高速公路隧道二襯檢測(cè)技術(shù)研究

黨 丁

中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，陜西 西安 710000

在高速公路隧道二襯檢測(cè)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用階段，相關(guān)人員應(yīng)率先展開(kāi)對(duì)隧道各段的分析勘察工作，結(jié)合鉆孔法與雷達(dá)監(jiān)測(cè)法對(duì)各個(gè)隧道段落進(jìn)行二襯檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)束后結(jié)合各檢測(cè)結(jié)果計(jì)算整個(gè)隧道的二襯厚底合格率。大量實(shí)踐結(jié)果證明，在二襯混凝土路段使用鉆孔法開(kāi)展檢測(cè)工作，并在單一混凝土路段使用雷達(dá)檢測(cè)法開(kāi)展檢測(cè)工作可以獲得最優(yōu)檢測(cè)效果，同時(shí)還能節(jié)約大量的檢測(cè)時(shí)間。

1 高速公路隧道二襯檢測(cè)方法

1.1 雷達(dá)檢測(cè)法

脈沖式雷達(dá)設(shè)備由主機(jī)、發(fā)射部位、信號(hào)接收部位、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部位及顯示屏組成。在開(kāi)展隧道結(jié)構(gòu)厚度檢查工作時(shí)，應(yīng)先操作控制系統(tǒng)發(fā)出額定的電磁脈沖波，該脈沖波經(jīng)過(guò)收發(fā)器調(diào)制和變化后再輸送至信號(hào)發(fā)射裝置，隨后傳播至隧道中。脈沖波在隧道中遇到障礙會(huì)反射，由接收部位接收反射回的信號(hào)，再傳輸給控制系統(tǒng)，將波信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，進(jìn)行加工與儲(chǔ)存處理，最后將分析結(jié)果投放于顯示屏上。脈沖式雷達(dá)設(shè)備的脈沖波可以按照實(shí)際情況調(diào)整發(fā)射頻率，并依照時(shí)間、距離等條件施行間隔發(fā)射。雷達(dá)設(shè)備可以持續(xù)開(kāi)展掃描工作，并快捷準(zhǔn)確地確定鑿孔位置，因此可以更好地針對(duì)問(wèn)題開(kāi)展補(bǔ)救工作，促進(jìn)隧道結(jié)構(gòu)無(wú)痕檢查的發(fā)展，從而為高速公路隧道結(jié)構(gòu)檢測(cè)提供更優(yōu)的檢測(cè)方法。

雖然雷達(dá)檢測(cè)法在實(shí)際建設(shè)階段中具有經(jīng)濟(jì)直觀(guān)的特點(diǎn)，且廣泛應(yīng)用于隧道檢測(cè)工作中，但是在作業(yè)過(guò)程中因電磁波的一些特質(zhì)和隧道結(jié)構(gòu)的具體情況，操作階段仍會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題。從隧道二襯檢測(cè)的角度分析，該方法對(duì)隧道二襯檢測(cè)工作產(chǎn)生的影響主要是二襯混凝土中的雙層鋼筋網(wǎng)導(dǎo)致，鋼筋網(wǎng)電導(dǎo)率與電磁波相比更大，因此電磁波在入射表面層后會(huì)衰減一部分，少部分電磁波在從鋼筋空隙之間通過(guò)時(shí)會(huì)發(fā)出反射回聲，在遇到第一層鋼筋時(shí)會(huì)再次衰減，導(dǎo)致反射信號(hào)弱，進(jìn)而導(dǎo)致探測(cè)信息出現(xiàn)一定偏差。

1.2 鉆孔法

鉆孔法需要技術(shù)工人手動(dòng)操作，并在預(yù)設(shè)位置借助電鉆以垂直隧道二襯表面的角度開(kāi)始鉆進(jìn)作業(yè)。該階段應(yīng)按照具體的施工要求派工人到達(dá)指定深度，在鉆進(jìn)工作結(jié)束后觀(guān)察鉆孔情況，以判斷是否需要再次開(kāi)鉆，將二襯鉆穿。另外，還要再借助量尺測(cè)量二層厚度，掌握脫空厚度，針對(duì)是否需要鉆穿二襯這一問(wèn)題，必須結(jié)合孔底的實(shí)際情況進(jìn)行最終判斷。若未鉆穿二襯、底部平整；若鉆穿二襯，則可通過(guò)孔洞觀(guān)察到碎石及部分防水板等。

在作業(yè)過(guò)程中利用鉆孔法也會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，影響最大的為斷面打造個(gè)數(shù)及斷面之間間距的確定。一般情況下，施工人員打造一個(gè)厚度為50cm的孔位大致需要15min，且需借助簡(jiǎn)易架開(kāi)展作業(yè)，且鉆孔過(guò)程中必須時(shí)刻觀(guān)察孔位狀態(tài)，還要不斷移動(dòng)位置，該過(guò)程將消耗工人大量的體力，浪費(fèi)精力，影響定位精度。此外，作業(yè)過(guò)程中還應(yīng)避開(kāi)鋼筋所在位置，若孔洞數(shù)量過(guò)多，則工作量將直線(xiàn)攀升，若孔洞數(shù)量較少，則樣本數(shù)量不足，不能確保結(jié)果的準(zhǔn)確性。

2 高速公路隧道二襯檢測(cè)實(shí)例

2.1 工程概況

平利至鎮(zhèn)平高速公路是G6911來(lái)安高速的重要組成部分，也是陜西省“2367”高速公路規(guī)劃網(wǎng)中的一條聯(lián)絡(luò)線(xiàn)。該項(xiàng)目路線(xiàn)起于安康市平利縣，與建成通車(chē)的G4213（麻安高速）相接，向南經(jīng)鎮(zhèn)坪縣至陜渝兩省交界，與重慶市規(guī)劃的重慶巫溪至陜西鎮(zhèn)坪高速公路（重慶段）相連。

秋山隧道起點(diǎn)位于安康市平利縣廣佛鎮(zhèn)，終點(diǎn)位于曾家鎮(zhèn)宏偉村，分為左、右線(xiàn)，公路測(cè)設(shè)里程分別為ZK23+309～ZK30+951、K23+323～K30+985，為曲線(xiàn)型特長(zhǎng)隧道，洞口形式為端墻式，左右洞間距約為30m，軸線(xiàn)總體走向呈西北向東南延伸。隧道左線(xiàn)長(zhǎng)7642m，右線(xiàn)長(zhǎng)7662m。該合同段施工秋山隧道進(jìn)口端，與六合同段對(duì)打，左線(xiàn)長(zhǎng)4.086km，右線(xiàn)長(zhǎng)3.907km。

2.2 檢測(cè)內(nèi)容及具體措施

秋山隧道入口處檢測(cè)具體內(nèi)容：支護(hù)后空洞情況、密實(shí)程度，襯砌后空洞情況、密實(shí)程度，襯砌寬度和仰拱強(qiáng)度、寬度。

（1）隧道初期支護(hù)、襯砌、仰拱回填雷達(dá)測(cè)驗(yàn)。使用LTD雷達(dá)開(kāi)展對(duì)秋山隧道初期支護(hù)后空洞及其密實(shí)程度、襯砌后空洞及其密實(shí)程度、襯砌及仰拱寬度、仰拱強(qiáng)度的專(zhuān)業(yè)檢測(cè)，首先劃出隧道軸線(xiàn)，然后按照軸線(xiàn)在隧道的各拱腰、拱頂、邊墻出劃出測(cè)線(xiàn)，最后確定測(cè)線(xiàn)具體位置。

（2）仰拱鉆芯檢測(cè)。對(duì)仰拱及其填充鉆芯的檢測(cè)工作大多通過(guò)鉆孔法完成，所用鉆頭直徑一般在10cm左右，材質(zhì)為硬質(zhì)合金，多數(shù)采取空心形狀。在具體開(kāi)展工作過(guò)程中，工作人員必須詳細(xì)記錄鉆芯位置、長(zhǎng)度等信息，而且在取樣鉆芯時(shí)必須有監(jiān)督人員全程監(jiān)督。此外，工作人員還需準(zhǔn)確記錄芯樣存放信息，將其進(jìn)行封存，并依照我國(guó)相關(guān)強(qiáng)度質(zhì)檢標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)章流程，開(kāi)展針對(duì)仰拱混凝土芯樣的抗壓能力測(cè)試，目的是檢查強(qiáng)度是否符合標(biāo)準(zhǔn)。

2.3 檢測(cè)頻率

初期支護(hù)后空洞情況及密實(shí)程度檢測(cè)工作、襯砌后空洞情況及密實(shí)程度檢測(cè)工作、襯砌厚度檢測(cè)工作的開(kāi)展過(guò)程中應(yīng)在拱頂、拱腰、邊墻、拱底六處位置布置6條測(cè)線(xiàn)幫助檢測(cè)，要注意在測(cè)量襯砌厚度時(shí)，應(yīng)每隔10m檢測(cè)1次，并做好數(shù)據(jù)記錄。

2.4 儀器設(shè)備

為保障檢測(cè)階段任務(wù)圓滿(mǎn)完成、收集到的檢測(cè)數(shù)據(jù)具有參考性，按照檢測(cè)任務(wù)、具體要求以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)采購(gòu)并配置儀器設(shè)備，還應(yīng)確保所有設(shè)備均可以正常運(yùn)行，處于校準(zhǔn)有效期之內(nèi)。儀器設(shè)備型號(hào)、主要用途及編號(hào)對(duì)應(yīng)表如表1所示。

表1 儀器設(shè)備型號(hào)、主要用途及編號(hào)對(duì)應(yīng)表

2.5 檢測(cè)結(jié)果分析

（1）初期支護(hù)。秋山隧道入口初期支護(hù)檢測(cè)長(zhǎng)度約40000延米，共檢測(cè)到14處空洞，包括4處左洞、10處右洞。相關(guān)人員在第一時(shí)間采取注漿處治措施進(jìn)行補(bǔ)救，后經(jīng)過(guò)反復(fù)檢測(cè)確認(rèn)空洞已被填實(shí)。通過(guò)對(duì)雷達(dá)監(jiān)測(cè)收集的圖像及信息進(jìn)行分析研究，并結(jié)合隧道現(xiàn)場(chǎng)情況得出結(jié)論，秋山隧道檢測(cè)范圍以?xún)?nèi)的初期支護(hù)后共有14個(gè)空洞，相關(guān)人員在第一時(shí)間采取注漿處治措施進(jìn)行補(bǔ)救，后經(jīng)過(guò)反復(fù)檢測(cè)確認(rèn)空洞已被填實(shí)。

（2）襯砌檢測(cè)。秋山隧道入口處襯砌檢測(cè)長(zhǎng)度約為40000延米，共檢測(cè)到缺陷48處，相關(guān)人員在第一時(shí)間采取注漿處治措施進(jìn)行補(bǔ)救，后經(jīng)過(guò)反復(fù)檢測(cè)確認(rèn)缺陷已解決。合格率為98.23%。通過(guò)對(duì)雷達(dá)監(jiān)測(cè)收集的圖像及信息進(jìn)行分析研究，并結(jié)合隧道現(xiàn)場(chǎng)情況得出結(jié)論，秋山隧道檢測(cè)范圍內(nèi)襯砌后共有48處缺陷，分別為左洞29處，右洞18處。相關(guān)人員在第一時(shí)間采取注漿處治措施進(jìn)行補(bǔ)救，后經(jīng)過(guò)反復(fù)檢測(cè)確認(rèn)缺陷已解決，合格率為98.23%。

（3）隧底雷達(dá)。秋山隧道入口處仰拱填充檢測(cè)約8000延米，共檢測(cè)801個(gè)點(diǎn)，未發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，全部合格，且無(wú)碎石、雜物回填情況出現(xiàn)。

秋山隧道隧底雷達(dá)測(cè)線(xiàn)長(zhǎng)度約8000m，檢測(cè)發(fā)現(xiàn)密實(shí)程度符合標(biāo)準(zhǔn)，未出現(xiàn)碎石、雜物回填等現(xiàn)象。

（4）仰拱取芯。秋山隧道入口處仰拱取芯共144處，仰拱抗壓強(qiáng)度及總厚度達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。按照合同相關(guān)條款要求，使用鉆芯法檢測(cè)隧道入口部位仰拱強(qiáng)度及厚度，由于仰拱為混凝土，部分位置與填充之間的分層模糊，該檢測(cè)段仰拱厚度測(cè)量值為仰拱與回填總厚度值，所取芯樣全部合格。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，雷達(dá)探測(cè)法具有操作簡(jiǎn)單、操作效率高、所需人工造價(jià)低、應(yīng)用廣泛等優(yōu)點(diǎn)。在實(shí)際作業(yè)過(guò)程中，隧道二襯內(nèi)置鋼筋會(huì)干擾測(cè)量，降低雷達(dá)檢測(cè)的準(zhǔn)確性，進(jìn)而影響隧道二襯厚度的確定，因此在實(shí)際測(cè)量過(guò)程中應(yīng)用鉆孔法可以起到很好的補(bǔ)充作用，使用正確的檢測(cè)方法并按照正確的操作流程開(kāi)展檢測(cè)可得到較為準(zhǔn)確的厚度檢測(cè)結(jié)果。在配筋率處于總長(zhǎng)30%以下的前提下可以直接使用雷達(dá)探測(cè)法檢測(cè)二襯厚度，反之則使用鉆孔法得到的檢測(cè)結(jié)果更準(zhǔn)確。