作的顺利推进。预防性养护的依据是业主编制并提供的有关操作须知或指南。预防性养护有以下2个类型：一是定期养护。通常按日历或运行时间确定养护周期的长短。二是根据状态进行的养护。状态评估是定期养护系统的一部分，对组件进行检查并评估整个系统，以确定在何时、何种范围内进行必要的整修或更换等，以降低养护成本。最简单的状态评估是目测检查，即搜索渗漏组件，检查结构组件，听有无异常声响等。通过设备或自动检测装置对正在运行的设备、结构组件等进行测量和观察，以评估状态，但必须考虑使用这些仪器所产生的费用应与收益相对应。
四、养护监理工作
养护监理工作宜定期安排，认真检查，及时兑现。根据养护特点和季节要求，定期下达养护工作清单，如同监理工程师下达的工作指令一样。清单应明确养护工作内容、达到的要求、完成的期限、计量单价、检查日期、评分准则、奖惩方式、支付规定等，科学合理地确定检查方式和频率。养护监理的大量具体工作在于认真的检查，因此，检查必须建立在科学的基础上，并且要切实可行。养护工作线长、面广，不可能逐米、逐公里、逐段检查，必须根据养护工程量，以一定方式抽取一定样本，以样本的养护质量反映整体养护质量。因此，如何选取抽样方式，确定样本频数，为计量支付、奖优罚劣提供准确依据至关重要。
结束语
高速公路路基路面无损检测技术能够很好的确定路面以下破损区域，提高工作效率，降低施工造价，有效检测出高速公路中的路基沉陷、路基不密实、路基空洞及路面不平整等质量问题，是我国高速公路检测的发展方向。隧道作为高速公路交通的咽喉，如何在大规模建设之后，做好其养护与管理工作，使隧道的土建结构、机电设施、交通安全工程保持良好的、经常性的正常运转，同时保障司乘人员的行车安全及车辆快速、畅通行驶，充分发挥高速公路的经济效益与社会效益，已成为现在乃至今后很长一段时间亟须解决的重要任务。
参考文献
[1]盛安连．路基路面检测技术[M]．北京：人民交通出版社，1996．
[2]杨新安．路基检测新技术[M]．北京：中国铁道出版社，2006．
[3]陈海彬，佟晓君，马群，陈建伟，李素娟，张建．建筑结构强度超声回弹逆回归区间融合评定法EJ3，中国铁道科学，2006(1)．
[4]钟世航，隧道衬砌质量的检测EJ3．现代隧道技术，2oo1(5)．
[5]周翔．山岭隧道质量无损检测及缺陷力学特性研究[D]，西南交通大学，2005．