公路隧道衬砌探地雷达及超声回弹无损检测技术在病害治理中的应用与探讨

贾青坤

摘 要：随着现代公路的不断发展，公路隧道建设数量正在不断的增多。在公路隧道的使用过程中，就存在一些病害问题。这些病害若不及时的治理就必然会影响到公路隧道的使用寿命，甚至影响到人们的人身安全。在基于病害问题的原因查找及病害发掘的需求下，无损检测技术逐渐的发展起来，在文章中，将着重对目前的公路隧道衬砌探地雷达及超声回弹检测技术及病害的治理进行深入的研究，以期通过研究来谋求发展。

关键词：公路隧道;无损检测技术;探地雷达;超声回弹;病害治理

1.绪论

1.1研究方向

自我国改革开放以来，我国的经济得到了快速的发展，人们对公路交通的要求不断提升，这就使得当前的公路隧道的建设朝向着复杂化和多样化不断的演进。在隧道的复杂和多样发展趋势下，就需要通过更加智能和科学的检测手段来对工程隧道进行质量评价，并同时不能损害公路隧道的整体，这也就是公路隧道无损检测技术的发展原因。无损检测技术的发展的作用还在于对公路隧道潜在病害进行发掘，从源头来控制和减少公路病害的产生率，但在公路隧道的使用过程中，病害问题依然会产生，因此对病害的治理也尤为关键。

1.2研究内容

文章研究的将从两发面着手，首先阐述无损检测技术中的探地雷达及超声回弹检测技术，并对现行的探地雷达及超声回弹检测技术进行列述，其次对公路隧道的常见病害问题进行研究，同时提出治理措施和方法。

1.3研究价值

文章研究价值在于，通过文章的研究为公路隧道无损检测技术探地雷达及超声回弹检测技术的应用及隧道病害治理提供有价值的理论整理和参考。

2.无损检测技术分析

所谓无损检测，其指的是在不损害检测对象及保证检测对象完整性的前提下，通过运用物理及化学检测手法来对检测对象的结构合理性、材料性能、设计缺陷等相关问题进行检测的一种方法。在公路隧道的无损检测中，常用的检测内容包括隧道的衬砌的厚度及空去，以及符合衬砌中层间空段及衬砌钢筋分布等等。探地雷达及超声回弹检测技术在隧道衬砌之中的应用需要满足一下几方面的要求：

第一，需要完成和有效的将隧道衬砌的不足和潜在病害进行检测;

第二，无损检测的结果应当解除隧道内部固有设备的干扰和影响;

第三，要能够适应隧道内的温度与湿度的条件;

第四，无损检测设备还需要具备一定的外界自然因素抗性，例如抗地震等能力;

第五，无损检测技术的使用需要以人为本，不能损害检测人员的人身安全，并不对隧道的内部结构产生破坏性干扰。

3常见的无损检测技术

3.1探地雷达无损检测技术

所谓的探地雷达无损检测技术，指的是通过利用大地表层发射器进行电磁波的发送，以电磁波在媒介中的传播状态来对材料的均匀性和导电性进行掌握。这一技术能够有效的利用介电性反射，来进行隧道结构的检测。当发射天线进行表层移动的时候，通过对电磁波反射角及传播时间进行改变，能够有效的从传播时间曲线上反馈出隧道结构中在不同深度上存在的缺陷和隐患。对于探地雷达检测技术而言，其主要用以检测施工材料性质变化、结构变化、衬砌厚度变化、衬砌组成材料变化、围岩变化（衬砌与围岩间隙、泉眼、材料材质变化）等，在国内外，探地雷达无损检测技术的应用比较广泛，是目前常见的无损检测技术之一。

3.2超声回弹无损检测技术

超声回弹综合检测数能够有效的检测混凝土的动弹性模量、强度、厚度以及缺陷问题。这一方法在目前的应用比较广泛，而且技术相对比较成熟。一般情况下，超声回弹无损检测技术的结果还需要钻孔取芯法来同步对衬砌厚度和强度结果进行补充，因此操作上比较繁琐，结果处理难度比较高。

3.3无损检测技术的评价

通过使用以上两种检测技术，虽然可以高效的查找出隧道衬砌内部的问题，但是要想保證检测结果的有效性，还需要通过其他方法的辅助认证。因此我们可以通过将以上两种检测手段进行组合来提高检测结果的真实性和可靠性。

例如，在检测隧道衬砌空洞的时候，探地雷达技术比较优势，但是若需要检测缺陷异常及缺陷产生原因就可以通过结合取芯检测技术来予以保证。当然随着现代技术的不断发展，无损检测技术日趋成熟，今后的无损检测技术将能够更好的克服现存的局限性来发展形成良好的检测技术。

4公路隧道病害的分类及治理手段

4.1公路隧道病害的分类

公路隧道病害主要包括两种：表面病害及非表面病害。所谓的表面病害指的是一些肉眼可见的隧道病害，其中包括隧道衬砌开裂、错台、渗漏水等，非表面病害一般包括衬砌的厚度与强度没有达到设计标准等等。

以某公路隧道为例，该公路隧道的病害在进行检测时发现：

表面病害包括：3条明显的水泥混凝土裂缝，裂缝的长度分别在5.9m、78m、67m、裂缝的宽度均在0.3-3m之间，同时该隧道的表面还发现有31条衬砌施工缝渗水，渗水段的施工缝长度为234.1m，同时该隧道表面病害存在一些大变形问题，如隧道底鼓和边墙向内形变等等。

非表面病害主要为衬砌的脱空现象。其中拱顶存在比较严重的脱空问题，脱空的长度高达141m占整条线路的45%，脱空的厚度范围在2.6-9.3cm;隧道还存在左右拱肩脱空，长度分别在33m、41m。

4.2隧道病害的整治原则

对于隧道病害而言，其整治的根本原则为不破坏现有二次衬砌，避免施工危险，尽可能的保证现有的结构体系，尤其是防水体系，避免出现隧道漏水问题，影响隧道的使用。从经济原则上来看，隧道病害的政治需要尽可能的利用临时设施进行解决，要有针对性的进行政治措施的解决，避免造成各方面资源的浪费。

4.3隧道病害问题治理措施

为了让病害问题治理措施的研究更加明确，并段将结合前文提及的公路隧道病害进行结合分析。

4.3.1干裂缝病害治理措施

在公路隧道內裂缝比较常见的是一些环向裂缝问题，一般环向裂缝没有出现漏水的时候，可以采用注浆工艺进行病害治理，通过采用丙酮或者无水酒精来清除裂缝表面的油污，然后沿着裂缝表面进行注浆嘴的粘贴，在进行封缝和注浆，同时还需要进行丙酮试压，确保压力范围在0.3-0.5mpa，若没问题就可以注浆，注浆的时候，注浆材料多采用环氧树脂材料进行注缝。

4.3.2渗漏水裂缝病害治理措施

一般情况下裂缝时产生渗漏水的主要根源，因此在对裂缝治理的时候需要将裂缝与渗漏水进行治理结合。一般治理的原则本着先进行裂缝水的排堵，然后进行注浆缝隙封堵。通常情况下，对于隧道拱顶上存在的渗漏水，主要以堵为主，边墙与施工缝以排水为主。渗漏水集中之后通过后凿槽假设塑料半圆管进行排水，以减少渗漏水对墙体的影响。

4.3.3衬砌空腔病害治理措施

对于衬砌后面的大型空腔，建议使用混凝土泵，混凝土应用泵送混凝土回填，然后通过孔内灌浆加固。由于混凝土夯实质量差，衬砌混凝土的密实性差，局部背面存在小空隙，需要从孔中填充和加固衬砌混凝土。

例如上述案例中存在的空腔病害问题，就可以采用以上方法进行治理，值得注意的是，在空腔治理的时候需要对部分参数进行明确，例如：灌浆参数：孔深，根据穿透二次衬砌的厚度;孔径，50mm;灌浆压力：0.75MPa;保压≥10min。

4.3.4底鼓病害治理措施

底鼓处理方案采用结构泵送技术处理隧道底鼓。结构更换意味着拆除隧道底鼓中的混凝土，拆除后采用倾斜灌浆加固未拆除的部分，然后将钢筋混凝土施加到倒拱上。倒拱倒回，新的混凝土路面再次施工。侧壁变形处理方案采用衬砌加固技术进行侧壁变形。衬里加固意味着将具有一定厚度的混凝土重新注入原始衬砌混凝土的表面。一方面，原始混凝土裂缝的发展得到了抑制，另一方面，原始衬砌混凝土与原衬砌混凝土的联合作用成为一种新的承载结构。技术要点：衬垫混合粘土的厚度不小于20厘米。在钢筋混凝土的应用中，必须满足隧道间隙段的要求，衬砌混凝土应与原有的混凝土衬砌相结合，形成一个整体。

4.3.5墙体断层带病害治理措施

断层带的加固方案是通过在断层带的加固处加入浆液来加固围岩，作为加固围岩的一种方法。处理隧道病害的主要作用是加强底层，提高围岩承载力，填补衬砌后面的空洞，使衬砌受力均匀，防止衬砌结构继续进行。变形或毁灭。同时，浆液可以填充岩体的裂缝（孔洞），降低地层的渗透系数，同时修复衬砌的凝结。土壤结构的裂缝达到了加强和阻挡水的目的。通常使用的浆料是普通硅酸盐水泥（或特殊）单浆，水泥，水玻璃双组分浆料和化学浆料等。

总结

在文章的研究和论述中，通过就公路隧道的无损检测技术及病害的分类和治理措施进行研究，将目前的公路隧道的安全系统和结构系统进行深入的分析。同时，文章还就无损检测技术的结合使用及未来的发展方向进行展望，以为其发展提供理论指引。在对病害的研究上，围绕着案例隧道进行分析，从而帮助阅读者更好的了解病害治理要点和方法。

参考文献

[1]胡天翔.无损检测技术在隧道施工中的应用[J].甘肃科技，2016，32（21）：75-76.

[2]吕小武.隧道病害无损检测技术[J].筑路机械与施工机械化，2015，32（02）：42-48.

[3]袁玮. 既有铁路隧道病害检测技术现状与展望[A]. 中国土木工程学会隧道及地下工程分会、中国岩石力学与工程学会地下工程分会、台湾隧道协会.第十二届海峡两岸隧道与地下工程学术与技术研讨会论文集[C].中国土木工程学会隧道及地下工程分会、中国岩石力学与工程学会地下工程分会、台湾隧道协会：中国土木工程学会，2013：7.

[4]梁颜忠. 隧道工程的无损检测与病害诊断技术[A]. 中国地球物理学会.中国地球物理学会第22届年会论文集[C].中国地球物理学会：中国地球物理学会，2006：2.

[5]张正国.探地雷达新技术在隧道病害无损检测中的应用[J].成都大学学报（自然科学版），2003（04）：6-10.