根據(jù)《隧道襯砌質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)技術(shù)規(guī)程（T/CSPSTC 55-2020）》,、《公路隧道檢測(cè)規(guī)程（T/CECS G-J60-2020）》,、《鐵路隧道襯砌質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)規(guī)程（TB10223-2004）》等標(biāo)準(zhǔn)文件的指示，在隧道建設(shè)過(guò)程中需要對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè),。
合格的隧道襯砌包括:
開(kāi)挖斷面達(dá)到設(shè)計(jì)要求,；
初期支護(hù)數(shù)量達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),；
圍巖、初噴混凝土,、二襯混凝土間結(jié)合緊密等,。
但在實(shí)際情況中，大部分隧道襯砌總有各種各樣的問(wèn)題,，如：空洞,、脫空、不密實(shí)以及鋼筋缺失等,，難以滿足上述合格標(biāo)準(zhǔn),。空洞和不密實(shí)主要出現(xiàn)在隧道各結(jié)構(gòu)的內(nèi)部,，脫空則主要在連接部位,。
探地雷達(dá)，可以有效檢測(cè)隧道圍巖,、初支,、二襯以及仰拱等結(jié)構(gòu)的混凝土層厚度、鋼筋網(wǎng)分布以及內(nèi)部缺陷等問(wèn)題,。
上述缺陷在雷達(dá)圖像上的主要表征有：
不密實(shí)：襯砌界面的強(qiáng)發(fā)射信號(hào)同相軸呈繞射弧形,，且不連續(xù)，較分散[1],。
脫空：出現(xiàn)多次反射,，電磁波同相軸呈弧形，相位與相鄰道發(fā)生錯(cuò)斷,，振幅明顯增強(qiáng)[1],。
空洞：襯砌界面反射信號(hào)強(qiáng)，三振相明顯,，在其下部仍有強(qiáng)反射界面信號(hào),，兩組信號(hào)時(shí)程差較大[1]。
不密實(shí) 脫空 空洞
隧道襯砌常見(jiàn)缺陷及雷達(dá)檢測(cè)圖示
- 圍巖 -
1. 光爆效果不好造成的空洞
光面爆破控制不好,，導(dǎo)致超挖,、欠挖現(xiàn)象頻繁出現(xiàn)，隧道斷面出現(xiàn)鋸齒狀的起伏,。雷達(dá)圖像上部顯示脫空,，空洞規(guī)模小且不連續(xù)[3]。
初支和圍巖間空洞的雷達(dá)圖[3]
2. 超挖回填造成的不密實(shí)缺陷
當(dāng)隧道的超挖尺寸過(guò)大時(shí),，若通過(guò)灌漿法或干砌法,，進(jìn)行片石而非同級(jí)混凝土回填，則容易出現(xiàn)片石間空隙未被混凝土填滿的現(xiàn)象,，最終造成不密實(shí)缺陷,。下圖為片石回填不密實(shí)的雷達(dá)圖像,，襯砌設(shè)計(jì)厚度55cm，檢測(cè)厚度50cm,，混凝土厚度沒(méi)有達(dá)到設(shè)計(jì)要求,。背后混凝土不密實(shí)[3]。
片石回填不密實(shí)的雷達(dá)圖[3]
3. 大塌方或大溶洞形成的空洞
塌方是開(kāi)挖時(shí)出現(xiàn)較大面積坍落的現(xiàn)象,，一般沿隧道中線方向延續(xù)長(zhǎng)度在2m以上,，有時(shí)可長(zhǎng)至10米，較大溶洞的尺寸還要大于塌方[3],。下圖是拱部溶洞經(jīng)過(guò)處理后的雷達(dá)圖像,，由于采用鋼筋混凝土加固，雷達(dá)信號(hào)出現(xiàn)強(qiáng)烈反射波組,，檢測(cè)到襯砌混凝土后面有空洞,，深度達(dá)到2.4m以上[3]。
襯砌背后溶洞的雷達(dá)圖[3]
4. 塌方回填造成的不密實(shí)缺陷
對(duì)小規(guī)模塌方（坍高1m左右）的處理要求和超挖相同-用漿砌片石填充,，要求片石豎向擺放,，用擠漿法施工，保證沙漿飽滿,；禁止片石橫向擱置或用灌漿法,、干砌法施工，否則片石間空隙不能填充混凝土,，會(huì)造成不密實(shí)缺陷,。
下圖所示是小規(guī)模塌方處回填片石的圖像。襯砌設(shè)計(jì)厚度45cm,，檢測(cè)混凝土厚度55cm,，混凝土厚度達(dá)到設(shè)計(jì)要求。背后回填片石沙漿基本飽滿,，局部片石間存在少量空隙[3]。
塌方回填片石后的雷達(dá)圖[3]
5. 小溶洞
小溶洞的處理方法和塌方類(lèi)似,，雷達(dá)圖像特征基本相同,。較大溶洞一般采用噴錨支護(hù)，以穩(wěn)定溶洞處的巖體,，再用漿砌片石回填洞穴,。如下左圖所示，是溶洞回填后的雷達(dá)圖像[3],。
隱伏溶洞指在設(shè)計(jì)和施工過(guò)程中都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的溶洞,。如果隧道圍巖水量豐富或有水腐蝕時(shí)，會(huì)逐漸發(fā)展成滲水,、漏水等病害,，在北方冬季還會(huì)形成凍害,。下方右圖中，襯砌背后清晰地反映出隱伏溶洞的位置,。該段襯砌混凝土設(shè)計(jì)厚度30cm,溶洞處在施工時(shí)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有溶蝕現(xiàn)象,，采用了鋼拱架加固，襯砌界面反射強(qiáng)烈,。檢測(cè)出溶洞長(zhǎng)度約5m,深度1.2~2.4m[3],。
溶洞回填片石雷達(dá)圖[3] 隱伏溶洞雷達(dá)圖[3]
- 初期支護(hù) -
初期支護(hù)一般有噴射混凝土、噴射混凝土加錨桿,、噴射混凝土錨桿與鋼架聯(lián)合支護(hù)等形式,。
國(guó)內(nèi)某隧道現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)初支
初期支護(hù)和二襯混凝土共同承擔(dān)隧道荷載。噴射混凝土厚度一般在5~25cm左右,，二襯混凝土一般在30cm以上,。由于隧道襯砌檢測(cè)一般安排在二襯完成之后，如果二者之間沒(méi)有空隙,，檢測(cè)的混凝土厚度是噴射混凝土和二襯混凝土的綜合厚度,；如果二者之間存在空隙，檢測(cè)的混凝土厚度則是二襯混凝土的厚度,。噴射混凝土的厚度可以通過(guò)分析鋼筋網(wǎng),、格柵拱架以及襯砌背后脫空等缺陷的特征來(lái)綜合判定。
準(zhǔn)確檢測(cè)噴射混凝土厚度要在二襯混凝土施工前進(jìn)行,，噴射混凝土厚度一般小于25cm,。V級(jí)圍巖、局部IV級(jí)圍巖或大的塌方,、溶洞段,，作為初期支護(hù)的鋼筋網(wǎng)或鋼拱架，需要對(duì)其數(shù)量和位置進(jìn)行檢測(cè),。
國(guó)內(nèi)某隧道現(xiàn)場(chǎng)圖像
國(guó)內(nèi)某隧道雷達(dá)圖（部分）
通過(guò)軟件,，可實(shí)現(xiàn)多條探地雷達(dá)檢測(cè)路線的立體式成像。
初支缺陷的圖像特征
如下雷達(dá)圖像,，顯示出中部鋼筋網(wǎng)背后漿砌回填片石不夠,，存在空洞；右側(cè)鋼筋網(wǎng)缺失,，襯砌背后存在空洞[3],。
初支的空洞、鋼筋網(wǎng)缺失[3]
下圖顯示出,，鋼筋網(wǎng)在中間錯(cuò)斷,，左側(cè)鋼筋網(wǎng)突起位置襯砌混凝土厚度15cm,鋼筋網(wǎng)背后沒(méi)有空洞，該段設(shè)計(jì)襯砌厚度42cm,屬于嚴(yán)重欠挖缺陷[3]。
初支的空洞,、鋼筋網(wǎng)缺失[3]
- 二襯 -
防水層：復(fù)合式襯砌結(jié)構(gòu)的防水層,，鋪設(shè)在初支與二襯之間，包括無(wú)紡布和防水板,。無(wú)紡布通常采用土工織物,，起緩沖、濾水和導(dǎo)水作用,；防水板通常采用高分子防水卷材,，包括EVA、ECB,、PE等,。幅寬一般為2～4m，厚度在1.0～2.0mm,。耐刺穿性,、柔性、耐久性好,。
國(guó)內(nèi)某隧道防水板現(xiàn)場(chǎng)圖示
二襯
在復(fù)合式襯砌中,，二襯承擔(dān)少量圍巖變形荷載，是對(duì)初期支護(hù)的補(bǔ)充加強(qiáng),。二襯通常采用模筑混凝土或鋼筋混凝土,，厚度范圍在30mm~60mm。
新加坡CET隧道現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)
加坡CET隧道檢測(cè)結(jié)果（部分）
二襯常見(jiàn)缺陷問(wèn)題
1.輸送混凝土不當(dāng),，襯砌中形成空洞
在拼裝臺(tái)車(chē)襯砌的隧道中,，由于人工輸送混凝土不當(dāng)，襯砌中形成空洞,?？斩匆话惚憩F(xiàn)出連續(xù)性，且縱向尺寸大[3],。
下圖所示是襯砌中出現(xiàn)空洞的雷達(dá)圖像,，二襯混凝土厚度30cm，最薄處混凝土厚度10cm,，空洞豎向尺寸最大達(dá)到50cm[3],。
砌端頭空洞雷達(dá)圖像[3]
2. 擋頭模板位置處的空洞
在泵送混凝土襯砌時(shí)，兩個(gè)襯砌循環(huán)的襯砌連接處,，后一循環(huán)的擋頭模板位置形成空洞[3]。如下圖空洞形成的示意圖,，其雷達(dá)圖清晰地反映了分界處兩側(cè)的襯砌狀態(tài)[3],。
空洞形成示意圖[3]
擋頭模板空洞雷達(dá)圖[3]
3. 鋼筋混凝土
IV級(jí)圍巖、V圍巖、隧道洞口以及特殊段落需要設(shè)置鋼筋混凝土襯砌,。下圖是鋼筋混凝土襯砌的鋼筋分布示意圖[3],。
鋼筋混凝土襯砌的鋼筋分布示意圖[3]
下圖是二襯中鋼筋網(wǎng)的雷達(dá)圖像。圖中右側(cè)襯砌混凝土中由于存在鋼筋造成強(qiáng)烈反射,，信號(hào)反應(yīng)明顯,。左側(cè)素混凝土襯砌設(shè)計(jì)厚度42cm，襯砌混凝土與圍巖界面清晰,。兩段不同襯砌的分界面十分明顯[3],。
襯砌中鋼筋網(wǎng)分布[3]
- 隧道仰拱 -
仰拱是設(shè)置在隧道底部的反向拱形結(jié)構(gòu)，主要用于抵御底部圍巖壓力,、防止襯砌沉降,，與二次襯砌構(gòu)成環(huán)狀整體，增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,。仰拱一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),，厚度在40-65mm。
隧道結(jié)構(gòu)示意圖
隧道仰拱鋼筋鋪設(shè)
現(xiàn)場(chǎng)雷達(dá)監(jiān)測(cè)圖 隧道監(jiān)測(cè)結(jié)果雷達(dá)圖（部分）
結(jié)果顯示,，開(kāi)挖深度達(dá)不到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn),，仰拱深度偏小[3]。
隧道仰拱空洞,、不密實(shí)[3]
參考文獻(xiàn)
[1] TB 10223-2004,鐵路隧道襯砌質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)規(guī)程[S].
[2] 賀建輝 李又云 秦世偉. 隧道二襯雷達(dá)檢測(cè)常見(jiàn)缺陷圖及形成原因[J]. 山西建筑,，2012，38(32)：196-197.
[3] 張雋 趙年全 白國(guó)峰 主編.探地雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)與管理[M]. 長(zhǎng)春：吉林大學(xué)出版社,，2020.10：56-63
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