近年来,我国高速公路、高速铁路和城市轨道交通事业建设发展迅速、规模庞大,建设工程质量直接关系整个项目寿命期的安全运营,隧道作为上述工程的重要组成部分,其建设规模和投资在整个项目中均占有了相当大的比重。衬砌作为隧道的主要受力结构,决定着隧道的后期能否安全运营。隧道施工时,由于受诸多因素影响,隧道衬砌可能会存在诸多工程质量隐患,如初支钢拱架、钢格栅和二衬钢筋间距大于设计要求,二衬混凝土不密实、厚度不够、脱空等质量缺陷。在隧道工程质检验收中,衬砌部分涉及的检查项目数量占绝对比例,对隧道质量检验验收是否合格的重要性不言而喻。隧道衬砌全部为隐蔽工程检查项目,过去衬砌质量检查主要是在工程施工时靠传统的人工目测、尺量等方法同步进行,全凭施工单位的质检人员和监理工程师的责任心作保障。事后监督检查只能用钻孔取芯、压水测试等破坏性试验对局部的部分项目进行,且如钢筋间距等项目并没有相应的方法进行检测,不能全面反映隧道工程质量水平,难以作出客观公正、可信可靠的质量评价。
一、隧道工程审计面临的问题和关注点
笔者在高速公路审计过程中发现,隧道工程衬砌质量,不但涉及项目运营安全,对工程造价和项目投资的影响也不可小视。审计发现,施工单位较为普遍通过加大隧道工程钢拱架和钢筋间距,实现偷工减料、谋取非法利益。由于隧道工程大部分工程细目属于隐蔽工程,具有覆盖后难于核实的特点,是对工程审计工作的挑战,也是工程审计领域的一个难点,一直为工程审计人员所困惑。如何准确核实隧道工程量?是广大工程审计人员必须面对的难题。审计人员根据隧道工程特点,结合审计要点、目标、理念和思路,提出了不同于工程建设过程检测的审计检测要求。对隧道审计检测要求主要体现:一是初支钢拱架、钢筋施工间距与设计要求的符合性;二是对仰拱厚度与设计要求的符合性。
二、理论依据与工作原理
1926年,德国人Husenbeck根据电磁波在不同介电常数的介质界面产生反射,首次提出利用脉冲技术确定地下目标的思路,奠定了地质雷达工作的物理基础。到上个世纪70年代后期,随着电子技术的发展,地质雷达在物理探测中得到更大的应用。90年代以来,由于大量国外仪器的引进,我国在地质勘查、考古、无损检测(金属探伤等)和建筑结构检测等得到广泛的应用。地质雷达探测作为一种新的无损检测方法,相对于传统的目测、钻孔取芯、压水测试和钻孔声波等方法,具有无损性、高效便捷和抗干扰能力强等优点。近年在工程建设领域内,地质雷达检测技术在隧道施工过程中使用较为广泛,检查衬砌是否符合设计要求、衬砌有无缺陷等情况,通过该技术可以反映衬砌混凝土密实性、厚度、脱空现象等,对施工过程的质量控制起到了良好的作用。地质雷达检测技术审计应用于投资审计领域,主要利用查清工程对象表观之下隐藏的实际情况,用于解决隐蔽工程事后难于核实工程量的问题。是工程建设领域内的应用技术在审计领域的再次应用。
地质雷达是采用无线电波检测地下介质分布和对不可见目标体或地下界面进行扫描,以确定其内部结构形态或位置的电磁技术。其工作原理为高频电磁波以宽频带脉冲形式通过发射天线发射,经目标体反射或透射,被接受天线所接收。高频电磁波在介质中传播时,其路径、电磁场强度和波形将随所通过介质的电性质及集合形态而变化,由此通过对时域波形的采集、处理和分析,可确定地下界面或目标体的空间位置或结构状态。探地雷达具有高分辨率、无损性、高效率、抗干扰能力强等特点。检测采用剖面法,即发射天线(T)和接收天线(R)以固定间距沿测线同步移动的测量方式,其结果可用探地雷达时间剖面图表示,其中横坐标记录了天线在地表的位置,纵坐标为反射波双程走时,表示雷达脉冲从发射天线出发经地下界面反射回到接收天线所需的时间。这种记录能准确描述测线下方各反射界面的形态。其工作原理如图1。
为保证时间剖面上各测点的位置与实际检测里程位置相对应,在隧道边墙上每5或10米作一个标记,标注里程以供核对。在数据处理过程中,根据标记和记录的起始里程进行分析处理。
衬砌界线的判释:混凝土衬砌、喷射混凝土与围岩(或其间空区中的空气)有明显的介电常数差,因此在时间剖面图上,衬砌底面和岩石之间有明显的界线。喷射混凝土与模筑混凝土衬砌介电常数有差别,但不是很大,它们之间若接触很好或粘结,则可能没有明显的反射波或仅有微弱的反射波。
在原始数据按图2流程处理后,得到时深剖面图(图3),然后进行分析得到检测结果。
三、实施方法与操作步骤
下面以某两条高速公路项目竣工决算审计为例说明整个操作步骤,笔者隐去实际名称代以A项目和B项目。
步骤一:根据审计目标确定检测实施规划。A项目竣工决算审计和B项目竣工决算审计同为竣工决算审计,但其设计车道数不同,A项目为双向六车道,B项目为双向四车道,隧道衬砌结构设计不同,因此审计的关注点是不一样的。A项目竣工决算审计工作的重点在于二衬环向钢筋的工程量和隧底仰拱厚度的工程量,B项目竣工决算审计审计工作的重点在于初期支护内部钢支撑工程量的核实。由于审计的关注点不同,测线的布置也不同,A项目竣工决算审计则需要在边墙布设2条测线,隧底布设4条测线,B项目竣工决算审计工作仅需在边墙布设2条测线即可。