公路隧道襯砌裂縫檢測與治理方案分析

徐小勇

中大檢測（湖南）股份有限公司義烏分公司 浙江義烏 322000

隧道襯砌必須有足夠的強(qiáng)度、耐久性和一定的抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性。實(shí)際施工中，襯砌質(zhì)量缺陷時(shí)有發(fā)生，勢必對襯砌結(jié)構(gòu)功能的實(shí)現(xiàn)產(chǎn)生不良影響。本文結(jié)合在建公路隧道項(xiàng)目，介紹了隧道襯砌常見的缺陷類型，分析了導(dǎo)致襯砌常見缺陷的原因，提出了預(yù)防隧道襯砌缺陷發(fā)生的措施[1]。

1 公路隧道的病害檢測與評估

地震、水害、火災(zāi)等常見災(zāi)害造成的隧道結(jié)構(gòu)表觀損傷主要有凈空侵限、開裂、滲漏水、掉塊等，內(nèi)在損傷主要有結(jié)構(gòu)混凝土強(qiáng)度降低、背后脫空、鋼架扭曲變形等。針對災(zāi)后隧道結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的損傷，必須建立表觀與物探相結(jié)合的快速檢測方法和健康狀態(tài)的檢測快速評估體系，才能及時(shí)、合理地確定災(zāi)后隧道結(jié)構(gòu)的修復(fù)和整治措施。公路隧道的災(zāi)害檢測方法，按檢測原理的不同可分為物探檢測方法和非物探檢測方法，按對檢測對象損害與否可分為無損檢測方法和破損性檢測方法。不同的檢測方法有各自不同的優(yōu)缺點(diǎn)與適用性，在災(zāi)害檢測中利用多種檢測方法進(jìn)行綜合檢測，才能徹底調(diào)查清楚公路隧道內(nèi)的災(zāi)害分布，為隧道整治提供有效依據(jù)。

地質(zhì)雷達(dá)法。地質(zhì)雷達(dá)法是通過發(fā)射高頻電磁波，檢測反射回來的信號來判斷隧道襯砌質(zhì)量的一種普遍使用的隧道襯砌缺陷檢測方法。經(jīng)過多年的發(fā)展，已成為了成熟、便捷的襯砌檢測方法。地質(zhì)雷達(dá)法檢測設(shè)備一般由主機(jī)、連接線及天線組成，檢測時(shí)僅需將天線緊貼襯砌表面沿檢測測線方向移動即可。利用地質(zhì)雷達(dá)對隧道襯砌進(jìn)行檢測，可調(diào)查隧道襯砌及仰拱的密實(shí)情況、空洞分布、厚度及鋼筋分布等參數(shù)[2]。

（1）地質(zhì)雷達(dá)對隧道混凝土密實(shí)度的檢測。澆筑隧道混凝土構(gòu)件時(shí)，必須對混凝土進(jìn)行振搗，消除混凝土中的氣泡，提高其密實(shí)度。若混凝土振搗不到位或混凝土中摻雜了其他雜質(zhì)、異物，則會導(dǎo)致隧道混凝土不密實(shí)，此時(shí)雷達(dá)剖面上會出現(xiàn)不規(guī)則的強(qiáng)反射。

（2）地質(zhì)雷達(dá)對隧道襯砌空洞的檢測。隧道施工過程中，若拱頂混凝土澆筑未灌滿或襯砌背后回填注漿不到位，則極易造成隧道襯砌混凝土出現(xiàn)脫空或空洞。此時(shí)雷達(dá)剖面會出現(xiàn)明顯的強(qiáng)反射信號，三振相(瞬時(shí)相位頻率振幅)明顯發(fā)生變化。需要注意的是，當(dāng)襯砌內(nèi)部的鋼筋背后存在脫空時(shí)，脫空在雷達(dá)剖面中的反射會被鋼筋層的反射嚴(yán)重干擾。此時(shí)僅能從振幅強(qiáng)度與微弱的反射界面來辨識脫空的存在，且很難定量判定。

（3）地質(zhì)雷達(dá)對隧道鋼筋、鋼架分布的檢測。襯砌內(nèi)部鋼筋的雷達(dá)響應(yīng)判定特征為連續(xù)的小雙曲線形反射信號。鋼架的雷達(dá)響應(yīng)判定特征為分散的月牙型強(qiáng)反射信號。根據(jù)以上的響應(yīng)特征，可通過雷達(dá)檢測剖面來判識鋼筋與鋼架的位置分布，有效檢查施工中是否按照設(shè)計(jì)要求布設(shè)鋼筋與鋼架。

2 預(yù)防措施

2.1 改進(jìn)初期支護(hù)斷面測量

將傳統(tǒng)的斷面測量儀萊卡全站儀替換為新型Trimbies×10掃描儀，該掃描儀可實(shí)現(xiàn)三維影像掃描，通過縱向全斷面連續(xù)掃描，更全面更準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)噴射混凝土不平整的缺陷，并及時(shí)補(bǔ)噴，為后續(xù)二次襯砌施工提供平整初期支護(hù)面，有效減少因初期支護(hù)不平整引起的二次襯砌脫空及空洞缺陷。

2.2 規(guī)范防水板鋪設(shè)施工

防水板施工松緊應(yīng)留有余量，實(shí)鋪長度與初期支護(hù)基面弧長的比值可為10∶8，同時(shí)防水板固定點(diǎn)間距在拱部應(yīng)加密，可為0.5-0.8m，邊墻可為0.8-1.0m，且呈梅花形排列，并在基面凹凸較大處增加固定點(diǎn)。

2.3 優(yōu)化二次襯砌混凝土施工

由于拱頂部位的特殊性，5座隧道拱頂部位缺陷發(fā)生率占缺陷總數(shù)量的63%，并且脫空是拱頂部位的主要缺陷，因此，合理設(shè)計(jì)沖頂混凝土的配合比及做好施工控制尤為重要。①《自密實(shí)混凝土應(yīng)用技術(shù)規(guī)程》的要求，水粉比控制在0.80-1.15，單位體積粉體量控制在0.16-0.23，單位體積漿體量控制在0.32-0.40。②適當(dāng)提高粉煤灰摻量，大量試驗(yàn)資料研究表明，粉煤灰有“微粒效應(yīng)”“活性效應(yīng)”“減水效應(yīng)”及“界面效應(yīng)”，可以明顯改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土可泵性、密實(shí)性。③機(jī)制砂中石粉含量控制在15%-20%。有關(guān)試驗(yàn)研究也表明，機(jī)制砂中的石粉可以完善混凝土顆粒級配，增加漿體數(shù)量，改善工作性。同時(shí)，合理布置二次襯砌模板臺車開窗數(shù)量，規(guī)范振搗，避免漏振、過振等，也是保證二次襯砌施工質(zhì)量的有效措施。

2.4 地質(zhì)雷達(dá)探測精度

采用地質(zhì)雷達(dá)對襯砌和隧底檢測的精度與雷達(dá)系統(tǒng)的分辨率密切相關(guān)。理論上分辨率取決于雷達(dá)波的脈沖寬度（對應(yīng)天線中心頻率）與檢測目標(biāo)的埋置深度。在一定的中心頻率下，分辨率受頻帶寬度影響，頻帶寬度又受到天線制造工藝的影響。分辨率可分為垂直分辨率和橫向分辨率。垂直分辨率決定對地層厚度、空洞垂向深度等垂向尺寸的量測精度；橫向分辨率決定對空洞縱向長度、仰拱縱向裂損長度等縱向尺寸的量測精度[3]。

3 結(jié)語

保證襯砌質(zhì)量，減少襯砌缺陷，是工程界持續(xù)研究和探討的課題。導(dǎo)致隧道缺陷的原因繁多而復(fù)雜，本文分析了導(dǎo)致隧道襯砌空洞、脫空、不密實(shí)缺陷的主要原因，提出了預(yù)防措施，通過實(shí)際工程應(yīng)用，驗(yàn)證了預(yù)防措施能有效改善隧道襯砌質(zhì)量，對確保鐵路運(yùn)營安全具有重要意義。