楊 焜，黃 洋

(中交國通公路工程技術(shù)有限公司，河南 南陽 473000)

1 隧道二襯厚度檢測的重要性

按照公路工程質(zhì)量檢驗(yàn)評定標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)規(guī)定，全部隧道工程必須在交工驗(yàn)收合格的情況下才能通車運(yùn)營，隧道二襯厚度為強(qiáng)制指標(biāo)，且厚度整體合格率超過90%的條件下才能通過驗(yàn)收。目前，在隧道二襯厚度檢測中，常用的檢測方法包括鉆孔法、激光斷面儀法、地質(zhì)雷達(dá)法等，鉆孔取芯、開挖取樣等傳統(tǒng)的施工質(zhì)量檢測法具有一定破壞性，對于防水要求較為嚴(yán)格的隧道工程而言影響較大。

地質(zhì)雷達(dá)檢測是一種無損、高效、便捷的檢測方法，將其用于隧道二襯厚度檢測，檢測效果比較理想，可達(dá)到指導(dǎo)施工的目的。但是隧道二襯混凝土布設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)的情況下，勢必會影響地質(zhì)雷達(dá)檢測的準(zhǔn)確率。由于鋼筋自身具有較大電導(dǎo)率，將會屏蔽掉雷達(dá)接受天線獲得深層電磁波的反射信號，覆蓋住二襯的層位信息。因此，當(dāng)隧道配置雙層鋼筋網(wǎng)時，可結(jié)合實(shí)際情況，采用地質(zhì)雷達(dá)法與鉆孔法結(jié)合的方法進(jìn)行檢測，從而根據(jù)各檢測合格率準(zhǔn)確計(jì)算出隧道整體的二襯厚度。

2 地質(zhì)雷達(dá)法的基本原理

公路探地雷達(dá)系統(tǒng)主要組成部分包括主機(jī)、天線及配套的軟件等。在地質(zhì)雷達(dá)檢測中，通過天線發(fā)射高頻寬帶脈沖電磁波，依據(jù)電磁波的傳播特點(diǎn)，當(dāng)其接觸到不同介點(diǎn)屬性的分界面時，將會發(fā)生反射，同時，伴隨所通過介質(zhì)的介電特性、幾何形態(tài)等反射波的路徑、電磁場強(qiáng)度等均會隨之改變，而接收天線將全部接收這些反射波的變化。隨后利用A/D轉(zhuǎn)換卡轉(zhuǎn)換脈沖電磁波信號，轉(zhuǎn)成數(shù)字信號并向雷達(dá)主機(jī)傳送，經(jīng)電腦采集軟件向硬盤內(nèi)保存相關(guān)數(shù)據(jù)信息。最后利用數(shù)據(jù)處理軟件，將反射回波的雙程走時、波速、幅度等信息進(jìn)行處理，獲取直觀、形象的連續(xù)雷達(dá)灰度剖面圖。按照同相軸或等灰線等，對反射界面的位置、結(jié)構(gòu)物厚度、空洞部位等進(jìn)行準(zhǔn)確判斷。

在檢測隧道二襯厚度過程中，在混凝土表面粘貼雷達(dá)天線并拖動，經(jīng)天線發(fā)射的高頻脈沖電磁波進(jìn)入混凝土內(nèi)，當(dāng)電磁波與混凝土內(nèi)鋼筋或脫空部位相遇后，基于材料介電常數(shù)的不同，電磁波會發(fā)生反射作用，并由天線完全接收，經(jīng)天線定位系統(tǒng)確定反射體的準(zhǔn)確位置。一般來講，在雷達(dá)圖上脫空缺陷部位可由反射系數(shù)的變換表現(xiàn)出來，不同交界面之間的反射系數(shù)可由下公式計(jì)算：

其中，交界面之間不同介質(zhì)的介電常數(shù)可由ε1、ε2表示。

若二襯混凝土內(nèi)存有脫空部位，不管是水或空氣，均會和成型后的混凝土介電常數(shù)存在較大差異，將大幅增加分界面處的反射波強(qiáng)度，進(jìn)而可直接在雷達(dá)圖上找出脫空位置，并獲取脫空深度、范圍等信息。

3 鉆孔法的基本原理

作為一種傳統(tǒng)的檢測方法，鉆孔法適應(yīng)性強(qiáng)。檢測時可在指定位置通過普通沖擊鉆在與隧道二襯垂直的表面進(jìn)行鉆孔施工，待鉆深達(dá)到規(guī)定要求后，通過高清內(nèi)窺鏡進(jìn)行孔位內(nèi)部情況觀測，詳細(xì)檢查二襯是否被鉆穿，隨后用卷尺進(jìn)而二襯厚度、脫空厚度測定，當(dāng)二襯孔位底部均勻、整齊，則表明為鉆穿；當(dāng)二襯孔位底部存有松散碎石等情況，則表明已將二襯鉆穿。因此，在鉆進(jìn)時，必須合理控制鉆孔深度，當(dāng)接近設(shè)計(jì)厚度時，應(yīng)減緩鉆進(jìn)速度，要在保證鉆穿二襯混凝土的基礎(chǔ)上，還要防止防水板被打穿。

4 工程概況

4.1 案例分析

某隧道工程位于低山地貌區(qū)域，隧道出口坡度為40°～50°，為分離式隧道形式，左右線隧道測設(shè)線間距約30 m。隧道S-Va、S-Vc、S-Cd級圍巖二襯混凝土設(shè)有雙層鋼筋網(wǎng)，526 m為二襯混凝土段落長度，918 m為素混凝土段落長度。在整個長度中，二襯混凝土配有鋼筋網(wǎng)段落占總長度的33%左右，純混凝土二襯段落占66%。基于鋼筋網(wǎng)屬于導(dǎo)電體，將會對雷達(dá)電磁波產(chǎn)生屏蔽左右，因此，若單一采用地質(zhì)雷達(dá)法進(jìn)行隧道二襯厚度檢測，在雷達(dá)圖像上二襯混凝土內(nèi)部情況將無法真實(shí)顯現(xiàn)，基于此，決定采用鉆孔法+地質(zhì)雷達(dá)法進(jìn)行隧道二襯厚度測定。具體施工方案為：按鉆孔量測結(jié)果統(tǒng)計(jì)二襯混凝土段落的厚度，按雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)素混凝土段落厚度。此隧道二襯設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 隧道二襯設(shè)計(jì)參數(shù)表

4.2 檢測結(jié)果分析

當(dāng)隧道圍巖一般，且隧道進(jìn)出口及其他段落均配置有雙層鋼筋，在隧道總長度中，配筋總量大于30%，可通過鉆孔法檢測所有配筋段落。對于未配筋段落，則可采用雷達(dá)法檢測，隨后結(jié)合兩種方法獲取的合格率，利用加權(quán)平均法進(jìn)行計(jì)算，公式如下：

其中，隧道二襯厚度總合格率由P表示；雷達(dá)檢測厚度合格率由P1表示；鉆孔檢測厚度合格率由P2表示；雷達(dá)檢測長度由L1表示；鉆孔檢測代表長度由L2表示。

本隧道工程左右洞配置有鋼筋網(wǎng)的二襯混凝土段落為526 m，可按鉆孔量測結(jié)果統(tǒng)計(jì)此段落二襯混凝土的厚度；素混凝土段落為918 m，可按雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)此段落二襯混凝土厚度。結(jié)合相關(guān)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)此隧道配筋二襯厚度實(shí)際檢測結(jié)果如表2所示。

表2 隧道二襯雷達(dá)檢測厚度統(tǒng)計(jì)表

在隧道二襯雷達(dá)檢測厚度統(tǒng)計(jì)當(dāng)中，左、右洞共設(shè)測點(diǎn)550個，合格點(diǎn)數(shù)為501個，合格率達(dá)到91.1%。具體情況如下。

1)左洞測點(diǎn)共291個，拱頂設(shè)97個檢測點(diǎn)，合格點(diǎn)數(shù)為86個，合格率為88.7%；左拱腰處設(shè)97個測點(diǎn)，合格點(diǎn)數(shù)為92個，合格率為94.8%；右拱腰處設(shè)97個測點(diǎn)，合格點(diǎn)數(shù)為90個，合格率為92.8%，整體左洞合格點(diǎn)數(shù)為268個，合格率為92.1%。

2)洞測點(diǎn)共259個，其中拱頂設(shè)87個檢測點(diǎn)，合格點(diǎn)數(shù)為71個，合格率為81.6%；左拱腰處設(shè)85個測點(diǎn)，合格點(diǎn)數(shù)為80個，合格率為94.1%；右拱腰處設(shè)87個測點(diǎn)，合格點(diǎn)數(shù)為82個，合格率為94.3%，整體右洞合格點(diǎn)數(shù)為233個，合格率為90.0%。

根據(jù)檢測規(guī)定，本工程二襯鉆孔抽檢測區(qū)為22個，拱頂實(shí)測厚度(h)≥0.85d，不合格測區(qū)為0，表明此隧道配筋二襯厚度合格率為100%。

根據(jù)上述加權(quán)平均法進(jìn)行計(jì)算，可得出隧道二襯混凝土厚度的整體合格率如下：

(526×100%+918×91.1%)/(526+918)=94.3%

最終可得，隧道二襯混凝土厚度檢測合格率為94.3%。

5 結(jié)語

結(jié)合工程實(shí)例，闡述了隧道工程二襯厚度檢測的主要方法，地質(zhì)雷達(dá)法是一種高效、快速、便捷的檢測方式，但在隧道二襯配置雙層鋼筋網(wǎng)結(jié)構(gòu)的情況下，勢必會影響地質(zhì)雷達(dá)檢測的準(zhǔn)確率。因此，本文綜合多種因素考慮，提出針對隧道不同段落實(shí)際情況，采用不同的檢測方法，即隧道工程左右洞配置有鋼筋網(wǎng)的二襯混凝土段落按鉆孔量測結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析，素混凝土段落按雷達(dá)檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析。最后根據(jù)兩種檢測合格率最終計(jì)算出隧道二襯厚度整體合格率。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，這種檢測方法更高效、快速、準(zhǔn)確。