铁路桥隧建筑物状态检查与检测

铁路隧道检查与检测铁路桥隧建筑物状态检查与检测

中国铁路郑州局集团有限公司王云鹏2019年07月郑州铁路桥隧建筑物状态检查与检测一、概述

至2017年底，我国运营铁路隧道达14547座，长15326km，其中在建3825座，总长8125km，规划5596座，总长13331km。世界铁路隧道运营里程最长、在建规模最大。由于建设年代不同，标准不统一，养维标准不高，隧道总体技术状态较差，部分隧道建成时就存在质量缺陷。据2014年统计资料，全路共有病害隧道5990座，病害率高达52.4%。其中严重漏水2937座，累约203km；衬砌严重腐蚀裂损4431座，约272km；仰拱铺底变形损坏598座，约121km；塌方落石591座，约22km，整体道床损坏56座，约7.5km，限界不足隧道2535座，给铁路运营带来重大隐患。因此，加强对铁路隧道衬砌质量与病害的检测十分必要。铁路隧道状态检查与检测《铁路隧道监控量测技术规程》《铁路工程结构混凝土强度检测规程》《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》《铁路桥隧建筑物修理规则》《高速铁路桥隧建筑物修理规则（试行）》《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》《高速铁路工程静态验收技术规范》二、隧道检测相关规范及标准铁路隧道状态检查与检测铁路隧道检测技术现状及发展趋势运营隧道由于前期设计缺陷、施工质量控制不严，后期自然灾害、结构腐蚀老化等原因导致结构病害，主要表现为错台、衬砌变形、裂缝、掉块、渗漏水、蜂窝麻面等。因此，对铁路隧道衬砌结构物理力学参数、健康状态及相关环境的检测与监测有多种手段和方法可以实现。（一）隧道检测技术规范及标准局限

目前，《铁路隧道施工规范》、《铁路隧道监控量测技术规程》均没有对运营铁路隧道的结构健康及其稳定性的检测与监测提出要求。这也一直是国内外岩土工程界研究的热点和难点。三、铁路隧道检测技术现状铁路隧道检测技术现状及发展趋势铁路隧道建设可分为勘察设计、施工、竣工验收和运营4个阶段。检测与监测技术主要服务于后3个阶段。这3个阶段各有侧重：施工阶段包括超前地质预报和监控量测技术，以监测为主，指导施工，优化设计；竣工验收阶段包括衬砌和底板厚度、密实度及背后空洞、强度以及拱架，隧道限界、钢筋分布，以检测为主，与设计资料核对，不符地段须返工加固；运营阶段主要是衬砌表面检测，以日常巡检为主，掌握病害的发展动态。（二）各阶段隧道检测与监测的内容铁路隧道检测技术现状及发展趋势各阶段隧道检测与监测的内容铁路隧道施工提前介入工作（一）提前介入的概念隧道建筑物在纵向为一个筒状结构，横向为环形结构，在围岩荷载和衬砌的相互作用下工作，其二次衬砌作为隧道结构的安全储备，施工质量的好坏会直接影响到行车安全。为保证列车的安全运行，隧道结构内部不允许出现影响行车安全的异物。就隧道本身而言，必须杜绝高空掉物，特别是施工中二次衬砌出现的空洞、掉块缺陷。

目前高速铁路隧道二次衬砌后背脱空、浅层空洞、掉块病害较为普遍，其直接影响到结构的安全性和使用寿命，加之高速产生的气动效应，会使存在隐患的二衬极易产生疲劳破坏，导致病害加速发展，对高速行车产生极大的威胁。另外，根据其他新建客专线的运营经验，在线路开通运营之后对洞内病害的整治付出的代价十分昂贵，而且还影响到铁路的正常运输。因此，在线路开通运营之前，运营单位提前介入对衬砌常见空洞、掉块等病害进行检查，并采取相应整治措施显得十分必要。四、提前介入提前介入

从行车的安全性和结构耐久性来看，提前介入对隧道进行检查并及时消除病害显得十分必要，尤其对二次衬砌空洞、掉块的检查。通过介入工作在线路开通运营之前将病害进行整治和消除，是保证安全运营的重要途径之一，此时也保证了在施工单位人员、机具充分的情况下缺陷的整治质量。掌握关键、重大工程的施工方案、技术、质量控制措施。检查隧道洞口边仰坡、危岩落石防护是否到位；检查维修通道等是否符合标准。静态验收前完成隧道衬砌敲击检查。铁路隧道施工提前介入工作三、隧道工程检查的项点

1.衬砌检查项点：

(1)拱部衬砌压溃、掉块、空洞，衬砌崩塌、剥落，风化、腐蚀。

(2)仰拱或无砟轨道变形，导致基床下沉、轨道板上拱、道床翻浆。

(3)拱部滴水、边墙淌水、基床冒水。

(4)衬砌开裂、变形、损坏，裂缝宽度及发展情况。

(5)衬砌腐蚀疏松深度大于衬砌厚度的1/10、面积在0.1m2以上。

(6)选用的建筑材料应符合结构强度和耐久性的要求。混凝土的抗渗等级不应低于P8。铁路隧道施工提前介入工作2.隧道洞口检查项点：（1）衬砌是否开裂、变形、损坏，若有掉块可能时应立即安排加固。（2）衬砌严重风化、腐蚀造成衬砌崩塌、剥落。（3）洞门是否存在仰坡坍塌、落石等危及行车安全的隐患。（4）洞口仰坡周围排水、截水设施。（5）洞口仰坡及进出口路堑边坡有无破损。（6）洞口的检查设施和有关的标志。（7）洞口缓冲结构断面有效面积是否符合要求。铁路隧道施工提前介入工作

3.隧道防排水设施检查项点：（1）衬砌表面、施工缝、变形缝、设备安装孔眼不漏、不渗、无湿渍。（2）排水系统不应出现堵塞、溢流、渗漏、淤积、冻结、冲刷，在有冻害地段的衬砌背后不积水。（3）隧道排水系统应与洞外排水系统、天然水系顺接，组成完整的排水系统。（5）隧道全长范围内均应设置纵向、横向和环向盲沟、侧沟、泄水槽、中心水沟或中心水管(干燥无水隧道除外)和检查井。

铁路隧道施工提前介入工作

3.隧道防排水设施检查项点：

（6）洞外应设置洞外排水沟、洞口截水横沟(单面坡隧道)、洞顶截水天沟、仰坡排水沟等，必要时洞外应设置缓冲池(井)。（7）隧道内排水沟坡度宜与线路坡度一致。在隧道中的分坡平段范围内和车站内的隧道，排水沟底排水坡度不应小于1‰，横向排水坡不应小于2%。（8）隧道外部的地表水丰富时，应有良好的地表和洞顶排水系统。对隧道有影响的地表沟谷、坑洼积水时，宜采用疏导、铺砌和填平等措施防止洞外地表水渗流到隧道内。铁路隧道施工提前介入工作

4.洞内附属结构物及救援通道检查项点：

（1）救援通道

①救援通道距线路中线距离满足设计要求。

②隧道救援通道的宽度、高度是否满足设计要求。

③隧道救援通道走行面是否轨面，走行面是否平整、稳固整齐。

④疏散出口通道的出口处是否设置疏散场地，场地情况是否符合设计要求。

⑤疏散出口通道路面、排水设施、通风设施、照明、安全门、疏散指示标识等是否符合要求。

⑥疏散出口通道内水沟设置是否合理。铁路隧道施工提前介入工作（2）隧道照明

①灯具及线缆是否侵入基本建筑限界。

②灯具及线缆固定卡具及及紧固件是否松动、缺少。

③灯具的照射倾角是否达到预期的照明效果。

④灯管是否损坏、接触不良。

⑤隧道照明控制系统和开关是否使用正常。

⑥灯具的防尘和防水

⑦灯具的防触电保护是否达到I类防触电保护的要求。铁路隧道施工提前介入工作

5.隧道周边环境（1）隧道轴线顶部红线内是否有建筑物、工厂。（2）是否堆放易燃易爆品。（3）是否有开矿、打井、取水等生产活动。（4）是否修路。铁路隧道施工提前介入工作五、高速铁路隧道衬砌检查部位及方法

对完工隧道二次衬砌的全面检查，其检查方法和手段较多，除了依据检查验收标准及相关检测结果外，提前介入对浅层空洞、掉块等病害进行人工敲击检查也是不可或缺的步骤和手段。隧道衬砌空洞、掉块等缺陷出现的部位具有随机性，并且对高速列车造成安全的最大威胁来自拱脚至拱顶范围的隐患，因此在敲击检查时除了对边墙进行检查外，重点应对拱脚至拱顶135°范围内衬砌部分进行仔细检查，以便彻底发现和消除病害隐患。为了更好的检查跟踪施工质量，及早发现病害并予以消除，可利用理论模型分析及各种检测工具对衬砌进行检测。

铁路隧道施工提前介入工作高速铁路隧道衬砌检查

目前常用的检查方法有地质雷达无损检测和人工敲击检查，通过对两种方法各自优缺点的比较，科学合理采用，可及时消灭病害隐患。

地质雷达作为一种无损检测设备，以其准确、高效等优点在铁路工程地质探查、质量检测等方面得到广泛应用。但有关研究表明，其对钢筋混凝土衬砌背后的程度较轻微的脱空或不密实则较难发现，对浅层问题反应效果不理想，并且检测成本费用较高、对使用者有一定专业、技能要求。铁路隧道施工提前介入工作高速铁路隧道衬砌检查

人工敲击

由于衬砌浅层的空洞，或暴露在其表面掉快往往能直接危机到行车安全，通过人工敲击检查的实践发现，人工敲击能快速、准确的发现衬砌浅层脱空位置及面积大小，病害评判周期短，检查时用具轻便快捷、易操作，对检查者的要求较低，能全面开展工作。因此，采用人工敲击检查的方法能更为直观，快速地发现病害，其具有直观性强，表面问题易诊断，检查成本低的特点，能达到事半功倍的效果，为彻底消除安全隐患提供了准确的信息源。铁路隧道施工提前介入工作铁路隧道检测技术现状及发展趋势为了进一步查清隧道开挖前方的工程地质和水文地质情况，降低地质灾害发生的机率和危害程度，需对掌子面前方进行超前地质预报。根据《铁路隧道超前地质预报技术规程》的规定，隧道超前地质预报应综合采用地质调查法、超前钻探法、物探法和超前导坑法进行预测。其中物探法包括中长距离的弹性波反射法（常用的是地震反射波法）、短距离的电磁波反射法（常用的是地质雷达法）和高分辨率直流电法（常用的是三极空间交汇探测法。1.超前地质预报六、铁路隧道检测技术铁路隧道检测技术现状及发展趋势监控量测作为质量管理的重要手段，越来越受到重视。铁路隧道监控量测项目包含6个必测项目和12个选测项目。从本质上讲，隧道不仅仅是单纯的钢筋混凝土结构，而是围岩和支护结构的复合体。因此，在隧道开挖过程中，需要同时考虑围岩稳定状态和支护、衬砌可靠度，可以将监控量测项目分为5大类：①洞内外观察；②地表沉降；③隧道结构变形；④隧道结构受力；⑤隧道环境。2.监控量测技术铁路隧哥道检测手技术现兵状及发脏展趋势从本质挂上讲，剧隧道不圈仅仅是亏单纯的躬钢筋混池凝土结察构，而罢是围岩疯和支护征结构的稀复合体矩。因此余，在隧库道开挖锋过程中头，需要械同时考班虑围岩优稳定状很态和支央护、衬巾砌可靠贱度，可仁以将监昏控量测甜项目分旦为5大类剥：①洞闸内外鸡观察忽；②地净表沉围降；③隧巾道结拾构变寒形；④隧道吼结构受笋力；⑤隧道五环境。监控量部测技术铁路锁隧道户检测患技术孙现状紫及发充展趋势监控报量测千作为垮质量寻管理往的重亲要手开段，警越来伤越受正到重己视。怕铁路与隧道溜监控恢量测础项目争包含6个必测莲项目和12个选测役项目。监控量陪测技术序号监控量测项目常用量测仪器备注1洞内、外观察现场观察、数码相机、罗盘仪2拱顶下沉水准仪、刚挂尺或全站仪3净空变化收敛计、全站仪4地表沉降水准仪、铟钢尺或全站仪隧道浅埋段5拱脚下沉水准仪或全站仪不良地质和特殊岩土隧道浅埋段6拱脚位移水准仪或全站仪不良地质和特殊岩土隧道深埋段日常重监控馒量测存必测包项目铁路纪隧道抢检测倦技术孩现状双及发既展趋势可将满将足隧道鹊设计与赴施工特税殊要求知进行的沫监控量纳测项目拔纳入选琴测项目途：监控孙量测半技术序号监控量测项目常用量测仪器1围岩压力压力盒2钢架内力钢筋计、应变计3喷混凝土内力混凝土应变计4二次衬砌内力混凝土应变计、钢筋计5初期支护与二次衬砌间接触压力压力盒6锚杆轴力钢筋计7围岩内部位移多点位移计8隧底隆起水准仪、铟钢尺或全站仪9爆破震动振动传感器、记录仪10孔隙水压力水压计11水量三角堰、流量计12纵向位移多点位移计、全站仪铁路隧按道检测从技术现献状及发档展趋势铁路养隧道规限界助是为依了确到保列算车安松全行渴驶时示有足如够的六空间浓在限她界内务除了诊机车魔车辆倡以及棕与机东车车额辆相顾互，假作用注的建躲筑物酿和设舟备外蝴，其蛾他建事筑物败和设滤备不筐得侵伯入。跟目前帝隧道祝限界枣检测示设备陪主要征有：漏隧道堪限界拣检测骄车（错沈阳晃局）祥、便笑携式藏铁路李限界据测量锈仪和填全测市仪。3.隧道询限界蒜检测铁路先隧道妨检测涌技术洞现状语及发府展趋势隧道限占界检测碌车BJS毯D-3激光隧蚁道限界筐检测仪律（断面拿仪）隧道限后界检测铜仪铁路隧佛道检测旅技术现致状及发蛾展趋势隧道舒限界诞检测帜车运营婆铁路涨隧道心限界载检测读车实邮景图铁路隧亭道检测盈技术现盒状及发拦展趋势隧道兆竣工振后，堤衬砌蹄和底窝板厚目度、测密实裁度及慎背后阵空洞宴检测隆方法材有打市击声直法、围冲击金波法薯、电醉磁波疯法、然超声呆波法舱和声绒发射观法。拆其中浓，电拐磁波委法包叠括地饼质雷良达法膜、射富线法周、电伟磁感怒应法纵、红绍外线位法等扛。这生些方尊法各吗有特风点和验适用员范围咏。考汁虑现象场的建实际辛条件哲和检脸测成隙本，蝇一般熊常用技的检援测方亲法是宪打击走声法炎和地爆质雷域达法刮。4.衬砌和畜底板厚沈度及背残后空洞昌检测铁路湖隧道勾检测精技术相现状睡及发捡展趋势隧道竣荒工后，窑衬砌和朽底板混茂凝土强群度的检势测方法侨可分为弊有损检片测和无焰损检测弓。有损著检测耍包括占钻孔扫取芯虾法、蛇拔出迫法和乱贯入凶阻力恶法，触以钻铲孔取捧芯法辛最为遮常用僚。该洗方法舞可以乐直观贪地获佩得隧沈道衬僚砌和获底板壁厚度链、质天量和夏背后碧情况寇，但房诚会对息隧道辈结构模防排幸水系番统造梢成破栗坏，祸检测毯速度猾慢，食效率境低，响一般势用于谎对其含他检腔测或黑监测去方法午的标互定。无损截检测而方法怎有回露弹法泉、超恐声波葡，回登弹法翻反映肥的主比要是腊构件止表面10-意15c阶m的强度恒状况，级且回弹寒值受构母件表面慌影响较雾大。超喝声波法顿反映的握是构件逮内部的硬强度状摩况，但饭声波值靠受骨料中粒径、疫砂浆等包影响较自大。相嫁比于采种用单一飘的超声秃波法或轮回弹法供，超声教回弹综夺合法弥爹补了单丙一检测稿方法的灰不足，烂测试结界果具有父影响因蛇素少、破精度高于适应范险围广等模特点。5.衬砌和吓底板强只度检测铁路痰隧道勿检测调技术敞现状拼及发锤展趋势隧道砌毯和底板炸拱架、府钢筋分另布检测女拱架和灰钢筋相柳当于隧音道的骨员架，在煎围岩较透差的环坐境必须煌采用。常用的疾衬砌和命底板拱兆架、钢境筋密度斩检测方馆法有地直质雷达卧法和钢裂筋检测粗仪。地质雷凑达属于旅电磁波凯的一种份，对钢愿筋、钢稍拱架等网铁磁物盘的探测歼特别敏浴感，探禁测结果敞不能给诵出钢筋蔑直径大亡小，但茶能准确贴定位钢甜拱架、特钢筋的判数量及山分布情驼况。相比于姓地质雷医达法，尾钢筋检秆测仪不谎仅能获万得钢筋喜密度分蹲布情况性，而且忧能有效厨探测到娱钢筋直咽径大小负，但该荒方法探勤测深度蔽较浅，聚为约20c菜m的深度颗范围。6.衬砌夹和底规板拱肯架、溉钢筋凝分布破检测铁路隧椒道检测右技术现帐状及发猴展趋势衬砌表鸽面检测摄内容包桥括错台埋、衬砌敢裂缝、权衬砌掉含块或剥固落、渗愁漏水等光。常用赤的检测嫌方法包尚括人工呆或人工处仪器检丸测。这妖种检测豆方法直常观，对套检测人膏员要求泥高，劳搏动强度臭大，工沈作效率煤低，检窜测结果缓受人为必主观因矛素影响施，并且磁反馈滞碑后。7.衬砌炎表面梦检测地质粒雷达澡（GR，Ge痒o-液ra标da破r）或探看地雷达贫（GP装R，Gro神und右-Pe泛net狐rat隶ing垄-Ra航dar）原槐理：枕高频罢电磁遭波以渠宽频因带短斯脉冲捡形式拨，通杠过发渔射天属线被勉定向幼送入佛地下嫩，经纽奉存在钳电性刊差异歉的地竹下地掌层或射目标烤体反芹射后捞返回队地面逼，由然接收誓天线盲所接亮收。醋高频茅电磁键波在梢介质寨中传先播时突，其里传播瓶路径揭、电即磁场冰强度庸与波谎形将留随介邻质的悦电性滤特征织与几镇何形究态而版变化怒。因本此，笨通过影对时萄域波庄形的付采集繁、处渗理和怪分析曾，可劳确定腾地下冰分界更面或捕目标土体的件空间巧位置傍及结穷构，达到识陡别目标队物的目称的。（一）呜地质雷稍达工作雅原理七、地诞质雷达劣检测技洋术铁路餐隧道炉检测克技术包现状告及发率展趋势天线时间x地质默雷达洞工作泰原理铁路隧巨道检测床技术现炕状及发盆展趋势天线时间x地质雷头达工作都原理铁路隧钻道检测钢技术现傍状及发饼展趋势在此期芳间，地廊质雷达僚技术突金飞猛进齿，更多碰国家的勇高校和悬研究机颂构开始汉关注、宵研究地草质雷达匪技术。死同时，秒地质雷凑达也得场到了地勉球物理早和电子质工程界疮的更多厉关注，叼对天线腐的改进须、信号唱的处理结、地下茧目标的谷成像等乳方面提绢出了许龙多新的裤见解。19疲70年代初趣到70年代中胀期19子70年代中即后期到80年代1980年代至集今美国继、日忧本、碑加拿德大、执英国锣、德悟国等拜国开趣展了苦大量耍的研狐究工榨作。利首家塘生产判和销休售商纳用地叙质雷而达公帜司问知世，牲即美哗国地颂球物夜理测作量系烧统公箩司（GS殿SI）。日怒本电器聚设备大荷学也研划制出小淋功率的孔基带脉晚冲雷达枣系统。美国GSS炭I、日本OYO、加治拿大SSI、瑞典SGA兔B、意完大利ID川S等开飞始研争制和纷生产造各种亿不同漏型号顾的地益质雷远达产毅品。80年代全例数字化校的地质绩雷达系半统问世歌，解决判了大量邮数据存部储的问支题，增席强了实最时和现而场数据诱处理的季能力，握为数据亿的深层剧次后处属理带来狠方便，披应用领柄域得以棉向纵身雕拓展。19根04年，德匀国人Hul朽sme持yer首次将拆电磁波背信号应启用于地冰下金属严体的探误测。19亭10年，德幕国人Le容im深ba毫ck和Low射y用埋兼设在结一组漫钻孔员里的燃偶极乓子天扑线探净测地讨下相肆对高弄的导恩电性散质的框区域足，并有正式绣提出瓜了地够质雷蛛达的紫概念嘴。19纵26年，覆德国价人Hul智sen捞bec泡k第一朴个提揉出应总用脉挽冲技磁术确钉定地资下结吴构的抛思路怖。随着电迹子技术屿的发展胸，直到197絮0年代忍，地威质雷壁达技领术才架重新穷得到征人们临的重割视，锣同时稿美国尘阿波徐罗登丛月计朗划中呆月球雪表面佛探测就实验鉴的需扒要，弄加速居了地检质雷斧达技泳术的压发展全。铁路淘隧道惯检测哗技术坚现状吗及发芦展趋势铁路隧脱道检测拼技术现按状及发庆展趋势（二）打地质雷展达在国蒸内的发杆展和应漏用1970年代中站期，由抹煤炭科横学研究迷总院重殃庆分院斧高克德揉教授为表首的地羡质雷达摊专题小煤组，针庄对煤矿零生产特剩点研制巨开发出讨了一套垂探地雷愤达系列废产品——KD糠L系列矿铃井防爆地雷达仪班，开创卷了我国阻自主研员制地质地雷达的份先河。1980年代戴末90年代初纪，国内甘不少高切校和科国研单位露开展过竖地下目项标探测均方面的弟工作。倍电子工桶业部第舞二十二例所（中医国电波砌传播研铃究所青慌岛分所扑）研制甲出LT岭D系列地幸质雷达击，配有枣不同频母率天线剪及分析挽软件，协用于混驻凝土结暖构、路锹面、工赢程场地没等各种杯测量。工程勘纯察考古调谨查管线探锐测质量检究测铁路让隧道雾检测梁技术歪现状附及发习展趋势进入21世纪观以后令，地蜓质雷论达逐酒渐的享向更辆多的全领域诉拓展共，在疏矿产诉调查尾、考暮古、促地质习勘探添、铁旅路、施公路鬼、水阅文、伙农业沉、环姑境工滔程、华土木粘工程崖、市侦政设合施维拨护以歪及刑裹事勘和察等叶各领筛域都充有重北要的距应用引，用滨以解办决地快质构公造、牙场地街勘察乐、线认路选丘择、执工程叫质量谢检测青、病跌害诊荒断、长超前铸预报佩、垃快圾填怎埋场海环境臂污染紫研究过等问景题。（三袖）地都质雷词达在裹铁路乌系统愚的发指展和装应用198说2年，铁帆道部第捐三设计径院从美粒国GSS劣I公司仅引进卸了我笛国第在一台SIR貌-8型地宅质雷俘达，皇采用乏模拟苏线路彻，没伙有资版料分震析软搬件；19驴90年，引傻入第一临台SI凶R-屋10型数社字化钩地质渣雷达支，并欠于199粉2年应用垄在隧道歼超前预们报中，湖随之地缝质雷达歉逐步进于入了铁跳路隧道食衬砌、迁路基、苏支挡工么程及桩吊基质量凭检测等少范围。隧道允超前劣预报采用侧地震馋、雷稼达探岸测与猜地质坛研究怜相结鉴合的物办法怀。地邪震反话射预榆报掌堵子面聪前100两m左右，萄地质雷填达预报20冲-3孙0m范围内素。01隧道衬草砌状态捎检测检测诱衬砌汽厚度奶、内窜部钢攀筋及守钢拱件架分异布，淡背后饭回填宰密实福状况购等。02路基状抗态检测有砟赤道床焦厚度长、道那床脏叠污，臭路基担富水限、下大沉及围翻浆安冒泥愤等。03铁路隧惕道检测翼技术现育状及发项展趋势铁路隧森道检测框技术现运状及发粥展趋势（四旧）地跑质雷框达检饥测主税要技锐术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