公路隧道混凝土衬砌强度的无损检测技术应用研究

随着我国交通基础设施建设的快速推进，公路隧道工程规模不断扩大，混凝土衬砌作为隧道结构的主要承载，其强度和耐久性直接关系到工程的使用安全，然而，传统的强度检测多依赖于取芯破坏性试验，不仅影响衬砌整体性，还存在检测范围有限、效率低下等问题[1]。为解决这一矛盾，无损检测技术应运而生，并逐渐发展成为国际公认的主流检测方法，国内外已在超声回弹法、声波透射法、电磁检测等方面取得较大进展，检测精度不断提升，但仍存在环境干扰大、结果离散性较高等不足，开展隧道衬砌混凝土强度无损检测技术的研究，旨在推动检测手段由传统破坏性试验向高效、准确、智能化方向转型，为隧道安全运营提供科学依据，具有重要的工程意义。

一、公路隧道混凝土衬砌强度的无损检测技术的概念

公路隧道混凝土衬砌强度的无损检测技术，是指在不破坏混凝土结构整体性的前提下，利用声、光、电、磁等物理方法对衬砌强度进行评估的检测手段，其基本原理是通过外部信号与混凝土内部结构状态之间的耦合关系，建立力学参数，从而实现对混凝土强度的推断，常见的检测方法包括超声波法、回弹法、声波透射法等，这些方法能够快速获取混凝土内部缺陷分布、密实度及力学性能信息，相比传统取芯试验更具高效性，无损检测不仅提升了隧道运营期的安全保障能力，也为养护决策和寿命预测提供了数据支撑，成为现代隧道工程质量监测与评价的重要组成部分[2]。

二、公路隧道混凝土衬砌强度的无损检测技术应用

（一）超声回弹联合检测

超声回弹联合检测是目前公路隧道混凝土衬砌强度检测中应用最广泛的无损检测方法之一，其核心原理是将超声波检测与回弹法相结合，通过综合分析两种物理量、混凝土强度之间的相关性，建立更加稳定的强度预测模型，单一回弹法虽然操作便捷，但结果常受碳化层、表面粗糙度和环境湿度影响；而单一超声波法则容易受内部孔隙，将二者结合，能够有效取长补短，提高强度评定的可靠性，该方法特别适用于衬砌大面积检测，既能快速覆盖表面信息，又能对内部结构进行深层次分析[3]。在实际工程中，例如贵州某山区高速公路隧道，在运营期进行安全评估时，采用超声回弹综合法对全隧道混凝土衬砌进行了抽检，检测人员在多个断面布设测点，通过回弹仪获取表面强度指标，再利用超声仪检测波速分布，最后结合回归曲线进行强度换算。结果表明，该隧道大部分断面衬砌强度均达到设计要求，但个别受地下水侵蚀的区域出现强度偏低的情况，通过对比取芯结果，超声回弹联合法的强度评定误差控制在 ±10% 以内，满足工程评估需求，此方法能够有效降低单一方法的不确定性，为隧道养护维修提供了科学依据，具有较高推广价值。

（二）声波透射成像分析

声波透射成像分析是一种基于声学原理的无损检测方法，通过在混凝土衬砌内布置发射，测量声波在不同路径上的传播速度，从而判断混凝土内部的密实度，与传统点位超声检测不同，声波透射成像能够对检测区域进行二维甚至三维成像，直观揭示内部裂缝、蜂窝、空洞等问题，这种方法尤其适合于衬砌厚度较大、存在潜在病害风险的隧道工程。在福建厦蓉高速某隧道养护工程中，养护部门对局部渗水严重的衬砌段落进行了声波透射成像检测，通过多点布设探头，技术人员获取了大量传播数据，并利用成像算法生成了衬砌断面的声速分布图，检测结果显示，某一断面下半部分存在明显的声速异常区，与衬砌施工资料对比发现，该区域在施工过程中混凝土浇筑不密实，形成了潜在空洞，后续采用取芯验证，确实发现了内部疏松，声波透射成像不仅能够定位问题，还能直观揭示病害范围，为精准修复提供依据。

（三）电磁波强度评估

电磁波强度评估是利用电磁感应与波传播原理，探测混凝土内部钢筋分布、含水率以及由此影响的衬砌强度，常用的设备包括地质雷达（GPR）、电磁波扫描仪，其优势在于能够快速覆盖大面积结构，探测钢筋间距、保护层厚度以及水分迁移情况，从而间接评估混凝土耐久性，与超声方法相比，电磁波技术在对钢筋混凝土结构检测时具有更高的适应性。在北京西山某公路隧道加固项目中，检测单位采用地质雷达对衬砌混凝土进行电磁波评估，检测过程中，雷达发射高频电磁波，分析回波信号获取衬砌内部结构信息，部分衬砌区域的电磁波信号存在明显畸变，经进一步分析发现该区域含水率过高，推测混凝土强度下降，后续通过回弹法验证，确实发现该区域混凝土强度偏低且存在碳化问题，基于检测结果，养护单位采取了表面防渗措施，显著提升了结构稳定性，电磁波检测能有效补充声学方法在复杂环境下的不足，为隧道衬砌强度评估提供了新的思路。

（四）多参数智能诊断

多参数智能诊断是近年来结合人工智能、大数据、无损检测技术的新兴方法，其核心思想是将回弹值、超声波速、电磁波信号等多源数据进行综合分析，利用机器学习、数据融合算法建立预测模型，从而实现对混凝土衬砌强度的智能化诊断，与传统单一参数评估不同，该方法能够充分利用多维信息，提高检测精度，并可实现实时监测。在四川雅西高速隧道的长期监测项目中，科研团队部署了多种传感器设备，持续采集衬砌混凝土的回弹数据、声波传播特性、湿度温度等参数，通过构建基于神经网络的预测模型，系统能够自动识别异常变化趋势，提前预警潜在强度劣化问题，实际运行中，该系统成功预测并定位了某隧道段落的强度下降区域，经人工复核与取芯验证，结果与预测高度吻合，该方法不仅提高了检测效率，还为隧道养护提供了动态管理的新模式，多参数智能诊断将成为未来公路隧道衬砌强度检测的主要发展方向，推动隧道安全管理迈向智能化。

三、结语

公路隧道混凝土衬砌强度的无损检测技术在保障隧道运营安全、延长结构寿命和降低维护成本方面发挥着不可替代的作用，通过超声回弹联合检测、声波透射成像、电磁波强度评估等方法，能够从不同角度对衬砌强度进行科学评估，既提升了检测的准确性，也为隧道养护决策提供了坚实的数据支持，这些技术已取得良好成效，不仅解决了传统破坏性试验的局限性，还推动了隧道检测向智能化、信息化发展，随着人工智能与大数据的进一步融合，无损检测技术将不断拓展，成为公路隧道全寿命周期管理的重要支撑手段。

参考文献：

[1] 张闻博,温书亿,邓一三,等.喷射混凝土早期强度无损检測技术试验研究[J].现代隧道技术, 2024, 61(S01):745-750.

[2] 张国英.隧道二衬混凝土纵向连续灌注施工工艺应用研究[J].科技创新与应用,2025(10).

[3] 吴文丰. 无损检测方法在单壳隧道衬砌中的实际应用[J]. 建筑机械,2023(4):139-143.