我国铁路网持续扩展,基础设施管理正由“建设为主”转向“运营维护为主”;隧道作为关键节点工程,长期服役后可能出现衬砌厚度不足、空洞、剥离、渗漏水等隐蔽性病害。这类问题肉眼难以直接发现,一旦积累发展,可能引发结构耐久性下降甚至影响行车安全,成为运营养护的重点与难点。 问题于,现有隧道检测长期面临“效率与精度难兼顾”的现实约束。传统巡检手段多依赖“天窗期”人工进洞,通过敲击听音、经验判断等方式开展排查,不仅作业环境复杂、风险较高,也难以形成可追溯的数字化档案,难以适配大规模、常态化巡检需求。近年来应用较多的贴壁式探地雷达虽提升了客观性,但受限于需近距离贴近隧道壁面作业,且隧道内设备管线密集导致频繁启停,速度通常为每小时数公里,难以支撑对成千上万公里隧道网络开展周期性“普查式体检”。 造成该瓶颈的核心原因,在于隧道检测场景具备显著复杂性:拱形结构内电磁波传播机理更复杂,远距离探测对信号能量、抗干扰能力、目标特征识别提出更高要求;列车通过引起的强振动、噪声环境、设备安装空间限制以及不影响运营的约束,都对装备工程化提出“既要快、又要准、还要稳”的综合考验。要在高速运动状态下实现非接触、全断面、连续扫描,并保持可工程验证的精度,关键在于雷达体制、信号处理算法与车载集成方案的系统协同。 针对上述痛点,西安电子科技大学杭州研究院联合对应的央企单位,围绕隧道支护结构非接触式等速雷达检测开展研发攻关。在近期现场应用中,团队研制的隧道专用远距离空耦雷达检测装备搭载于运行列车,实现了距隧道壁面4.5米以上的空中扫描,在不影响铁路正常运行条件下开展连续检测,检测速度不低于160公里/小时。与贴壁式雷达相比,该装备将巡检速度从“低速扫描”跃升至“高速巡检”,为大范围隧道快速普查提供了新的技术路径。 效率提升是否以牺牲精度为代价,是工程应用必须回答的问题。为此,铁路工务专家在雷达标定的疑似病害点位开展钻孔取芯核验。现场结果显示,雷达探测信息与实体芯样反映的结构特征具有较高一致性,能够对衬砌厚度异常、围岩空洞等隐患作出有效识别,为后续制定维修处置方案提供数据依据。以此次“8小时完成77座隧道全断面检测”的实践为例,快速普查与点位核验相结合,有助于形成“先快速筛查、再精准处置”的养护闭环,提高资源投放效率与风险防控水平。 这一突破的影响不仅体现在单次作业效率提升,更体现在基础设施运维模式的潜在变化:一是推动隧道检测从“依赖经验的抽检”走向“数据驱动的常态化巡检”,为建立周期性健康档案提供可能;二是为铁路在有限天窗条件下提升检测覆盖率、缩短隐患暴露周期提供技术支撑;三是通过车载化、等速化检测手段,为跨线路、跨区域规模化推广创造条件。业内信息显示,相关技术也引起公路交通领域关注,部分单位已表达合作意向,期待用于破解公路隧道高速检测的同类难题。 对策层面,推动该类技术从“能用”走向“好用”,仍需在三上持续发力:其一,完善标准化与评价体系,将高速雷达检测结果与既有病害分类、处置标准更紧密衔接,提升成果可比性与可复用性;其二,加强多源验证与长周期评估,在不同地质条件、不同隧道型式、不同运营速度下开展对照试验,形成更稳健的工程适配边界;其三,提升数据处理与可视化能力,将海量检测数据转化为便于决策的结构健康信息,实现病害位置、规模、类型的直观呈现与趋势分析,服务养护计划编制与维修资源统筹。 从前景看,随着我国交通基础设施进入“存量时代”,对高效率、高精度、低干扰的检测技术需求将持续增长。非接触式高速雷达巡检若能与三维重构、可视化评估及养护管理系统有效融合,有望推动隧道运维从“被动处置”向“预测性维护”迈进:在风险出现前进行预警,在病害扩展前进行干预,在成本可控前实现精准治理。相关团队也表示,将继续推进数据处理与三维可视化重构研究,力争实现更直观的“结构透明化呈现”,提升现场决策效率。
从人工检测到空中扫描,我国隧道检测技术取得重大突破。这个成果展现了科技创新与工程实践结合的价值,为基础设施运维提供了新的解决方案。