隧道襯砌檢測(cè)及維修加固效果探究

沈 杰，常 羅

（柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣西 柳州 545616）

0 引言

隨著社會(huì)生產(chǎn)力不斷的提升與發(fā)展，隧道建設(shè)呈現(xiàn)出了高速的發(fā)展態(tài)勢(shì)，但是根據(jù)認(rèn)真的研究之后發(fā)現(xiàn)，由于施工或者是設(shè)計(jì)等各方面的原因，造成已經(jīng)建設(shè)完畢的隧道出現(xiàn)了使用時(shí)間短等各種問題。為了能夠有效的解決和防治隧道病害等問題，還需要相關(guān)工作人員不能有“閉門造車”的工作思想與態(tài)度，結(jié)合國(guó)、內(nèi)外研究成果，按照隧道主要的特點(diǎn)，針對(duì)于隧道早期出現(xiàn)問題，第一時(shí)間應(yīng)用外側(cè)觀察法和專項(xiàng)檢查法，以此來大幅提升隧道的安全性。基于此，本文主要對(duì)隧道襯砌檢測(cè)以及維修加固的效果展開深入的探討。

1 隧道工程當(dāng)中的襯砌施工

當(dāng)隧道工程在正式施工的過程當(dāng)中，周圍圍巖的應(yīng)力，會(huì)伴隨隧道開挖等各項(xiàng)工作不斷的展開，發(fā)生改變，非常容易造成周圍巖體的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)背景變形甚至是倒塌問題，給相關(guān)工作人員的生命安全帶來一定的威脅和影響，所以在隧道工程當(dāng)中，需要加入一種支撐結(jié)構(gòu)，對(duì)圍巖起到保護(hù)的作用，讓圍巖不會(huì)隨著工程進(jìn)度的不斷深入，而出現(xiàn)應(yīng)力改變等各種情況，降低圍巖結(jié)構(gòu)出現(xiàn)塌落的概率，進(jìn)一步提升隧道工程的總體質(zhì)量，使隧道施工更具安全性，因此相關(guān)工作人員在隧道工程中，保護(hù)周圍的圍巖，使其不會(huì)隨著工程的發(fā)展而應(yīng)力改變，減少四周巖體結(jié)構(gòu)變形而出現(xiàn)塌落問題，這種支撐結(jié)構(gòu)稱之為襯砌。

2 隧道當(dāng)中容易出現(xiàn)的病害

經(jīng)過認(rèn)真的檢測(cè)與觀察，發(fā)現(xiàn)隧道部分區(qū)域發(fā)生的問題非常嚴(yán)重，若只是憑借單純的觀察方法，并不能夠準(zhǔn)確知道病害的主要根源以及嚴(yán)重程度，所以需要應(yīng)用量測(cè)或者是其他具有科學(xué)性的方法，對(duì)隧道襯砌進(jìn)行專業(yè)的檢測(cè)，再應(yīng)用回彈檢測(cè)隧道襯砌混凝土的實(shí)際強(qiáng)度、碳化深度測(cè)定儀檢測(cè)隧道襯砌混凝土碳化的深度值等[1]。

2.1 水害

隧道水害在隧道工程當(dāng)中是非常容易出現(xiàn)的病害之一，給隧道帶來的嚴(yán)重后果，造成隧道施工材料被水浸泡而出現(xiàn)軟化，導(dǎo)致材料的內(nèi)部出現(xiàn)問題，會(huì)造成隧道工程對(duì)人員的影響以及傷害。通過襯砌可以在隧道工程當(dāng)中起到保護(hù)的作用。在具體施工的過程當(dāng)中，對(duì)襯砌進(jìn)行定時(shí)檢查，是確保隧道施工不會(huì)被水害問題影響的最有效方法，還能夠幫助隧道施工企業(yè)節(jié)約更多的施工材料以及成本，降低隧道工程對(duì)人生命安全所產(chǎn)生的影響[2]。

2.2 病害

隧道病害具有復(fù)雜性的特點(diǎn)，其中包括著許多內(nèi)容，如襯砌變形、襯砌移動(dòng)、襯砌開裂等等襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了損害問題。因?yàn)橐r砌是保護(hù)隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的前提和基礎(chǔ)，無論是出現(xiàn)了哪一種病害，都會(huì)給隧道造成直接的影響，甚至導(dǎo)致其穩(wěn)定性不斷下降，所以工作人員當(dāng)發(fā)現(xiàn)襯砌出現(xiàn)病害時(shí)，需要第一時(shí)間針對(duì)于病害的主要特點(diǎn)進(jìn)行分析和檢測(cè)，之后選擇出最科學(xué)的維修加固方法，進(jìn)一步提升隧道使用的安全性以及保證其穩(wěn)定性[3]。

當(dāng)隧道工程當(dāng)中出現(xiàn)了襯砌病害，引起的后果非常嚴(yán)重，不僅會(huì)導(dǎo)致隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性不斷下降，甚至造成隧道塌方等事故，給人們帶來生命威脅，所以相關(guān)工作人員需要應(yīng)用周期性的方法，來對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行專業(yè)的檢測(cè)，雖然說這樣的方法并不能夠以直接的方式阻止隧道病害的發(fā)生，但是能降低隧道病害的發(fā)生概率。

3 隧道襯砌檢測(cè)方法

隧道襯砌檢測(cè)工作主要針對(duì)周圍巖體以及自身混凝土質(zhì)量進(jìn)行全面、認(rèn)真的檢測(cè)。通過專業(yè)的檢測(cè)，檢查襯砌周圍巖體結(jié)構(gòu)是否出現(xiàn)了損壞問題，通過檢查襯砌混凝土的總體質(zhì)量，幫助相關(guān)工作人員全面了解和掌握隧道整體的情況以及隧道襯砌的實(shí)際特點(diǎn)。

3.1 目測(cè)方法

目測(cè)方法就是通過工作人員的肉眼和簡(jiǎn)單的手持檢測(cè)儀器對(duì)襯砌表面結(jié)構(gòu)出現(xiàn)的裂縫或者是滲水等問題進(jìn)行測(cè)量以及比較，再通過粗略的數(shù)據(jù)來分析襯砌損害的實(shí)際程度。現(xiàn)如今在各個(gè)類型的隧道檢測(cè)工作當(dāng)中，人工目測(cè)的方法仍舊在繼續(xù)使用，但是在一些具有復(fù)雜性特點(diǎn)或者是斷面較大的運(yùn)營(yíng)隧道當(dāng)中，人工目測(cè)的方法的效果并不理想，而且檢測(cè)的結(jié)果也存在著不準(zhǔn)確性。另外，相關(guān)工作人員長(zhǎng)時(shí)間的處在密閉和危險(xiǎn)的隧道環(huán)境當(dāng)中，對(duì)自己的身體健康、安全也會(huì)產(chǎn)生危害。

3.2 成孔檢測(cè)方法

成孔檢測(cè)方法主要是應(yīng)用專業(yè)鉆機(jī)，對(duì)隧道襯砌進(jìn)行鉆心，之后對(duì)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度以及內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)檢測(cè)，成孔檢測(cè)方法的優(yōu)質(zhì)與特點(diǎn)是更加直接、便捷，可以幫助相關(guān)工作人員全面了解襯砌結(jié)構(gòu)混凝土的實(shí)際厚度以及破損的具體情況，但是此種方法也有一定的缺點(diǎn)，那就是會(huì)對(duì)隧道襯砌的主要結(jié)構(gòu)產(chǎn)生一定的破壞。

3.3 聲波法

聲波法主要應(yīng)用聲發(fā)聲器來產(chǎn)生聲波，并讓聲波傳輸?shù)剿淼酪r砌內(nèi)部，再使用聲波接收器接收反射的聲波信號(hào)。此項(xiàng)方法在檢測(cè)隧道襯砌混凝土的實(shí)際厚度、鋼筋的分布情況、彈性模型、出現(xiàn)的裂縫、空隙等各種病害方面可以發(fā)揮出明顯的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)，而且得到了廣泛的應(yīng)用。不僅如此，此方法還有著投入成本低、檢測(cè)速度快的優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)。若隧道處在了地下水非常豐富的巖層當(dāng)中，使用聲波法進(jìn)行檢測(cè)，其檢測(cè)的精度會(huì)受到一定的影響。

3.4 機(jī)器視覺方法

在對(duì)物體表面進(jìn)行檢測(cè)的過程當(dāng)中，機(jī)器視覺方法可以發(fā)揮出重要的作用，其主要具有非接觸式的跟蹤和識(shí)別物體表面信息的功能，所以得到了廣泛的應(yīng)用。機(jī)器視覺檢測(cè)方法最明顯的優(yōu)勢(shì)就是精度準(zhǔn)，而且效度極高，可以存儲(chǔ)大量的數(shù)據(jù)，并且具有全斷面覆蓋等特點(diǎn)，但是應(yīng)用機(jī)器視覺方法的過程中，還需要配備與之相對(duì)應(yīng)的補(bǔ)光系統(tǒng)來進(jìn)行補(bǔ)光，而且對(duì)采集圖像特征的識(shí)別功能也提出了更高的要求。

3.5 電磁波法

最常使用的雷達(dá)檢測(cè)主要應(yīng)用的就是電磁波的原理，向隧道襯砌結(jié)構(gòu)發(fā)射電磁波，之后被差異目標(biāo)界面反射應(yīng)用，雷達(dá)接收裝置，接收全部的反射波，再按照電磁波在時(shí)間和空間上傳播的特點(diǎn)進(jìn)行深入分析，然后找到隧道襯砌當(dāng)中出現(xiàn)的病害的實(shí)際位置以及程度。因?yàn)榈刭|(zhì)結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜性的特點(diǎn)以及雷達(dá)自身電學(xué)特點(diǎn)所帶來的影響，雷達(dá)法探測(cè)的深度常常會(huì)受到一定的影響，而且在分析的過程當(dāng)中，需要工作經(jīng)驗(yàn)豐富的檢驗(yàn)工作人員的配合以及具有復(fù)雜性特點(diǎn)的操作程序。

3.6 熱成像方法

應(yīng)用電磁輻射熱溫度場(chǎng)來確定隧道襯砌是否出現(xiàn)了缺陷或者是其他病害問題，主要的原理為應(yīng)用紅外配準(zhǔn)技術(shù)的作用，以可視化的方法，將襯砌結(jié)構(gòu)表面溫度分布情況真實(shí)的展現(xiàn)出來，再幫助相關(guān)工作人員確定襯砌結(jié)構(gòu)與圍巖直接水的分布情況、圍巖地質(zhì)條件的變化等等。此項(xiàng)方法的敏感性非常的高，即使在低溫的環(huán)境下進(jìn)行工作，其工作效果也是極好的。

3.7 激光掃描方法

激光掃描方法主要是通過激光采集到襯砌表面點(diǎn)的三維坐標(biāo)值、反射率、紋理等等具有物理性特點(diǎn)的信息，之后進(jìn)行三維建模，通過三維建模，就可以找到襯砌缺點(diǎn)，之后制定出完善的方法，將問題妥善的解決，激光掃描技術(shù)能夠以最快的速度來獲取到襯砌的三維數(shù)據(jù)，還具有效率高、精準(zhǔn)度高等優(yōu)勢(shì)與特點(diǎn)。

3.8 回彈法與超聲回彈法

現(xiàn)如今，我國(guó)的施工技術(shù)水平在不斷提高和革新當(dāng)中，襯砌主要分為了兩次進(jìn)行建設(shè)，即初次支護(hù)以及二次襯砌。在正常的情況之下，初次支護(hù)將鋼骨架支撐周圍的基礎(chǔ)，之后應(yīng)用噴射的方法，噴射混凝土進(jìn)行全覆蓋。二次襯砌主要是將鋼筋骨架作為了重點(diǎn)，整體澆筑的方法，在初期支護(hù)的混凝土上面。在對(duì)襯砌混凝土強(qiáng)度檢測(cè)的過程當(dāng)中，主要的方法就是回彈方法以及針對(duì)于二次的超聲回彈法。回彈方法主要應(yīng)用回彈對(duì)混凝土的強(qiáng)度進(jìn)行了專業(yè)的測(cè)試，主要的原理為通過回彈以擊彈頭，與混凝土的表面進(jìn)行碰撞，之后回彈，對(duì)混凝土表面的實(shí)際硬度進(jìn)行科學(xué)的計(jì)算，之后得出混凝土的實(shí)際強(qiáng)度。通過將回彈法與超聲回彈法進(jìn)行科學(xué)、合理的比較，發(fā)現(xiàn)二者之間有著很大的不同與差異，超聲回彈法受到外界因素影響非常的小，而超生回彈法比回彈方法獲得到的檢測(cè)數(shù)據(jù)會(huì)更加準(zhǔn)確一些。

4 隧道襯砌維修加固方法

在隧道襯砌加固分為兩個(gè)部分，即周圍圍巖的穩(wěn)定以及襯砌自身的加固。在進(jìn)行穩(wěn)定周圍圍巖的過程當(dāng)中，工作人員首先需要做的就是治理滲漏水問題，保護(hù)周圍圍巖，讓內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，進(jìn)一步的提升隧道工程的總體質(zhì)量。其次，應(yīng)用錨桿來幫助巖體提高穩(wěn)定性，通過對(duì)周圍掩體錨桿，在周圍巖體形成錨固力，穩(wěn)定巖體，避免碎石脫落問題的出現(xiàn)，最終真正的實(shí)現(xiàn)加固巖體的目的，幫助隧道工程大幅度的提高自己的總體質(zhì)量。如果經(jīng)過相關(guān)工作人員認(rèn)真的觀察之后發(fā)現(xiàn)，周圍巖體已經(jīng)遭受到了極大的影響，這時(shí)需要對(duì)周圍巖體進(jìn)行注漿加固，把聚氨酯或者是水泥漿液加入周圍巖體當(dāng)中去，等待一段時(shí)間，水泥漿液或者是化學(xué)漿液凝固之后，就能夠進(jìn)一步提升周圍巖體碎石的黏結(jié)力，幫助巖體加固，提高隧道工程的處理效果。若巖體的外部受到了侵蝕，工作人員不僅需要對(duì)滲漏水問題加強(qiáng)關(guān)注，還需要在隧道外的巖體、三體錨固支擋，預(yù)防山體滑坡問題出現(xiàn)，為生活在隧道周圍的人們提供更加安全的生活環(huán)境。如果隧道的底部厚度不一，而且軟弱不穩(wěn)定的巖體，這是可以應(yīng)用換填方法來進(jìn)行問題的處理[4]。

當(dāng)工作人員在進(jìn)行襯砌加固的過程當(dāng)中，還需要對(duì)日常的檢查工作加強(qiáng)關(guān)注，如果經(jīng)過認(rèn)真的分析和觀察之后發(fā)現(xiàn)，襯砌出現(xiàn)了裂損問題，則需要第一時(shí)間對(duì)襯砌進(jìn)行壓漿加固。壓漿加固方法非常的適用在那些襯砌破損已經(jīng)停止或者是破損速度緩慢的地方，并且可以取得很好的效果，就是通過對(duì)襯砌裂縫部位注漿壓漿，之后幫助襯砌更加的穩(wěn)定，以此來延長(zhǎng)其使用的時(shí)間以及壽命。一般的壓漿所應(yīng)用的就是環(huán)氧樹脂，在天氣晴朗的環(huán)境當(dāng)中，進(jìn)行有序的施工。同時(shí)，襯砌破損如果已經(jīng)停止或者是破損的速度較為緩慢，這時(shí)候不要將壓漿加固方法加入進(jìn)去，這時(shí)候需要應(yīng)用嵌補(bǔ)加固的方法，嵌補(bǔ)加固方法主要是對(duì)裂損的部位進(jìn)行全面、認(rèn)真的處理，再將環(huán)氧樹脂將或環(huán)氧混凝土加入進(jìn)去，進(jìn)行嵌補(bǔ)，應(yīng)用水泥砂漿進(jìn)行封口。應(yīng)用錨固加固周圍巖體之后，在錨桿上，以噴涂的方式加入一層混凝土，這樣就能夠起到提升加固襯砌的作用，幫助錨桿的加固效果再次提高[5]。

襯砌的頂部是容易發(fā)生裂紋或者是裂縫的地方，所以在對(duì)襯砌檢測(cè)的過程當(dāng)中，一定要加大對(duì)襯砌的頂部檢測(cè)的力度，如果在檢測(cè)的過程當(dāng)中發(fā)現(xiàn)了有裂紋或者是裂縫問題的存在，則需要第一時(shí)間應(yīng)用科學(xué)的方法進(jìn)行處理，否則問題嚴(yán)重的話，就要進(jìn)行大修。

如果經(jīng)過認(rèn)真的檢測(cè)和分析之后發(fā)現(xiàn)襯砌收到損害的情況非常嚴(yán)重，這時(shí)候工作人員需要當(dāng)機(jī)立斷，應(yīng)用重新建設(shè)襯砌的方法，來幫助節(jié)約更多的施工成本。假如只是襯砌墻角發(fā)生了移動(dòng)，而并沒有出現(xiàn)下沉或者是隧道道路路面巖土突起情況，這時(shí)可以增加混凝土支撐，來幫助其基礎(chǔ)不斷擴(kuò)大。如果隧道的底物周圍巖體被不斷侵蝕，而出現(xiàn)了柔弱下沉等情況或者是隧道的底部經(jīng)過填充之后，出現(xiàn)了隧道底部巖土上鼓問題，這時(shí)可以應(yīng)用增加仰供的方法，保證隧道工作整體質(zhì)量具有安全性。

5 結(jié)語(yǔ)

隧道工程的安全問題，需要相關(guān)工作人員加強(qiáng)關(guān)注與重視，通過科學(xué)、合理的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，隧道養(yǎng)護(hù)單位制定出健全、完善的隧道病害檢測(cè)方法，對(duì)檢測(cè)出來的相關(guān)問題進(jìn)行針對(duì)性的解決，保障人們?cè)诔鲂械倪^程當(dāng)中會(huì)更加的安全，也讓車輛在行駛的過程當(dāng)中更加的穩(wěn)定，推進(jìn)我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)更加有序、健康的發(fā)展，也為我國(guó)的隧道工程更好地發(fā)展貢獻(xiàn)出自己的一分力量。