公路隧道試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

史小勇

（河北省交通建設(shè)監(jiān)理咨詢(xún)有限公司，河北 石家莊 050091）

0 引言

在公路隧道工程中，常見(jiàn)病害包括初襯開(kāi)裂、襯砌變形、初襯脫空、滲漏水等，對(duì)隧道內(nèi)正常行車(chē)的安全性構(gòu)成了較大威脅，易引發(fā)重大交通事故，故應(yīng)對(duì)公路隧道工程質(zhì)量進(jìn)行試驗(yàn)檢測(cè)，以掌握隧道質(zhì)量病害狀況，為隧道加固修復(fù)提供依據(jù)。

1 工程概況

某高速公路隧道為雙向兩車(chē)道，單洞凈寬10.25m，凈高7.42m。隧道右洞全長(zhǎng)765m，左洞全長(zhǎng)768m。隧道進(jìn)出口洞門(mén)采用端墻式，洞身襯砌采用三心圓曲墻式。在隧道施工中，初襯類(lèi)型為素混凝土、鋼筋混凝土，初襯厚度為40cm、50cm、60cm。為保證隧道工程質(zhì)量，本工程嚴(yán)格制定試驗(yàn)檢測(cè)方案，確定試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目與試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)。

2 公路隧道試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)

2.1 幾何尺寸試驗(yàn)檢測(cè)

2.1.1 開(kāi)挖尺寸

本工程圍巖為Ⅲ、Ⅳ圍巖，在隧道開(kāi)挖尺寸試驗(yàn)檢測(cè)時(shí)，采用全站儀每20m 檢查1 個(gè)斷面，在每個(gè)斷面檢測(cè)中自拱頂起每2m測(cè)量1點(diǎn)，要求拱部超挖最大允許值不得超過(guò)250mm，邊墻超挖最大允許偏差不得超過(guò)100mm；在仰拱、隧底超挖檢測(cè)中，采用水準(zhǔn)儀每20m檢測(cè)3處，最大允許偏差不得超過(guò)100mm[1]。

2.1.2 隧道內(nèi)輪廓

（1）在行車(chē)道寬度和內(nèi)輪廓寬度檢測(cè)中，采用激光斷面儀法實(shí)測(cè)寬度值，每間隔40m 檢測(cè)1 個(gè)斷面，實(shí)測(cè)值不允許小于設(shè)計(jì)值。

（2）在內(nèi)輪廓高度檢測(cè)中，采用激光測(cè)距儀現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)高度，每間隔40m 檢測(cè)1 個(gè)斷面，在每個(gè)斷面檢測(cè)時(shí)，布設(shè)拱頂和兩側(cè)拱腰共3 點(diǎn)檢測(cè)點(diǎn)，實(shí)測(cè)值不允許小于設(shè)計(jì)值。

（3）在隧道偏位檢測(cè)中，采用全站儀現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)，每間隔40m 實(shí)測(cè)1 處偏位值，要求實(shí)測(cè)值的允許偏差不得超過(guò)20mm[2]。

2.2 初襯混凝土試驗(yàn)檢測(cè)

本工程將初襯混凝土試驗(yàn)檢測(cè)作為重點(diǎn)檢測(cè)項(xiàng)目，檢測(cè)內(nèi)容包括初襯混凝土厚度、強(qiáng)度、鋼筋銹蝕、混凝土抗?jié)B等級(jí)和初襯平整度。

2.2.1 混凝土厚度

（1）采用地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)技術(shù)，配合高精度全站儀、激光斷面儀等儀器，檢測(cè)隧道襯砌結(jié)構(gòu)和總體質(zhì)量情況[3]；本工程檢測(cè)采用MALA 型地質(zhì)雷達(dá)，脈沖重復(fù)頻率為100～200Hz，采樣頻率為0.4～700GHz，最大采集6道數(shù)據(jù)。

（2）測(cè)線布置采用剖面法，利用雷達(dá)主機(jī)、采集軟件、接收天線、發(fā)射天線形成雷達(dá)剖面圖，在剖面圖中雷達(dá)波的雙程走勢(shì)為縱坐標(biāo)，天線在襯砌上的位置為橫坐標(biāo)，記錄下雷達(dá)探測(cè)中各個(gè)探測(cè)目標(biāo)反射回來(lái)的信息。

（3）在檢測(cè)過(guò)程中，檢測(cè)人員將雷達(dá)天線貼緊隧道襯砌表面，移動(dòng)雷達(dá)天線，打開(kāi)雷達(dá)主機(jī)，自動(dòng)將檢測(cè)到的信息存入主機(jī)，逐一完成測(cè)線的檢測(cè)任務(wù)[4]；本次檢測(cè)采用500MHz天線，天線移動(dòng)速度為3～5km/h，測(cè)點(diǎn)點(diǎn)距為0.02m；在檢測(cè)的過(guò)程中，要及時(shí)清除測(cè)線上的障礙物，若不能清除，則要避繞障礙物；在檢測(cè)中要保證各測(cè)點(diǎn)位置對(duì)應(yīng)實(shí)測(cè)里程位置，每間隔5m做好標(biāo)記，便于后期數(shù)據(jù)處理。

（4）在檢測(cè)后，利用數(shù)據(jù)處理軟件分析數(shù)據(jù)，計(jì)算出實(shí)測(cè)的雷達(dá)波速，將其作為襯砌厚度計(jì)算的依據(jù)，出具檢測(cè)報(bào)告；如果混凝土初襯、噴射混凝土與圍巖有異常介電常數(shù)差，則說(shuō)明剖面圖上的襯砌地面與巖石之間界限明顯，存在質(zhì)量缺陷。地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)結(jié)果顯示，本工程352#—404#樁的60cm 素混凝土結(jié)構(gòu)存在拱頂厚度不足、拱頂脫空的問(wèn)題，脫空深度為2～4cm。

2.2.2 混凝土強(qiáng)度

本工程采用超聲回彈綜合法檢測(cè)初襯混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，在隧道斷面布設(shè)5 個(gè)檢測(cè)區(qū)，分別為拱頂、右側(cè)拱腰、左側(cè)拱腰、右側(cè)拱肩、左側(cè)共肩檢測(cè)區(qū)；每個(gè)檢測(cè)區(qū)的位置在模板中間部位，使檢測(cè)區(qū)遠(yuǎn)離混凝土伸縮縫、沉降縫、施工縫部位，保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性[5]。

2.2.3 混凝土抗?jié)B等級(jí)

本工程混凝土抗?jié)B等級(jí)檢測(cè)前至混凝土材料配制環(huán)節(jié)，采用加壓法檢測(cè)，初襯混凝土每30m檢測(cè)1次，掌握混凝土硬化后的防水性能；施工現(xiàn)場(chǎng)制作混凝土試件，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)流程，養(yǎng)護(hù)時(shí)間不少于28d[6]；待養(yǎng)護(hù)表面干燥后，涂一層密封材料，將試件放置到抗?jié)B儀中試驗(yàn)檢測(cè)；試驗(yàn)水壓為0.1MPa，每隔8h 增加0.1MPa，檢測(cè)試塊滲水情況。

2.2.4 鋼筋銹蝕

本工程采用半電池電位法檢測(cè)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋銹蝕情況，共選取5 個(gè)測(cè)區(qū)，測(cè)區(qū)遠(yuǎn)離襯砌施工縫，不得小于100mm；測(cè)區(qū)面積為5m×5m，在測(cè)區(qū)內(nèi)分布測(cè)點(diǎn)，劃分網(wǎng)格，規(guī)格為200mm×200mm；清理測(cè)點(diǎn)混凝土表面，用鋼絲刷打磨，再將接觸液浸濕到混凝土表面；在測(cè)區(qū)中剔鑿出鋼筋，用導(dǎo)線將其與測(cè)點(diǎn)處鋼筋連通，讀出電位數(shù)；本工程中各測(cè)點(diǎn)的電位均超過(guò)-200mV，說(shuō)明不發(fā)生銹蝕的概率大于90%。

2.2.5 初襯平整度

本工程對(duì)二次襯砌上部結(jié)構(gòu)的混凝土表面平整度進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)采用2m 直尺和塞尺；每100m 設(shè)置1個(gè)檢測(cè)斷面，檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示初襯平整度小于5mm，符合設(shè)計(jì)要求；蜂窩麻面和氣泡面積小于0.5%每延米隧道面積，符合密實(shí)度要求[71]。

2.3 隧道路面試驗(yàn)檢測(cè)

2.3.1 路面隆起與沉陷檢測(cè)

本工程在隧道路面檢測(cè)中采用精密水準(zhǔn)儀、全站儀和經(jīng)緯儀等儀器，在路面上架設(shè)精密水準(zhǔn)儀，路面中線測(cè)點(diǎn)豎立塔尺，將控制點(diǎn)高程作為測(cè)量基準(zhǔn)，記錄測(cè)點(diǎn)高程；連續(xù)測(cè)量所有測(cè)點(diǎn)，記錄下縱向高程、橫向高程及其相對(duì)坡度；若實(shí)測(cè)坡度小于設(shè)計(jì)坡度，則判定為路面凹陷；若實(shí)測(cè)坡度大于設(shè)計(jì)坡度，則判定為路面隆起。

2.3.2 路面裂縫與錯(cuò)臺(tái)

在路面裂縫檢測(cè)中，使用裂縫測(cè)寬儀對(duì)路面開(kāi)裂處檢測(cè)裂縫寬度，記錄下裂縫樁號(hào)、長(zhǎng)度、寬度等數(shù)據(jù)；在錯(cuò)臺(tái)檢測(cè)中，將3m 直尺放在肉眼可見(jiàn)的裂縫上方，另一端緊貼裂縫另一層，測(cè)量錯(cuò)臺(tái)高度。

2.4 錨桿拉拔試驗(yàn)檢測(cè)

本工程錨桿拉檢測(cè)采用電阻量測(cè)法，在錨桿上貼應(yīng)變片，增設(shè)應(yīng)變儀，用以測(cè)量錨桿應(yīng)變值，并掌握錨桿軸向抗拔力分布情況；安裝完畢測(cè)量裝置后加載量測(cè)，記錄下應(yīng)變片點(diǎn)的應(yīng)變值，分析判斷沿錨桿長(zhǎng)度方向不同位置、不同拉拔力荷載作用下的應(yīng)變曲線；本工程對(duì)每100 根錨桿設(shè)置1 個(gè)抽樣組，抽樣組的數(shù)量為3 根；在錨桿安裝30min 后檢測(cè)錨桿拉拔力，檢測(cè)時(shí)長(zhǎng)不得超過(guò)4.0h；要求同組錨桿拉拔力的平均值不得小于設(shè)計(jì)值，單根錨桿拉拔力不得小于設(shè)計(jì)值90%[8]。

2.5 防水板質(zhì)量試驗(yàn)檢測(cè)

本工程防水板施工質(zhì)量檢測(cè)將焊縫質(zhì)量作為檢測(cè)重點(diǎn)，具體檢測(cè)技術(shù)如下：

2.5.1 寬度測(cè)量

焊縫搭接處共檢查3 處位置，采用尺量法，要求搭接寬度不得小于100mm，且兩側(cè)焊縫寬不得小于25mm。

2.5.2 質(zhì)量缺陷檢測(cè)

對(duì)防水板焊接采用充氣檢查方式，在充氣檢查中，先連接氣壓泵和壓力表，當(dāng)壓力達(dá)到0.25MPa 時(shí)保持15min，檢查壓力值下降情況，如果壓力下降不足0.025MPa，則表明焊接質(zhì)量符合設(shè)計(jì)要求；如果大于0.025MPa，則要及時(shí)修補(bǔ)。

2.5.3 焊縫拉伸強(qiáng)度檢測(cè)

用尺量檢測(cè)方法檢測(cè)焊縫黏接處，要求黏縫寬不得小于50mm，每個(gè)搭接位置至少檢查5 處；檢測(cè)焊縫拉伸強(qiáng)度和抗剝離強(qiáng)度，對(duì)拉伸強(qiáng)度不足防水板強(qiáng)度70%的焊縫進(jìn)行補(bǔ)焊。

3 結(jié)語(yǔ)

公路隧道試驗(yàn)檢測(cè)技術(shù)是控制隧道工程質(zhì)量的重要技術(shù)。在隧道試驗(yàn)檢測(cè)中，要明確試驗(yàn)檢測(cè)項(xiàng)目，將易發(fā)生工程質(zhì)量病害的部位作為檢測(cè)重點(diǎn)，采用地質(zhì)雷達(dá)、超聲波回彈、半電池電位法檢測(cè)等無(wú)損檢測(cè)技術(shù)，掌握隧道工程質(zhì)量情況，及時(shí)對(duì)已發(fā)現(xiàn)的質(zhì)量病害采取修復(fù)施工措施，進(jìn)而保證隧道工程行車(chē)安全。