公路橋梁隧道存在的質(zhì)量問題及有效的試驗(yàn)檢測措施

陳海生

（青海省交通檢測有限公司，青海西寧810000）

0 引言

公路、橋梁及隧道建設(shè)關(guān)系著國家發(fā)展和人民生活。近年來，我國公路、橋梁及隧道建設(shè)發(fā)展勢頭迅猛，在工藝和設(shè)計(jì)方面也有較大提升。但是，由于我國車輛交通數(shù)目較大，在公路、橋梁、隧道等建設(shè)過程中，質(zhì)量是最關(guān)鍵的因素。因此，通過專業(yè)手段對公路、橋梁、隧道等建設(shè)工程的質(zhì)量進(jìn)行檢測，對當(dāng)代交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展和經(jīng)濟(jì)建設(shè)具有重要意義。

1 公路橋梁隧道試驗(yàn)檢測技術(shù)

公路橋梁隧道試驗(yàn)檢測技術(shù)主要用于公路、橋梁等建筑表面缺陷的檢測，其最常見的檢測方法就是目視法。這個(gè)方法對檢測人員的專業(yè)素養(yǎng)要求極高，不僅要求檢測人員能夠觀察到公路、橋梁、隧道等建筑中的混凝土是否存在裂縫，還要觀察相關(guān)建筑的平整性是否存在問題。在進(jìn)行試驗(yàn)檢測的過程中，相關(guān)建筑的其他情況也要進(jìn)行記錄和分析，例如公路、橋梁、隧道等建筑是否存在結(jié)構(gòu)裂縫，公路、橋梁及隧道的寬度和走向是否符合相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)等。同時(shí)，對容易出現(xiàn)質(zhì)量問題的地方，應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)排查。

2 試驗(yàn)檢測的重要性

公路、橋梁及隧道等大型交通建筑的安全問題尤為重要，這不僅關(guān)系著國家的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和交通運(yùn)輸，更關(guān)系著每個(gè)人的出行安全。一旦公路、橋梁、隧道等交通建筑出現(xiàn)問題，輕則造成重大的財(cái)產(chǎn)損失，重則會(huì)造成嚴(yán)重的人員傷亡。因此，在公路、橋梁及隧道等交通建筑投入使用前及使用中，要定期進(jìn)行質(zhì)量監(jiān)測，從根源上避免問題的發(fā)生。

由于該類型的建筑屬于大型、單件建筑，不能通過破壞性試驗(yàn)進(jìn)行質(zhì)量檢測，但傳統(tǒng)的目測式檢測方法主觀性太強(qiáng)，檢測人員在檢測過程中可能出現(xiàn)誤判，并缺乏對建筑等整體品質(zhì)的定量分析，導(dǎo)致公路、橋梁、隧道等在建設(shè)和使用過程中的潛在問題沒有被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決，最后造成了嚴(yán)重的后果[1]。目前，對公路、橋梁及隧道的檢測體系尚不完善，會(huì)大大降低公路等建筑的檢測效率和有效性，同時(shí)也為后期的檢修和維護(hù)增加了資金負(fù)擔(dān)和工作量。因此，加強(qiáng)對公路、橋梁及隧道的檢測尤為重要。

3 公路橋梁隧道常見的質(zhì)量問題

在我國的橋梁、公路及隧道的建設(shè)和投入使用過程中，常常會(huì)因?yàn)楦鞣N質(zhì)量問題，導(dǎo)致交通運(yùn)輸受阻。

3.1 建筑表面出現(xiàn)裂縫

裂縫問題是目前我國公路等交通建設(shè)中最易出現(xiàn)的問題之一。當(dāng)前，我國公路、橋梁及隧道建設(shè)的主要材料就是混凝土，該材料在施工過程中常常會(huì)因?yàn)槭┕ぜ夹g(shù)不達(dá)標(biāo)、養(yǎng)護(hù)過程不完善等原因而產(chǎn)生裂縫。不同裂縫的走向、深度、密度都不同，對交通帶來的影響也不相同。因此，在對公路、橋梁及隧道進(jìn)行質(zhì)量檢測時(shí)，需要采取有效的試驗(yàn)檢測措施，充分把握建筑的質(zhì)量，避免產(chǎn)生更嚴(yán)重的事故。

3.2 建筑整體發(fā)生沉陷

公路、橋梁等建筑在建設(shè)投入使用的過程中，也經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)沉陷問題。該問題產(chǎn)生的主要原因，是施工人員在施工過程中對溝槽回填、地基壓實(shí)等施工不當(dāng)造成的。公路、橋梁、隧道等交通建筑發(fā)生沉陷，不僅會(huì)影響車輛行駛的平穩(wěn)性，還會(huì)大大縮短其使用壽命，進(jìn)而影響長遠(yuǎn)的交通規(guī)劃。所以，在公路、橋梁等交通建筑完工交付時(shí)，要利用多種試驗(yàn)檢測技術(shù)，對相其質(zhì)量進(jìn)行全面檢測，避免建筑在投入使用后出現(xiàn)一系列質(zhì)量問題。

除了上述列舉的質(zhì)量問題外，公路、隧道、橋梁等建筑還會(huì)出現(xiàn)鋼筋腐蝕、隧道漏水、建筑表面剝落、隧道襯砌壓潰等多種質(zhì)量問題，這些問題都會(huì)對交通安全造成嚴(yán)重影響。因此，需要采用科學(xué)、有效的試驗(yàn)檢驗(yàn)技術(shù)，定期對其進(jìn)行全面檢測，提升公路、橋梁、隧道等建筑的質(zhì)量和安全。

4 我國公路橋梁隧道檢測的現(xiàn)狀分析

4.1 當(dāng)前公路、橋梁等建筑中主要的檢測方法

當(dāng)前，我國對公路等交通建筑的檢測方法主要有以下幾種：

首先，對建筑的外觀進(jìn)行檢測，檢測的重點(diǎn)在于查探公路、橋梁、隧道等建筑的外表有無破壞、脫離等現(xiàn)象，并對外觀的破損、脫落等情況進(jìn)行拍照記錄。此外，還要查看公路、橋梁、隧道等建筑的關(guān)鍵部位是否存在裂縫，并觀察裂縫的分布情況、裂縫的深度及走向等，進(jìn)而推斷公路的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和主體框架是否出現(xiàn)問題，從而提前預(yù)防因建筑故障而產(chǎn)生的嚴(yán)重后果[2]。用于該檢測內(nèi)容的檢測方法除了常規(guī)的目測法外，還有激光傳感器、超聲波檢測、熱像儀等。其中，紅外熱像儀檢測技術(shù)是對目測法檢測技術(shù)的深入和補(bǔ)充，也是僅次于目測法的常用檢測技術(shù)。使用該技術(shù)，可以在建筑受到相同的熱刺激后，通過紅外攝像機(jī)進(jìn)行拍攝，進(jìn)而生成熱度梯度。由于空氣的導(dǎo)熱性能遠(yuǎn)低于鋼筋混凝土，所以在熱度梯度的成像中，如果發(fā)現(xiàn)了階梯空缺，就有可能是建筑內(nèi)部出現(xiàn)了問題，致使空氣進(jìn)入。

其次，對建筑的應(yīng)力和撓度進(jìn)行檢測。建筑的應(yīng)力通常是指建筑的應(yīng)變特性。在公路投入使用后，過往車輛會(huì)對公路造成碾壓，應(yīng)力即為使公路發(fā)生形變的范圍。在公路投入使用后，應(yīng)力與材料之間的關(guān)系更密切。所以，在公路、橋梁等建筑建設(shè)之前，先要對材料的應(yīng)力性能進(jìn)行檢測，確保建筑材料的應(yīng)力性能合格。簡單來說，就是建筑的承重框架在受力時(shí)所能產(chǎn)生的最大彎曲程度。通過對撓度進(jìn)行檢測，可以最大程度地提升建筑的承重能力，同時(shí)對橋梁、隧道、公路上行駛的車輛進(jìn)行限重、限高，進(jìn)而避免因超重造成建筑損傷，進(jìn)一步延長建筑的使用時(shí)間。此外，對公路等建筑進(jìn)行撓度和應(yīng)力測試，可以更好地保證公路等的設(shè)計(jì)和建設(shè)過程符合國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展需要，并根據(jù)不同的使用要求對公路等建筑進(jìn)行規(guī)劃，提升建筑的利用率，節(jié)約大量的財(cái)力、物力。應(yīng)力和撓度檢測中常用的檢測方法是激光檢測法，常用的檢測設(shè)備是加速器、傳感器等[3]。

再次，對公路、橋梁及隧道的整體進(jìn)行強(qiáng)度和剛度檢測。公路等建筑的強(qiáng)度，通常是指公路對破壞的承受能力，剛度則是指公路具備的抵抗彎曲的性能，即公路的彈性形變范圍。由于車輛行駛過程中常常會(huì)因?yàn)楦鞣N原因發(fā)生意外，對路面、梁柱等結(jié)構(gòu)造成撞擊，所以要依靠建筑本身的強(qiáng)度和剛度進(jìn)行抵抗。倘若橋梁等建筑的強(qiáng)度和剛度較弱，那就可能在事故發(fā)生時(shí)遭到破壞，給事故帶來二次損傷，同時(shí)還會(huì)給其他車輛的行駛帶來不便。

最后，檢測建筑的擴(kuò)散深度、鋼筋銹蝕等情況。建筑擴(kuò)散深度包括碳化深度、氧化深度、侵蝕深度等多個(gè)方面。通過對建筑內(nèi)部的情況進(jìn)行檢測，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題和隱患，這方面的檢測方法通常是鉆芯取樣法。而鋼筋銹蝕的檢測主要包括鋼筋銹蝕的位置、銹蝕程度等進(jìn)行檢測，常用的檢測方法是自然點(diǎn)位法。

4.2 質(zhì)量檢測方法中存在的問題

雖然我國對橋梁、公路等交通建筑的檢測已經(jīng)較為全面，但在檢測方法上仍有許多不足。比如，在對橋梁、公路等建筑的外觀進(jìn)行檢測時(shí)，仍在選用最簡單的目測法，這固然是由于該方法比較方便、高效，但同時(shí)也是因?yàn)榧す鈧鞲衅鞯葯z測設(shè)備資源緊張、操作困難。對混凝土結(jié)構(gòu)的公路、橋梁及隧道等建筑，通過外觀檢測評定其裂縫走向和深度，常常存在一定的誤差，從而引發(fā)建筑毀壞、交通癱瘓等嚴(yán)重問題。只有正確發(fā)現(xiàn)和認(rèn)識建筑中的問題，才能采取有效方法進(jìn)行彌補(bǔ)和修整，通過簡單的目測法進(jìn)行推斷，在當(dāng)前的交通建設(shè)環(huán)境中，存在較大不足。

所幸，許多專業(yè)人員已經(jīng)意識到并開始重視檢測方面的不足，并積極展開試驗(yàn)和研究，力求盡快發(fā)現(xiàn)并建立完整、科學(xué)、高效的檢測機(jī)制，同時(shí)對相關(guān)的檢測技術(shù)進(jìn)行試驗(yàn)改進(jìn)，進(jìn)而提升我國橋梁、公路、隧道等交通建筑的建設(shè)質(zhì)量。

5 幾種先進(jìn)的公路橋梁隧道檢測技術(shù)

5.1 雷達(dá)技術(shù)和紅外熱像儀技術(shù)

伴隨著科技的發(fā)展和人員的不懈研究，目前，在我國大型橋梁和隧道建設(shè)中，已經(jīng)開始應(yīng)用雷達(dá)檢測技術(shù)。雷達(dá)檢測技術(shù)的主要工作原理是，利用發(fā)射較短的電磁脈形成電磁波。一般情況下，此類高頻電磁波的波頻范圍在100～1000Hz 之間。電磁波在反射過程中，也會(huì)帶回混凝土中各種材料介質(zhì)傳出的回波，技術(shù)人員通過對回波進(jìn)行收集，并與正常的波段進(jìn)行對比，可以判斷建筑中存在的問題[4]。采用雷達(dá)技術(shù)進(jìn)行檢測，檢測時(shí)間一般在3h 左右，其檢測深度可達(dá)60cm，取樣距離在5km 范圍內(nèi)。此類方法不僅能夠較為準(zhǔn)確地判斷公路、橋梁的內(nèi)部狀況，分析過程也非常簡單、易于操作，對設(shè)備的技術(shù)要求也不高。因此，該技術(shù)在我國的公路、橋梁、隧道等質(zhì)量檢測中得到了普遍應(yīng)用，大大提升了檢測人員對建筑的檢測效率和準(zhǔn)確性，提升了我國公路等交通建筑的安全性。

紅外熱像儀檢測技術(shù)是當(dāng)前極其熱門的一項(xiàng)技術(shù)，因其具有無損壞、非接觸、實(shí)時(shí)等特點(diǎn)而廣受關(guān)注。而且，該技術(shù)還在高溫、高壓等環(huán)境中應(yīng)用。紅外熱像儀檢測技術(shù)的使用原理很簡單，即通過檢測相關(guān)建筑的熱量和熱流分布情況，判斷建筑的內(nèi)部質(zhì)量是否存在問題。對于沒有裂縫、空鼓的建筑，其熱量在經(jīng)過傳導(dǎo)后形成的圖像是均勻的；而內(nèi)部有缺陷的建筑，熱量在傳導(dǎo)后形成的圖像則會(huì)出現(xiàn)“波峰”或“波谷”。因此，檢測人員可以通過該技術(shù)對公路、橋梁、隧道等建筑的內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢測，進(jìn)而判斷其是否存在安全隱患。

通過將雷達(dá)檢測技術(shù)與紅外線熱像儀技術(shù)進(jìn)行組合，可以有效結(jié)合這兩種技術(shù)的優(yōu)勢，在減輕工作人員工作負(fù)擔(dān)的同時(shí)，也可以提升公路、橋梁、隧道等交通建筑的安全性能，減少后期維護(hù)費(fèi)用，也減少因建筑問題而造成的人員、財(cái)產(chǎn)損失。

5.2 無線傳感技術(shù)

隨著科技的進(jìn)步和交通運(yùn)輸?shù)陌l(fā)展，我國在公路、橋梁及隧道的設(shè)計(jì)和建設(shè)中，越來越趨向規(guī)?；蛷?fù)雜化，在建筑投入使用后可能出現(xiàn)的質(zhì)量問題也更加復(fù)雜。通過利用無線傳感器對建筑的質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)檢測，可以最大程度地避免因質(zhì)量問題而造成的更嚴(yán)重的事故。

無線傳感技術(shù)的原理較為復(fù)雜，在對建筑質(zhì)量進(jìn)行檢測時(shí)，要先將傳感器安置在檢測環(huán)境中，傳感器將檢測到的信息通過網(wǎng)絡(luò)和基站，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)終端，通過計(jì)算機(jī)對相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，并最終推斷出建筑的質(zhì)量。在利用無線傳感技術(shù)進(jìn)行檢測的過程中，要注意公路、橋梁、隧道等建筑的靜態(tài)荷載與設(shè)計(jì)荷載之間的比例，應(yīng)控制在0.85～1.05 之間。

公路、橋梁、隧道等建筑關(guān)系著人民的生命、財(cái)產(chǎn)安全，對此類工程的檢測必須要獲取準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。所以，傳感器在此類建筑的分布密度上，要遠(yuǎn)高于其他技術(shù)。通過利用無線傳感技術(shù)，可以對交通建筑的溫度、濕度等各種物理性質(zhì)，進(jìn)行較為準(zhǔn)確的檢測，進(jìn)而幫助檢測人員準(zhǔn)確判斷建筑的質(zhì)量。但是，由于大部分無線傳感器的節(jié)點(diǎn)數(shù)目較少、網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較小，所以，在實(shí)際的工程檢測中應(yīng)用范圍有限，通常要結(jié)合其他檢測技術(shù)一起應(yīng)用。

5.3 光纖傳感技術(shù)

目前，光纖傳感技術(shù)已經(jīng)在，世界范圍內(nèi)得到了廣泛應(yīng)用，其在公路、橋梁及隧道質(zhì)量檢測中的應(yīng)用原理是，當(dāng)光纖受到壓、拉時(shí)，其對應(yīng)位置的布里淵散射光就會(huì)發(fā)生相應(yīng)的改變[5]。質(zhì)量檢測人員可以通過相應(yīng)的設(shè)備，對光纖溫度和相關(guān)系數(shù)進(jìn)行采集，進(jìn)而獲取橋梁、公路、隧道等建筑的變形情況。

通過利用光纖傳感器進(jìn)行檢測，得到的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性非常高，在測量公路等建筑的變形、大小等方面的精確度，可以精準(zhǔn)到1cm 范圍內(nèi)。檢測人員可將光纖傳感技術(shù)與其他檢測技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)而獲取整個(gè)公路、橋梁、隧道的質(zhì)量狀況和變形分布狀況，更好地保障建筑在投入使用后的安全性能。

6 結(jié)語

公路橋梁隧道的建設(shè)質(zhì)量和安全關(guān)系到國家發(fā)展和人民生活，因此，通過加大對公路、橋梁等建筑的質(zhì)量檢測，提高檢測技術(shù)水平，可以極大地避免在交通運(yùn)行中出現(xiàn)人員傷亡等事故，對我國交通運(yùn)輸行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。