隧道衬砌脱空的检测方法
隧道衬砌脱空的检测方法
隧道衬砌脱空检测必要性
围岩、初支和衬砌之间依次较紧密接触是地下结构区别于地面结构的主要特征。对于复对于复合式衬砌的隧道，初支与围岩共同变形、共同承载，在二、三坚固地层中，二次衬砌约承受30%围岩松散荷载，主要作为安全储备。
但在IV、V软弱围岩中，二次衬砌不再是一种单纯的安全储备，而是受力结构的一个主要组成部分，它承受着50%-70%围岩松散荷载及较大的后期围岩变形压力。隧道开挖完成后，围岩本身应力的释放是一个缓慢的过程，在围岩的收敛结束后、初支变形完全稳定之后才开始施做二衬，形成抵抗变形荷载来保证隧道的安全。
但是，目前的隧道施工现状，由于进度要求，初期支护往往只是起到一个临时的封闭作用，仅仅是保证连续向前开挖施工过程安全的作用。当围岩变形过大或初期支护变形不收敛，又难以及时补强时，需提前施做二衬来保证安全。但二衬混凝土在浇筑过程中常常受到多种因素的影响，在初支与衬砌之间形成空隙，改变了两者之间本应较紧密接触的受力状态,对结构承载力产生影响，从而减弱了其支护强度。
由于二衬承载着较大的围岩松散压力，隧道衬砌背后是否存在脱空将直接影响隧道的安全性能。若有脱空存在，则使围岩-初支体系施加于衬砌的荷载不连续，而出现变形增大或裂纹(裂缝)破坏。只是由于结构的设计承载能力余量和初支的过度承载，延迟和减缓了危害发生的时间和程度，鉴于此隧道二衬背后脱空防治就显得尤其重要。
隧道衬砌背后如何进行脱空检测
隧道属于地下隐蔽工程，一旦建成存在的问题将很难发现和处理，故在每施工完一段里程后，对隧道衬砌质量进行检测很有必要，及时发现施工工艺缺陷，通过调整参数进行处理，最大限度的保证质量。对于衬砌背后脱空，检查的方法有钻孔检查法、无损检测法、敲击检测法。
钻孔检查法
1
采用混凝土取芯钻机进行钻孔检查，属于传统的检验方法，特点是效率低，偶然性大，代表性差，而且破坏了衬砌的整体性。
敲击检测方法
3
采用小型敲击工具对隧道拱墙范围内衬砌表面进行连续敲击，通过敲击产生的现象(如声音异常、表面脱落等)达到对隧道自身存在缺陷的检查。但测试精确度较差，无数据支撑，对于深度较深的缺陷无法准确的测试。
无损检测法
2
（1）地质雷达法：
特点是连续、高效、无损，具有分辨率高、图像直观、对场地条件要求低等优点。但是对于内部钢筋较密的结构，钢筋会对雷达的检测结果产生一定的影响，且由于雷达属于频率较高的检测方法，测试厚度有限无法对厚度较大的结构进行测试，具有一定的局限性。
（2）冲击回波法：
检测频率较低，可测试厚度较大的结构，测试结果不受结构内部钢筋的影响，现场测试不用耦合，可以与雷达互补进行测试。
基于以上四川陆通检测科技有限公司在冲击回波法的基础上，研发出了“衬砌质量及脱空无损检测仪”
可适用于隧道衬砌（地铁管片等）混凝土内部缺陷检测。
衬砌质量及脱空无损检测仪
产品概述
该产品主要针对隧道衬砌（地铁管片等）混凝土内部缺陷、结构尺寸、固结灌浆密实性等项目进行检测，可描绘出缺陷的大致形态及分布。
产品优势
操作便捷，测试精度高；
受钢筋影响小；
不受混凝土结构形式影响；
智能化人机交互功能，使检测工作更具科技感；
可平面成像，直观呈现缺陷、脱空分布情况。
测试原理
采用冲击回波法进行测试，当被测对象存在缺陷时，冲击弹性波信号会产生反射,通过对提取信号的分析,结合平面成像技术可描绘缺陷的形态及空间位置。
通常，脱空有如下几种现象（如下图）：
1.混凝土表面脱空；
2.内部混凝土存在脱空或缺陷。
脱空位置示意图
当结构产生脱空时，采集到的信号周期、持续时间有增大的趋势，通过对信号的频率及能量的变化进行计算分析，可实现对结构内部有无缺陷的判定。
四川陆通检测
工程案例
某高速隧道衬砌检测案例
现场情况
应某单位邀请，我公司对某市范围内某高速公路隧道衬砌质量进行检测。测试过程中，我公司技术人员采用冲击回波法进行测试。通过衬砌质量及脱空无损检测仪测试，结果显示部分区域存在脱空，客户根据测试结果及时进行了修补，检测结果与结论一致，客户对结果表示认可。
图一 现场测试照片
图二 测试结果云图
如有检测的需求和难题
可关注四川陆通检测科技有限公司官网或公众号了解更多
欢迎工程各界朋友垂询！
END
供稿：四川陆通检测 崔财华
编辑：小小墁
