根據(jù)《隧道襯砌質(zhì)量無損檢測技術(shù)規(guī)程（T/CSPSTC 55-2020）》、《公路隧道檢測規(guī)程（T/CECS G-J60-2020）》,、《鐵路隧道襯砌質(zhì)量無損檢測規(guī)程（TB10223-2004）》等標準文件的指示,，在隧道建設(shè)過程中需要對隧道襯砌結(jié)構(gòu)的施工質(zhì)量進行檢測。
合格的隧道襯砌包括:
但在實際情況中,，大部分隧道襯砌總有各種各樣的問題，如：空洞,、脫空,、不密實以及鋼筋缺失等，難以滿足上述合格標準,。空洞和不密實主要出現(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，可以有效檢測隧道圍巖,、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)部缺陷等問題,。
上述缺陷在雷達圖像上的主要表征有：
不密實：襯砌界面的強發(fā)射信號同相軸呈繞射弧形,，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)生錯斷,，振幅明顯增強[1],。
空洞：襯砌界面反射信號強，三振相明顯,，在其下部仍有強反射界面信號,，兩組信號時程差較大[1]。
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,。雷達圖像上部顯示脫空,，空洞規(guī)模小且不連續(xù)[3]。
2. 超挖回填造成的不密實缺陷
當隧道的超挖尺寸過大時,，若通過灌漿法或干砌法,，進行片石而非同級混凝土回填，則容易出現(xiàn)片石間空隙未被混凝土填滿的現(xiàn)象,，最終造成不密實缺陷,。下圖為片石回填不密實的雷達圖像，襯砌設(shè)計厚度55cm,，檢測厚度50cm,，混凝土厚度沒有達到設(shè)計要求,。背后混凝土不密實[3]。
3. 大塌方或大溶洞形成的空洞
塌方是開挖時出現(xiàn)較大面積坍落的現(xiàn)象,，一般沿隧道中線方向延續(xù)長度在2m以上,，有時可長至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)過處理后的雷達圖像,，由于采用鋼筋混凝土加固，雷達信號出現(xiàn)強烈反射波組,，檢測到襯砌混凝土后面有空洞,，深度達到2.4m以上[3]。
襯砌背后溶洞的雷達圖[3]
4. 塌方回填造成的不密實缺陷
對小規(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,，會造成不密實缺陷,。
下圖所示是小規(guī)模塌方處回填片石的圖像。襯砌設(shè)計厚度45cm,，檢測混凝土厚度55cm,，混凝土厚度達到設(shè)計要求。背后回填片石沙漿基本飽滿,，局部片石間存在少量空隙[3],。
5. 小溶洞
小溶洞的處理方法和塌方類似，雷達圖像特征基本相同,。較大溶洞一般采用噴錨支護,，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圖像[3]。
隱伏溶洞指在設(shè)計和施工過程中都沒有發(fā)現(xiàn)的溶洞,。如果隧道圍巖水量豐富或有水腐蝕時,，會逐漸發(fā)展成滲水、漏水等病害,，在北方冬季還會形成凍害,。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)計厚度30cm,溶洞處在施工時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)有溶蝕現(xiàn)象,，采用了鋼拱架加固,，襯砌界面反射強烈。檢測出溶洞長度約5m,深度1.2~2.4m[3],。
初期支護一般有噴射混凝土,、噴射混凝土加錨桿,、噴射混凝土錨桿與鋼架聯(lián)合支護等形式。
國內(nèi)某隧道現(xiàn)場檢測初支
初期支護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,。由于隧道襯砌檢測一般安排在二襯完成之后,，如果二者之間沒有空隙,，檢測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綜合判定,。
準確檢測噴射混凝土厚度要在二襯混凝土施工前進行，噴射混凝土厚度一般小于25cm,。V級圍巖,、局部IV級圍巖或大的塌方、溶洞段,，作為初期支護的鋼筋網(wǎng)或鋼拱架,，需要對其數(shù)量和位置進行檢測。
通過軟件,，可實現(xiàn)多條探地雷達檢測路線的立體式成像,。
GPR-slice 處理雷達數(shù)據(jù)
初支缺陷的圖像特征
如下雷達圖像，顯示出中部鋼筋網(wǎng)背后漿砌回填片石不*,，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)背后沒有空洞,，該段設(shè)計襯砌厚度42cm,屬于嚴重欠挖缺陷[3]。
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，包括無紡布和防水板,。無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。
二襯
在復(fù)合式襯砌中,，二襯承擔(dān)少量圍巖變形荷載,，是對初期支護的補充加強。二襯通常采用模筑混凝土或鋼筋混凝土,，厚度范圍在30mm~60mm,。
二襯常見缺陷問題
1.輸送混凝土不當，襯砌中形成空洞
在拼裝臺車襯砌的隧道中,，由于人工輸送混凝土不當,，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到50cm[3],。
2. 擋頭模板位置處的空洞
在泵送混凝土襯砌時,，兩個襯砌循環(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,，其雷達圖清晰地反映了分界處兩側(cè)的襯砌狀態(tài)[3]。
IV級圍巖,、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)的雷達圖像,。圖中右側(cè)襯砌混凝土中由于存在鋼筋造成強烈反射，信號反應(yīng)明顯。左側(cè)素混凝土襯砌設(shè)計厚度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]。
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,。
結(jié)果顯示,，開挖深度達不到設(shè)計標準，仰拱深度偏小[3],。
