公路隧道衬砌裂缝检测与治理方案分析

2021-11-23徐小勇

商品与质量 2021年28期

徐小勇

中大检测（湖南）股份有限公司义乌分公司浙江义乌 322000

隧道衬砌必须有足够的强度、耐久性和一定的抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性。实际施工中，衬砌质量缺陷时有发生，势必对衬砌结构功能的实现产生不良影响。本文结合在建公路隧道项目，介绍了隧道衬砌常见的缺陷类型，分析了导致衬砌常见缺陷的原因，提出了预防隧道衬砌缺陷发生的措施[1]。

1 公路隧道的病害检测与评估

地震、水害、火灾等常见灾害造成的隧道结构表观损伤主要有净空侵限、开裂、渗漏水、掉块等，内在损伤主要有结构混凝土强度降低、背后脱空、钢架扭曲变形等。针对灾后隧道结构出现的损伤，必须建立表观与物探相结合的快速检测方法和健康状态的检测快速评估体系，才能及时、合理地确定灾后隧道结构的修复和整治措施。公路隧道的灾害检测方法，按检测原理的不同可分为物探检测方法和非物探检测方法，按对检测对象损害与否可分为无损检测方法和破损性检测方法。不同的检测方法有各自不同的优缺点与适用性，在灾害检测中利用多种检测方法进行综合检测，才能彻底调查清楚公路隧道内的灾害分布，为隧道整治提供有效依据。

地质雷达法。地质雷达法是通过发射高频电磁波，检测反射回来的信号来判断隧道衬砌质量的一种普遍使用的隧道衬砌缺陷检测方法。经过多年的发展，已成为了成熟、便捷的衬砌检测方法。地质雷达法检测设备一般由主机、连接线及天线组成，检测时仅需将天线紧贴衬砌表面沿检测测线方向移动即可。利用地质雷达对隧道衬砌进行检测，可调查隧道衬砌及仰拱的密实情况、空洞分布、厚度及钢筋分布等参数[2]。

（1）地质雷达对隧道混凝土密实度的检测。浇筑隧道混凝土构件时，必须对混凝土进行振捣，消除混凝土中的气泡，提高其密实度。若混凝土振捣不到位或混凝土中掺杂了其他杂质、异物，则会导致隧道混凝土不密实，此时雷达剖面上会出现不规则的强反射。

（2）地质雷达对隧道衬砌空洞的检测。隧道施工过程中，若拱顶混凝土浇筑未灌满或衬砌背后回填注浆不到位，则极易造成隧道衬砌混凝土出现脱空或空洞。此时雷达剖面会出现明显的强反射信号，三振相(瞬时相位频率振幅)明显发生变化。需要注意的是，当衬砌内部的钢筋背后存在脱空时，脱空在雷达剖面中的反射会被钢筋层的反射严重干扰。此时仅能从振幅强度与微弱的反射界面来辨识脱空的存在，且很难定量判定。

（3）地质雷达对隧道钢筋、钢架分布的检测。衬砌内部钢筋的雷达响应判定特征为连续的小双曲线形反射信号。钢架的雷达响应判定特征为分散的月牙型强反射信号。根据以上的响应特征，可通过雷达检测剖面来判识钢筋与钢架的位置分布，有效检查施工中是否按照设计要求布设钢筋与钢架。

2 预防措施

2.1 改进初期支护断面测量

将传统的断面测量仪莱卡全站仪替换为新型Trimbies×10扫描仪，该扫描仪可实现三维影像扫描，通过纵向全断面连续扫描，更全面更准确地发现喷射混凝土不平整的缺陷，并及时补喷，为后续二次衬砌施工提供平整初期支护面，有效减少因初期支护不平整引起的二次衬砌脱空及空洞缺陷。

2.2 规范防水板铺设施工

防水板施工松紧应留有余量，实铺长度与初期支护基面弧长的比值可为10∶8，同时防水板固定点间距在拱部应加密，可为0.5-0.8m，边墙可为0.8-1.0m，且呈梅花形排列，并在基面凹凸较大处增加固定点。

2.3 优化二次衬砌混凝土施工

由于拱顶部位的特殊性，5座隧道拱顶部位缺陷发生率占缺陷总数量的63%，并且脱空是拱顶部位的主要缺陷，因此，合理设计冲顶混凝土的配合比及做好施工控制尤为重要。①《自密实混凝土应用技术规程》的要求，水粉比控制在0.80-1.15，单位体积粉体量控制在0.16-0.23，单位体积浆体量控制在0.32-0.40。②适当提高粉煤灰掺量，大量试验资料研究表明，粉煤灰有“微粒效应”“活性效应”“减水效应”及“界面效应”，可以明显改善混凝土拌合物的和易性，提高混凝土可泵性、密实性。③机制砂中石粉含量控制在15%-20%。有关试验研究也表明，机制砂中的石粉可以完善混凝土颗粒级配，增加浆体数量，改善工作性。同时，合理布置二次衬砌模板台车开窗数量，规范振捣，避免漏振、过振等，也是保证二次衬砌施工质量的有效措施。

2.4 地质雷达探测精度

采用地质雷达对衬砌和隧底检测的精度与雷达系统的分辨率密切相关。理论上分辨率取决于雷达波的脉冲宽度（对应天线中心频率）与检测目标的埋置深度。在一定的中心频率下，分辨率受频带宽度影响，频带宽度又受到天线制造工艺的影响。分辨率可分为垂直分辨率和横向分辨率。垂直分辨率决定对地层厚度、空洞垂向深度等垂向尺寸的量测精度；横向分辨率决定对空洞纵向长度、仰拱纵向裂损长度等纵向尺寸的量测精度[3]。