公路隧道二襯厚度檢測方法探討

楊 焜，黃 洋

(中交國通公路工程技術有限公司，河南 南陽 473000)

1 隧道二襯厚度檢測的重要性

按照公路工程質量檢驗評定標準相關規定，全部隧道工程必須在交工驗收合格的情況下才能通車運營，隧道二襯厚度為強制指標，且厚度整體合格率超過90%的條件下才能通過驗收。目前，在隧道二襯厚度檢測中，常用的檢測方法包括鉆孔法、激光斷面儀法、地質雷達法等，鉆孔取芯、開挖取樣等傳統的施工質量檢測法具有一定破壞性，對于防水要求較為嚴格的隧道工程而言影響較大。

地質雷達檢測是一種無損、高效、便捷的檢測方法，將其用于隧道二襯厚度檢測，檢測效果比較理想，可達到指導施工的目的。但是隧道二襯混凝土布設雙層鋼筋網結構的情況下，勢必會影響地質雷達檢測的準確率。由于鋼筋自身具有較大電導率，將會屏蔽掉雷達接受天線獲得深層電磁波的反射信號，覆蓋住二襯的層位信息。因此，當隧道配置雙層鋼筋網時，可結合實際情況，采用地質雷達法與鉆孔法結合的方法進行檢測，從而根據各檢測合格率準確計算出隧道整體的二襯厚度。

2 地質雷達法的基本原理

公路探地雷達系統主要組成部分包括主機、天線及配套的軟件等。在地質雷達檢測中，通過天線發射高頻寬帶脈沖電磁波，依據電磁波的傳播特點，當其接觸到不同介點屬性的分界面時，將會發生反射，同時，伴隨所通過介質的介電特性、幾何形態等反射波的路徑、電磁場強度等均會隨之改變，而接收天線將全部接收這些反射波的變化。隨后利用A/D轉換卡轉換脈沖電磁波信號，轉成數字信號并向雷達主機傳送，經電腦采集軟件向硬盤內保存相關數據信息。最后利用數據處理軟件，將反射回波的雙程走時、波速、幅度等信息進行處理，獲取直觀、形象的連續雷達灰度剖面圖。按照同相軸或等灰線等，對反射界面的位置、結構物厚度、空洞部位等進行準確判斷。

在檢測隧道二襯厚度過程中，在混凝土表面粘貼雷達天線并拖動，經天線發射的高頻脈沖電磁波進入混凝土內，當電磁波與混凝土內鋼筋或脫空部位相遇后，基于材料介電常數的不同，電磁波會發生反射作用，并由天線完全接收，經天線定位系統確定反射體的準確位置。一般來講，在雷達圖上脫空缺陷部位可由反射系數的變換表現出來，不同交界面之間的反射系數可由下公式計算：

其中，交界面之間不同介質的介電常數可由ε1、ε2表示。

若二襯混凝土內存有脫空部位，不管是水或空氣，均會和成型后的混凝土介電常數存在較大差異，將大幅增加分界面處的反射波強度，進而可直接在雷達圖上找出脫空位置，并獲取脫空深度、范圍等信息。

3 鉆孔法的基本原理

作為一種傳統的檢測方法，鉆孔法適應性強。檢測時可在指定位置通過普通沖擊鉆在與隧道二襯垂直的表面進行鉆孔施工，待鉆深達到規定要求后，通過高清內窺鏡進行孔位內部情況觀測，詳細檢查二襯是否被鉆穿，隨后用卷尺進而二襯厚度、脫空厚度測定，當二襯孔位底部均勻、整齊，則表明為鉆穿；當二襯孔位底部存有松散碎石等情況，則表明已將二襯鉆穿。因此，在鉆進時，必須合理控制鉆孔深度，當接近設計厚度時，應減緩鉆進速度，要在保證鉆穿二襯混凝土的基礎上，還要防止防水板被打穿。

4 工程概況

4.1 案例分析

某隧道工程位于低山地貌區域，隧道出口坡度為40°～50°，為分離式隧道形式，左右線隧道測設線間距約30 m。隧道S-Va、S-Vc、S-Cd級圍巖二襯混凝土設有雙層鋼筋網，526 m為二襯混凝土段落長度，918 m為素混凝土段落長度。在整個長度中，二襯混凝土配有鋼筋網段落占總長度的33%左右，純混凝土二襯段落占66%。基于鋼筋網屬于導電體，將會對雷達電磁波產生屏蔽左右，因此，若單一采用地質雷達法進行隧道二襯厚度檢測，在雷達圖像上二襯混凝土內部情況將無法真實顯現，基于此，決定采用鉆孔法+地質雷達法進行隧道二襯厚度測定。具體施工方案為：按鉆孔量測結果統計二襯混凝土段落的厚度，按雷達檢測數據統計素混凝土段落厚度。此隧道二襯設計參數如表1所示。

表1 隧道二襯設計參數表

4.2 檢測結果分析

當隧道圍巖一般，且隧道進出口及其他段落均配置有雙層鋼筋，在隧道總長度中，配筋總量大于30%，可通過鉆孔法檢測所有配筋段落。對于未配筋段落，則可采用雷達法檢測，隨后結合兩種方法獲取的合格率，利用加權平均法進行計算，公式如下：

其中，隧道二襯厚度總合格率由P表示；雷達檢測厚度合格率由P1表示；鉆孔檢測厚度合格率由P2表示；雷達檢測長度由L1表示；鉆孔檢測代表長度由L2表示。

本隧道工程左右洞配置有鋼筋網的二襯混凝土段落為526 m，可按鉆孔量測結果統計此段落二襯混凝土的厚度；素混凝土段落為918 m，可按雷達檢測數據統計此段落二襯混凝土厚度。結合相關設計標準此隧道配筋二襯厚度實際檢測結果如表2所示。

表2 隧道二襯雷達檢測厚度統計表

在隧道二襯雷達檢測厚度統計當中，左、右洞共設測點550個，合格點數為501個，合格率達到91.1%。具體情況如下。

1)左洞測點共291個，拱頂設97個檢測點，合格點數為86個，合格率為88.7%；左拱腰處設97個測點，合格點數為92個，合格率為94.8%；右拱腰處設97個測點，合格點數為90個，合格率為92.8%，整體左洞合格點數為268個，合格率為92.1%。

2)洞測點共259個，其中拱頂設87個檢測點，合格點數為71個，合格率為81.6%；左拱腰處設85個測點，合格點數為80個，合格率為94.1%；右拱腰處設87個測點，合格點數為82個，合格率為94.3%，整體右洞合格點數為233個，合格率為90.0%。

根據檢測規定，本工程二襯鉆孔抽檢測區為22個，拱頂實測厚度(h)≥0.85d，不合格測區為0，表明此隧道配筋二襯厚度合格率為100%。

根據上述加權平均法進行計算，可得出隧道二襯混凝土厚度的整體合格率如下：

(526×100%+918×91.1%)/(526+918)=94.3%

最終可得，隧道二襯混凝土厚度檢測合格率為94.3%。

5 結語

結合工程實例，闡述了隧道工程二襯厚度檢測的主要方法，地質雷達法是一種高效、快速、便捷的檢測方式，但在隧道二襯配置雙層鋼筋網結構的情況下，勢必會影響地質雷達檢測的準確率。因此，本文綜合多種因素考慮，提出針對隧道不同段落實際情況，采用不同的檢測方法，即隧道工程左右洞配置有鋼筋網的二襯混凝土段落按鉆孔量測結果統計分析，素混凝土段落按雷達檢測數據統計分析。最后根據兩種檢測合格率最終計算出隧道二襯厚度整體合格率。經研究發現，這種檢測方法更高效、快速、準確。