隧道病害检查-隧道主体结构检查

隧道衬砌局部变形观测

1、边墙或拱脚当边墙(或拱脚)发生变形时，可在边墙(或拱脚)变形部位埋设钎钉，钎钉上悬挂垂球，与埋设在隧道固定点对应。用此法观测时，还应量测钎钉与固定点之间的垂距，以便求算角变位。隧道衬砌局部变形观测1、边墙或拱脚隧道衬砌典型断面变形监测

1、监控断面的确定原则①不同地质情况：岩性、围岩级别、地层年代。②不同断面衬砌类型:隧道主体结构(标准断面、紧急停车带等）和大型附属结构物(联络横通道、斜竖井、地下变电所、风机房等)。③复杂地质条件:特浅埋、岩溶、断层破碎带、施工'中出现岩爆、大变形等。④不同埋深：各断面间距布设涵盖不同埋深情况。⑤监控断面布置左右线错开，使断面选择更具有代表性。隧道衬砌典型断面变形监测

2、监测项目的确定由于地质条件、施工技术复杂及造价、营运管理等方面的原因，在隧道使用过程中，随着年限的逐年增加，隧道结构的赋存条件将发生改变，衬砌质量逐渐劣化，特别是隧道内的初期支护，由于自身因素(锚杆的预应力逐渐损失、材料劣化)及地下水等有害物质的长期侵蚀,将部分或全部失去支护能力，在此过程中荷载将逐渐向;：次衬砌转移，二次衬砌也由隧道建成之初的安全储备逐渐过渡为承载单元，隧道的最终安全状况也将由二次衬砌的安全状况得以具体体现。隧道衬砌典型断面变形监测

2、监测项目的确定因此,隧道长期安全性监测的重点应放在隧道的主体支护结构——二次衬砌来判断隧道在营运期间的安全性状况。埋设的项目主要包括：初期支护与二次衬砌之间压力盒、渗压计、二次衬砌中混凝土应变计,以及少量锚杆轴力计和多点位移计。隧道衬砌典型断面变形监测

2、监测项目的确定其次，虽然目前关于隧道围岩变形量测的方法很多,但基本都停留在施工监测阶段。由于隧道建成后围舍被支护结构封闭，难于量测，因而隧道运营期间的结构健康监测以支护结构尤其是二次衬砌的变形或受力为主,通过量测支护结构的变形及受力状态，推测围岩与支护结构之间的相互作用关系，间接获得围岩的活动情况。隧道衬砌典型断面变形监测2、监测项目的确定隧道结构健康监测系统

在选定的代表性断面处，为了方便运营管理过程中对主体结构的长期监测，最终组成隧道结构健康监测系统隧道结构健康监测系统隧道结构健康监测系统隧道衬砌厚度检测

《铁路隧道防排水技术规范》(TB10119—2000）规定：混凝土防水，除了要求混凝土致密，孔隙率小,开放性孔隙少以外,还需具有一定的厚度。地下水从混凝土中渗透的距离增大，也就是使阻水截面加大，当混凝土内部的阻力大于外部水压时,地下水就只能渗透到混凝土中一定距离。因此混凝土衬砌必须有一定的厚度，才能抵抗地下压力水的渗透。考虑到现场施工的不利因素及钢筋混凝土中钢筋的引水作用，而把混凝土衬砌的最小厚度定为30cm。隧道衬砌厚度检测

二次衬砌厚度根据围岩类别进行设计，一般情况下，拱顶是极易出现此类问题的部位。当然，隧道施工中，部分施工单位偷工减料或未按照设计进行施工，导致建成隧道厚度和结构承载力无法达到设计值，隧道厚度不足也是一种常见的隧道病害。厚度检测隧道衬砌厚度检测

检査方法：①凿孔或钻孔:尺量;②断面仪测量：比较衬砌前后隧道断面轮廓线；③声波法；④地质雷达法。在运营隧道较常用的方法为地质雷达法。厚度检测方法隧道衬砌厚度检测

探测隧道厚度时，一般先设计测线条数和测线位置，设计好测线位置后,可利用地球物理方法探测得到测线上不同位置的衬砌厚度,结合隧道轮廓仪等，可以测出某断面上5个测点厚度分布为0.4m，0.45m，0.35m，0.4m，0.4m根据隧道衬砌界限图获得不同断面界限，即可以得到截面不同位置的衬砌厚度并绘制衬砌断面形状图。值得说明的是，未布置测线位置的衬砌厚度根据已知点厚度线性插值获得。如果测线上不同位置的衬砌的断面图都已知，则可重建整条隧道衬砌几何图形，以便进行进一步的病害分析和研究。地质雷达测试方法隧道衬砌厚度检测

地质雷达测试方法隧道衬砌厚度检测

地质雷达系统及衬砌厚度检测原理如图所示，图上采用II，III级围岩条件下的隧道衬砌模型，描述了地质雷达系统的工作方式,并给出了电磁波反射工作图示,用来说明和帮助理解衬砌厚度的检测原理。测量原理隧道衬砌厚度检测

测量原理隧道衬砌厚度检测

反射天线T发射电磁波经反射被接收天线R接收,通过地质雷达反射图像的分析确定反射层，来测定反射波的双程走时t，从而确定衬砌围岩界面距离，衬砌表面的距离即衬砌厚度。脉冲波旅行时间与衬砌厚度的关系式为：测量原理隧道衬砌厚度检测

式中：z——反射层厚度，即衬砌厚度；

x——收发距，即接收与发射天线中心的距离，是与天线有关的定值；V——电磁波在介质中的传播速度。测量原理隧道衬砌厚度检测

当电磁波在地下介质中的波速为已知时,可以根据精确测得的双程走时，求得衬砌的厚度为：测量原理隧道衬砌厚度检测

v值可以用宽角法直接测量,在要求精度不是很髙的情况下，也可以根据下式近似计算，一般来说x值远小于tv，即取x=0可得衬砌厚度：测量原理

隧道衬砌厚度检测

目前流行的几种地质雷达都是由主机、控制与显示和天线三部分组成。天线都采用发射和接受共体天线，为解决天线与隧道难于密贴带来的问题，又有空气耦合天线和非耦天线之分。测量原理隧道衬砌质量完好检测

通过测量敲击声的强度、频率、音质等，判断结构有无异常情况。在衬砌厚度、拱背空洞、有无剥离以及混凝土劣化等检査中应用效果较好。敲击法隧道衬砌质量完好检测

通过测量超声波的反射行程时间,计算出衬砌厚度，并且根据其传播速度可推算混凝土的强度和劣化状态。超声波法隧道衬砌质量完好检测

初期支护和二次衬砌质量完好的实测雷达图像和标准波形图如图所示。图中各界面波组均一，相位一致，且频率变化不大。衬砌底界均匀，厚度达到设计要求,混凝土充填密实，未发现空洞现象。地质雷达检测衬砌厚度及其背后回填状况的一般规定如下。地质雷达法隧道衬砌质量完好检测

地质雷达法隧道衬砌质量完好检测

⑴铁道部颁发的《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》（TB10223—2004)中规定了地质雷达法检测隧道工程质量的一些规定。其中关于检测工作的规定如下。①检测时应检査主机、天线以及运行设备，使之处于主常的工作状态。②测量时应确保天线与衬砌表面密贴(空气耦合天线除外）。地质雷达法隧道衬砌质量完好检测

③检测天线应移动平稳、速度均匀，移动速度宜为3～5KM/h④录应包括记录测线号、方向、标记间隔以及天线类型等。⑤当需要分段测量时，相邻测量段接头重复长度不应小于1m。⑥应随时记录可能对测量产生电磁影响的物体(如渗水、电缆、铁架等)及其位置。⑦应准确标记测量位置。地质雷达法隧道衬砌质量完好检测

（2）天线频率的选择频率高的达波主频髙、分辨率高、精度较高、能量衰减较快、探测深度较浅;频率低的天线发达波主频低、分辨率低、精度相对较低、能量衰减较慢、探测的深度较深。因此选用天线时,应当根据隊道混凝土厚度及检测要求确定天线的频率，检测深度与天线频率选择见下表。地质雷达法隧道衬砌质量完好检测

地质雷达法隧道衬砌质量完好检测

数据处理流程隧道衬砌质量完好检测

数据处理方法隧道衬砌质量完好检测

通过钻孔直接观察和测定衬砌厚度、空洞深度和墙背地质状况等，检查方法包括利用内窥镜插入钻孔观察结构内部状况、利用钻孔所取材料进行试验等。钻孔检查法隧道衬砌质量完好检测

(1)钻孔取芯：钻孔的位置和深度，因检査目的不同而异，检查衬砌厚度、拱背空洞和地质状况时,深度一般为从衬砌表面到岩体内1m；当为了计划处治对策，必须掌握隧道围岩的地质状况和进行有关物理试验时,钻孔深度可为3～10m，此时需使用较大型的钻孔机械。钻孔检查法隧道衬砌质量完好检测

（2）钻孔完成后，可将内窥式观察镜插人钻孔中，观察衬砌内部状况、衬砌背面空洞和围岩地质状况等，并可连接摄像机记录结构实际面貌。钻孔检查法衬砌强度检测——回弹法

按照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》(JGJ/T23—2011)、《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02:2005)中规定的混凝土强度检测的具体要求进行检测。测点应在测区范围内均匀布置(图4-33)，但不得布置在气孔或外露石子上。相邻两测点的间距不宜小于30mm，同一测点只允许弹击一次1、现场混凝土回弹衬砌强度检测——回弹法

回弹法检测数据的处理是按照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》的具体要求进行的,如以下案例所示。2、数据处理及分析衬砌强度检测——回弹法3、数据处理案例衬砌强度检测——回弹法

（1）测区回弹代表值应从该测区的16个回弹值中剔除3个较大值和3个较小值，其余10个有效回弹值按以下公式计算：4、数据处理方法式中：R——测区回弹代表值,取有效测试数据的平均值，精确至0.1;Ri——第i个测点的有效回弹值。衬砌强度检测——回弹法

4、数据处理方法（2）非水平状态下测得的回弹值，按以下公式修正：衬砌强度检测——回弹法

4、数据处理方法（3）钻芯法修正系数按下式计算：衬砌强度检测——回弹法

4、数据处理方法（4）按照规定，回弹法检测混凝土强度推定值按下列公式计算衬砌强度检测——回弹法

4、数据处理方法隧道衬砌限界检测

检测隧道净空断面几何尺寸轮廓，包括净高、净宽。直线段每50m测量一个断面，曲线段测量断面适当加密。限界检测内容隧道衬砌限界检测

非接触性检测方法在地下工程断面测量中有较为广泛的用途。地下工程断面的检测有多种方法，主要可分为接触性检测和非接触性检测,传统的接触性检测方法如支距法、极坐标法等,由于这些方法的准确性受人为因素影响很大，且测量环节多、累积误差大、资料整理工作量大,费时费力,会造成检测结果严重滞后施工进度，达不到即时性要求，或由于检测断面数量少,达不到检测标准的要求，因此这种低效率、精度差的方法给施工、检测带来很多困难。目的及意义隧道衬砌限界检测

激光断面检测法作为一种非接触性检测方法，具有安全、方便、准确、快速的特点，可用于检查地下结构的开挖断面、衬砌断面,若结合施工动态检测，可堵于监测开挖后断面的收敛变形，以判断围岩的稳定性，以及衬砌厚度和平整度。目的及意义隧道衬砌限界检测

激光断面仪是建立在无合作目标激光测距技术和精密数字测角技术上的。极坐标测量法与计算机技术紧密结合,加上专门的图像处理软件，能迅速得到隧道断面图并与设计图进行对比，从而可以快速给出检费报告等文件。目的及意义隧道衬砌限界检测

激光断面仪的基本原理是采用激光测距装置，以实现非接触性测量的方法，用步进马达装置和激光测距装置，对选定断面进行检测，并在控制器中记录每个测点与初始方向的夹角和距离。为使检测有可比性和便于操作，以隧道设计轴线为基准，在选定里程的轴线上测出中心桩高程,调校好激光断面仪，并测出中心桩到激光测距头旋转中心的高度，此时此旋转中心成为极坐标的圆心，按照与隧道轴线垂直的方向进行测量。测量原理隧道衬砌限界检测

激光断面仪法的测量原理为极坐标法。如图所示,以某物理方向（如水平方向)为起算方向，按一定间距(角度或距离)依次测定仪器旋转中心与实际衬砌轮廓线的交点之间的矢径(距离)及该矢径与水平方向的夹角，将这些矢径端点依次相连即可获得实际衬砌的轮廓线。用断面仪测量实际开挖面的轮廓线的优点在于不需要合作目标（反射棱镜），而且它的量测精度满足现代施工测量的要求。测量方法隧道衬砌限界检测

测量方法隧道衬砌限界检测

用断面仪进行测量,断面仪可以放置于隧道中任何适合于测量的位置（任意位置)，扫描断面的过程(测量记录）可以自动完成。图为隧道典型断面检测结果图。测量方法隧道衬砌限界检测

利用激光隧道限界检测仪在对隧道衬砌断面的施测中,为了保证测量精度和确定的测量断面,先采用全站仪沿隧道中心线每间隔100m放设一个测站点,并精确测定和记录该点的平面坐标和髙程。同时以该点为中心,垂直隧道中心线在隧道两侧分别放设一点，作为隧道限界检测仪测量该断曲的记向点和校正点。断面设置及测点分布隧道衬砌限界检测

在隧道内纵向毎隔50-100m布置一个断面进行测量,每个断面60个测点左右。在开挖过程中，对同一断面的多次检测、比较可计算出隧道的收敛位移。并且在同一里程位置进行开挖断面、初期支护和二次衬砌检测。 断面设置及测点分布隧道衬砌限界检测

根据数据资料可分别计算出超挖的最大值和平均值、超欠挖面积等,根据《公路工程质量检验评定标准》的要求整理出相应的资料。资料处理完成后，采用相应的后处理软件,将三次数据进行处理，可计算出断面的初期支护和和二次衬砌的厚度，可以对施工的实际结构的可靠度进行分析。断面设置及测点分布隧道衬砌裂缝检查方法概述

1、裂缝检测的内容裂缝周围混凝土质量；裂缝分布位置；裂缝长度、宽度、深度；裂缝内有无异物和积水；荷载条件及周围环境条件，包括温度和湿度变化；开裂时间及开裂过程中变化。隧道衬砌裂缝检查方法概述

2、裂缝长度宽度的检测裂缝长度与宽度的检测方法：目测法;仪器法；摄影法；光測法。隧道衬砌裂缝检查方法概述

3、裂缝深度的检测裂缝深度的检测方法：深度丝法;单面平测法;双面斜測法;钻孔对测法。隧道衬砌裂缝检查方法概述

4、裂缝检测成果的表示裂缝分布位置的结构简图，裂缝长度和宽度的代表值；裂缝长度、宽度、深度的检測成果表；裂缝的照片资料。现场裂缝调査主要以观察和简易測量为主，根据裂缝的形态特征分析裂缝的成因，为诊断隧道的健康状态提供依据。裂缝的检査通过现状检測和长期观測来掌握和确定裂缝的变化状态。隧道渗漏水检查

检查漏水位置是否会阻碍车辆行驶和妨碍坑洞内各种设备的功能。特别是在冬季冰冻地区，行车道处的漏水由于结冰、堆冰等而妨碍车辆行驶；不规则暴露层表面湿润的漏水表明结构材质不良或存在裂缝，并对这些缺陷起促进作用。检査清楚后，将漏水位置和范围标记于隧道展示图上。1、检查内容1.1位置隧道渗漏水检查

检査漏水流量、漏水状态以及排水沟内的水流状态等。根据漏水压力、流量等因素，将漏水状态分为4类，如右图所示。在漏水显著的情况下，可用秒表和计量容器等测定其流量。1、检查内容1.2漏水量隧道渗漏水检查

漏水如果是浑浊的，需要检査砂土是否和漏水一起流出；如有，需测定每处砂土流出量（如水槽内堆积的沙土量）。降雨后出现漏水浑浊的隧道，有必要进行详细的检査。1、检查内容1.3浑浊隧道渗漏水检查

漏水是助长衬砌材质劣化的原因之一，特别是当漏水显示出强酸性时，混凝土有严重劣化的危险，必须引起注意。检查时，一般使用Ph试纸对漏水的酸碱度作简易测定。1、检查内容1.4PH值隧道渗漏水检查

检查原有防（排）水设施的设置及技术状况，其功能是否发挥正常，能否满足现在的防（排）水要求。1、检查内容1.5原有防(排)水设施检査隧道渗漏水检查

对隧道渗漏水的调査，常规的方法是由检测人员在渗漏现场对渗漏水范围、部位、出水形式、水量、水压及水质等进行检测并记录，并绘制展示图，可以与裂纹展示图一并绘制。检測方法有目測法和人工检测法。2、检查方法2.1概述隧道渗漏水检查

检测结果的表现形式有:隧道渗漏平面展开图（包括渗漏位置、渗漏类型、渗漏水现象），各渗漏点渗漏类型与是否为重复渗漏点检测成果表;渗漏点渗漏水量检测成果表；渗漏点照片资料。2、检查方法2.2结果表现形式隧道渗漏水检查渗漏水的检测最重要的环节就是对接道渗漏水状态的判断。目前的隧道渗漏水通常划分为以下三种类型：湿渍、渗水和渗流。检测判断方法分别是：①湿渍现象一般在人工通风条件下可消失,即蒸发量大于渗入量的状态。检測时用干手触摸湿斑，无水分浸润感觉。用吸墨纸或报纸貼附,纸不变颜色。检測时，要用粉笔勾画出湿渍范围，然后用钢尺测量高度和宽度，计算面积，标示在展开图上；②渗水现象在加强人工通风的条件下也不会消失，即渗入量大于蒸发量的状态。检测时用干手鼪摸可感觉到水分浸润,手上会沾有水分。用吸墨纸或报纸貼附，绝会浸润变廉色。检測时，要用粉笔勾画出渗水