隧道衬砌检测及维修加固效果探究

沈 杰，常 罗

（柳州铁道职业技术学院，广西 柳州 545616）

0 引言

随着社会生产力不断的提升与发展，隧道建设呈现出了高速的发展态势，但是根据认真的研究之后发现，由于施工或者是设计等各方面的原因，造成已经建设完毕的隧道出现了使用时间短等各种问题。为了能够有效的解决和防治隧道病害等问题，还需要相关工作人员不能有“闭门造车”的工作思想与态度，结合国、内外研究成果，按照隧道主要的特点，针对于隧道早期出现问题，第一时间应用外侧观察法和专项检查法，以此来大幅提升隧道的安全性。基于此，本文主要对隧道衬砌检测以及维修加固的效果展开深入的探讨。

1 隧道工程当中的衬砌施工

当隧道工程在正式施工的过程当中，周围围岩的应力，会伴随隧道开挖等各项工作不断的展开，发生改变，非常容易造成周围岩体的结构出现背景变形甚至是倒塌问题，给相关工作人员的生命安全带来一定的威胁和影响，所以在隧道工程当中，需要加入一种支撑结构，对围岩起到保护的作用，让围岩不会随着工程进度的不断深入，而出现应力改变等各种情况，降低围岩结构出现塌落的概率，进一步提升隧道工程的总体质量，使隧道施工更具安全性，因此相关工作人员在隧道工程中，保护周围的围岩，使其不会随着工程的发展而应力改变，减少四周岩体结构变形而出现塌落问题，这种支撑结构称之为衬砌。

2 隧道当中容易出现的病害

经过认真的检测与观察，发现隧道部分区域发生的问题非常严重，若只是凭借单纯的观察方法，并不能够准确知道病害的主要根源以及严重程度，所以需要应用量测或者是其他具有科学性的方法，对隧道衬砌进行专业的检测，再应用回弹检测隧道衬砌混凝土的实际强度、碳化深度测定仪检测隧道衬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当中是非常容易出现的病害之一，给隧道带来的严重后果，造成隧道施工材料被水浸泡而出现软化，导致材料的内部出现问题，会造成隧道工程对人员的影响以及伤害。通过衬砌可以在隧道工程当中起到保护的作用。在具体施工的过程当中，对衬砌进行定时检查，是确保隧道施工不会被水害问题影响的最有效方法，还能够帮助隧道施工企业节约更多的施工材料以及成本，降低隧道工程对人生命安全所产生的影响[2]。

2.2 病害

隧道病害具有复杂性的特点，其中包括着许多内容，如衬砌变形、衬砌移动、衬砌开裂等等衬砌结构出现了损害问题。因为衬砌是保护隧道结构稳定的前提和基础，无论是出现了哪一种病害，都会给隧道造成直接的影响，甚至导致其稳定性不断下降，所以工作人员当发现衬砌出现病害时，需要第一时间针对于病害的主要特点进行分析和检测，之后选择出最科学的维修加固方法，进一步提升隧道使用的安全性以及保证其稳定性[3]。

当隧道工程当中出现了衬砌病害，引起的后果非常严重，不仅会导致隧道结构的稳定性不断下降，甚至造成隧道塌方等事故，给人们带来生命威胁，所以相关工作人员需要应用周期性的方法，来对衬砌结构进行专业的检测，虽然说这样的方法并不能够以直接的方式阻止隧道病害的发生，但是能降低隧道病害的发生概率。

3 隧道衬砌检测方法

隧道衬砌检测工作主要针对周围岩体以及自身混凝土质量进行全面、认真的检测。通过专业的检测，检查衬砌周围岩体结构是否出现了损坏问题，通过检查衬砌混凝土的总体质量，帮助相关工作人员全面了解和掌握隧道整体的情况以及隧道衬砌的实际特点。

3.1 目测方法

目测方法就是通过工作人员的肉眼和简单的手持检测仪器对衬砌表面结构出现的裂缝或者是渗水等问题进行测量以及比较，再通过粗略的数据来分析衬砌损害的实际程度。现如今在各个类型的隧道检测工作当中，人工目测的方法仍旧在继续使用，但是在一些具有复杂性特点或者是断面较大的运营隧道当中，人工目测的方法的效果并不理想，而且检测的结果也存在着不准确性。另外，相关工作人员长时间的处在密闭和危险的隧道环境当中，对自己的身体健康、安全也会产生危害。

3.2 成孔检测方法

成孔检测方法主要是应用专业钻机，对隧道衬砌进行钻心，之后对结构的强度以及内部质量进行检验检测，成孔检测方法的优质与特点是更加直接、便捷，可以帮助相关工作人员全面了解衬砌结构混凝土的实际厚度以及破损的具体情况，但是此种方法也有一定的缺点，那就是会对隧道衬砌的主要结构产生一定的破坏。

3.3 声波法

声波法主要应用声发声器来产生声波，并让声波传输到隧道衬砌内部，再使用声波接收器接收反射的声波信号。此项方法在检测隧道衬砌混凝土的实际厚度、钢筋的分布情况、弹性模型、出现的裂缝、空隙等各种病害方面可以发挥出明显的优势与特点，而且得到了广泛的应用。不仅如此，此方法还有着投入成本低、检测速度快的优势与特点。若隧道处在了地下水非常丰富的岩层当中，使用声波法进行检测，其检测的精度会受到一定的影响。

3.4 机器视觉方法

在对物体表面进行检测的过程当中，机器视觉方法可以发挥出重要的作用，其主要具有非接触式的跟踪和识别物体表面信息的功能，所以得到了广泛的应用。机器视觉检测方法最明显的优势就是精度准，而且效度极高，可以存储大量的数据，并且具有全断面覆盖等特点，但是应用机器视觉方法的过程中，还需要配备与之相对应的补光系统来进行补光，而且对采集图像特征的识别功能也提出了更高的要求。

3.5 电磁波法

最常使用的雷达检测主要应用的就是电磁波的原理，向隧道衬砌结构发射电磁波，之后被差异目标界面反射应用，雷达接收装置，接收全部的反射波，再按照电磁波在时间和空间上传播的特点进行深入分析，然后找到隧道衬砌当中出现的病害的实际位置以及程度。因为地质结构具有复杂性的特点以及雷达自身电学特点所带来的影响，雷达法探测的深度常常会受到一定的影响，而且在分析的过程当中，需要工作经验丰富的检验工作人员的配合以及具有复杂性特点的操作程序。

3.6 热成像方法

应用电磁辐射热温度场来确定隧道衬砌是否出现了缺陷或者是其他病害问题，主要的原理为应用红外配准技术的作用，以可视化的方法，将衬砌结构表面温度分布情况真实的展现出来，再帮助相关工作人员确定衬砌结构与围岩直接水的分布情况、围岩地质条件的变化等等。此项方法的敏感性非常的高，即使在低温的环境下进行工作，其工作效果也是极好的。

3.7 激光扫描方法

激光扫描方法主要是通过激光采集到衬砌表面点的三维坐标值、反射率、纹理等等具有物理性特点的信息，之后进行三维建模，通过三维建模，就可以找到衬砌缺点，之后制定出完善的方法，将问题妥善的解决，激光扫描技术能够以最快的速度来获取到衬砌的三维数据，还具有效率高、精准度高等优势与特点。

3.8 回弹法与超声回弹法

现如今，我国的施工技术水平在不断提高和革新当中，衬砌主要分为了两次进行建设，即初次支护以及二次衬砌。在正常的情况之下，初次支护将钢骨架支撑周围的基础，之后应用喷射的方法，喷射混凝土进行全覆盖。二次衬砌主要是将钢筋骨架作为了重点，整体浇筑的方法，在初期支护的混凝土上面。在对衬砌混凝土强度检测的过程当中，主要的方法就是回弹方法以及针对于二次的超声回弹法。回弹方法主要应用回弹对混凝土的强度进行了专业的测试，主要的原理为通过回弹以击弹头，与混凝土的表面进行碰撞，之后回弹，对混凝土表面的实际硬度进行科学的计算，之后得出混凝土的实际强度。通过将回弹法与超声回弹法进行科学、合理的比较，发现二者之间有着很大的不同与差异，超声回弹法受到外界因素影响非常的小，而超生回弹法比回弹方法获得到的检测数据会更加准确一些。

4 隧道衬砌维修加固方法

在隧道衬砌加固分为两个部分，即周围围岩的稳定以及衬砌自身的加固。在进行稳定周围围岩的过程当中，工作人员首先需要做的就是治理渗漏水问题，保护周围围岩，让内部结构更加稳定，进一步的提升隧道工程的总体质量。其次，应用锚杆来帮助岩体提高稳定性，通过对周围掩体锚杆，在周围岩体形成锚固力，稳定岩体，避免碎石脱落问题的出现，最终真正的实现加固岩体的目的，帮助隧道工程大幅度的提高自己的总体质量。如果经过相关工作人员认真的观察之后发现，周围岩体已经遭受到了极大的影响，这时需要对周围岩体进行注浆加固，把聚氨酯或者是水泥浆液加入周围岩体当中去，等待一段时间，水泥浆液或者是化学浆液凝固之后，就能够进一步提升周围岩体碎石的黏结力，帮助岩体加固，提高隧道工程的处理效果。若岩体的外部受到了侵蚀，工作人员不仅需要对渗漏水问题加强关注，还需要在隧道外的岩体、三体锚固支挡，预防山体滑坡问题出现，为生活在隧道周围的人们提供更加安全的生活环境。如果隧道的底部厚度不一，而且软弱不稳定的岩体，这是可以应用换填方法来进行问题的处理[4]。

当工作人员在进行衬砌加固的过程当中，还需要对日常的检查工作加强关注，如果经过认真的分析和观察之后发现，衬砌出现了裂损问题，则需要第一时间对衬砌进行压浆加固。压浆加固方法非常的适用在那些衬砌破损已经停止或者是破损速度缓慢的地方，并且可以取得很好的效果，就是通过对衬砌裂缝部位注浆压浆，之后帮助衬砌更加的稳定，以此来延长其使用的时间以及寿命。一般的压浆所应用的就是环氧树脂，在天气晴朗的环境当中，进行有序的施工。同时，衬砌破损如果已经停止或者是破损的速度较为缓慢，这时候不要将压浆加固方法加入进去，这时候需要应用嵌补加固的方法，嵌补加固方法主要是对裂损的部位进行全面、认真的处理，再将环氧树脂将或环氧混凝土加入进去，进行嵌补，应用水泥砂浆进行封口。应用锚固加固周围岩体之后，在锚杆上，以喷涂的方式加入一层混凝土，这样就能够起到提升加固衬砌的作用，帮助锚杆的加固效果再次提高[5]。

衬砌的顶部是容易发生裂纹或者是裂缝的地方，所以在对衬砌检测的过程当中，一定要加大对衬砌的顶部检测的力度，如果在检测的过程当中发现了有裂纹或者是裂缝问题的存在，则需要第一时间应用科学的方法进行处理，否则问题严重的话，就要进行大修。

如果经过认真的检测和分析之后发现衬砌收到损害的情况非常严重，这时候工作人员需要当机立断，应用重新建设衬砌的方法，来帮助节约更多的施工成本。假如只是衬砌墙角发生了移动，而并没有出现下沉或者是隧道道路路面岩土突起情况，这时可以增加混凝土支撑，来帮助其基础不断扩大。如果隧道的底物周围岩体被不断侵蚀，而出现了柔弱下沉等情况或者是隧道的底部经过填充之后，出现了隧道底部岩土上鼓问题，这时可以应用增加仰供的方法，保证隧道工作整体质量具有安全性。

5 结语

隧道工程的安全问题，需要相关工作人员加强关注与重视，通过科学、合理的规划与设计，隧道养护单位制定出健全、完善的隧道病害检测方法，对检测出来的相关问题进行针对性的解决，保障人们在出行的过程当中会更加的安全，也让车辆在行驶的过程当中更加的稳定，推进我国社会经济更加有序、健康的发展，也为我国的隧道工程更好地发展贡献出自己的一分力量。