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度、耐久性和一定的抗滲性、抗凍性、抗侵蝕性。實際施工中，襯砌質量缺陷時有發生，勢必對襯砌結構功能的實現產生不良影響。本文結合在建公路隧道項目，介紹了隧道襯砌常見的缺陷類型，分析了導致襯砌常見缺陷的原因，提出了預防隧道襯砌缺陷發生的措施[1]。

1 公路隧道的病害檢測與評估

地震、水害、火災等常見災害造成的隧道結構表觀損傷主要有凈空侵限、開裂、滲漏水、掉塊等，內在損傷主要有結構混凝土強度降低、背后脫空、鋼架扭曲變形等。針對災后隧道結構出現的損傷，必須建立表觀與物探相結合的快速檢測方法和健康狀態的檢測快速評估體系，才能及時、合理地確定災后隧道結構的修復和整治措施。公路隧道的災害檢測方法，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缺點與適用性，在災害檢測中利用多種檢測方法進行綜合檢測，才能徹底調查清楚公路隧道內的災害分布，為隧道整治提供有效依據。

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

（1）地質雷達對隧道混凝土密實度的檢測。澆筑隧道混凝土構件時，必須對混凝土進行振搗，消除混凝土中的氣泡，提高其密實度。若混凝土振搗不到位或混凝土中摻雜了其他雜質、異物，則會導致隧道混凝土不密實，此時雷達剖面上會出現不規則的強反射。

（2）地質雷達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脫空或空洞。此時雷達剖面會出現明顯的強反射信號，三振相(瞬時相位頻率振幅)明顯發生變化。需要注意的是，當襯砌內部的鋼筋背后存在脫空時，脫空在雷達剖面中的反射會被鋼筋層的反射嚴重干擾。此時僅能從振幅強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）地質雷達對隧道鋼筋、鋼架分布的檢測。襯砌內部鋼筋的雷達響應判定特征為連續的小雙曲線形反射信號。鋼架的雷達響應判定特征為分散的月牙型強反射信號。根據以上的響應特征，可通過雷達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計要求布設鋼筋與鋼架。

2 預防措施

2.1 改進初期支護斷面測量

將傳統的斷面測量儀萊卡全站儀替換為新型Trimbies×10掃描儀，該掃描儀可實現三維影像掃描，通過縱向全斷面連續掃描，更全面更準確地發現噴射混凝土不平整的缺陷，并及時補噴，為后續二次襯砌施工提供平整初期支護面，有效減少因初期支護不平整引起的二次襯砌脫空及空洞缺陷。

2.2 規范防水板鋪設施工

防水板施工松緊應留有余量，實鋪長度與初期支護基面弧長的比值可為10∶8，同時防水板固定點間距在拱部應加密，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。

2.3 優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生率占缺陷總數量的63%，并且脫空是拱頂部位的主要缺陷，因此，合理設計沖頂混凝土的配合比及做好施工控制尤為重要。①《自密實混凝土應用技術規程》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適當提高粉煤灰摻量，大量試驗資料研究表明，粉煤灰有“微粒效應”“活性效應”“減水效應”及“界面效應”，可以明顯改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土可泵性、密實性。③機制砂中石粉含量控制在15%-20%。有關試驗研究也表明，機制砂中的石粉可以完善混凝土顆粒級配，增加漿體數量，改善工作性。同時，合理布置二次襯砌模板臺車開窗數量，規范振搗，避免漏振、過振等，也是保證二次襯砌施工質量的有效措施。

2.4 地質雷達探測精度

采用地質雷達對襯砌和隧底檢測的精度與雷達系統的分辨率密切相關。理論上分辨率取決于雷達波的脈沖寬度（對應天線中心頻率）與檢測目標的埋置深度。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 結語

保證襯砌質量，減少襯砌缺陷，是工程界持續研究和探討的課題。導致隧道缺陷的原因繁多而復雜，本文分析了導致隧道襯砌空洞、脫空、不密實缺陷的主要原因，提出了預防措施，通過實際工程應用，驗證了預防措施能有效改善隧道襯砌質量，對確保鐵路運營安全具有重要意義。