隧道襯砌背后空洞缺陷成因分析及檢測

隨著我國隧道交通建設(shè)的快速發(fā)展，隧道在區(qū)域社會(huì)與經(jīng)濟(jì)交往中發(fā)揮著越來越重要的作用，但與此同時(shí)，隧道工程建設(shè)面臨的工程地質(zhì)和水文環(huán)境越來越復(fù)雜，隧道病害也日漸凸顯，其中隧道襯砌背后空洞缺陷是影響隧道運(yùn)營安全的主要病害之一。
 
襯砌背后空洞是一種常見的隧道施工質(zhì)量缺陷，會(huì)導(dǎo)致圍巖與支護(hù)之間的相互作用關(guān)系的惡化，使得襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部的應(yīng)力集中，甚至還會(huì)引發(fā)襯砌結(jié)構(gòu)的裂縫或開裂，以及其他關(guān)聯(lián)病害，從而給隧道結(jié)構(gòu)安全帶來威脅。特別是當(dāng)出現(xiàn)隧道襯砌背后空洞過大的情況，受隧道內(nèi)行車、地下水等多重因素的影響，很可能造成圍巖的失穩(wěn)，甚至導(dǎo)致隧道在內(nèi)力和外力綜合作用下出現(xiàn)塌方。
 
襯砌背后空洞缺陷成因分析
地質(zhì)及環(huán)境因素
由于很多隧道處于地質(zhì)條件復(fù)雜區(qū)域，襯砌背后圍巖或者回填物中可能存在易溶解或易被腐蝕的物質(zhì)，在特定的環(huán)境條件下襯砌背后逐漸形成細(xì)小空洞。隨著時(shí)間的推移，細(xì)小空洞形成群落并逐漸聯(lián)通，或者受周圍松散圍巖的影響，形成大范圍的襯砌背后空洞。
   
原材料因素
隧道襯砌混凝土由骨料、水泥、砂等多種原材料拌和而成，其質(zhì)量的好壞對隧道的長期穩(wěn)定有很大的影響。如果原材料質(zhì)量參差不齊，加之計(jì)量誤差、攪拌不充分等因素，混凝土拌和易出現(xiàn)分層離析、泌水、干澀、板結(jié)等現(xiàn)象。由于混凝土本身是一種多相、多孔建筑材料，在拌和至澆筑整個(gè)過程中如果處理不當(dāng)，就容易出現(xiàn)背后空洞等質(zhì)量缺陷。混凝土的收縮特性對初期支護(hù)時(shí)也會(huì)產(chǎn)生較大影響，容易使噴射混凝土與巖面不能密貼，產(chǎn)生空隙，形成空洞。
 
施工因素
隧道襯砌施工過程中的質(zhì)量控制對于隧道工程最終的結(jié)構(gòu)與質(zhì)量安全有著直接的影響，尤其是初支混凝土噴射質(zhì)量不達(dá)標(biāo)，許多拱架間因此形成凹槽，且難以在二襯時(shí)難以填滿，從而形成空洞。此外，二襯混凝土澆筑時(shí)受到局部混凝土骨料團(tuán)簇阻擋，振搗不充分、澆筑量不足等情況也非常容易導(dǎo)致襯砌厚度不足或拱頂部位出現(xiàn)空洞，給隧道安全運(yùn)營埋下隱患。
 
不僅如此，支護(hù)平整度不足導(dǎo)致防水板的不規(guī)則鋪設(shè)，使防水板在局部凸出位置產(chǎn)生褶皺、在凹陷位置與初襯存在懸空，也會(huì)給后期澆筑帶來麻煩，最終導(dǎo)致空穴等缺陷問題。
 
其他因素
所用的施工設(shè)備、現(xiàn)有的施工技術(shù)等都會(huì)給隧道襯砌質(zhì)量帶來不同程度的影響，超挖嚴(yán)重噴射混凝土厚度過大，在重力作用下混凝土整體下沉，也易形成空洞。總之，多種因素都可能導(dǎo)致隧道襯砌背后空洞的出現(xiàn)，只有加強(qiáng)控制，把握好每一個(gè)細(xì)節(jié)，才能有效的減少此類問題的出現(xiàn)。
   
襯砌背后空洞檢測
對于隧道襯砌背后空洞的檢測通常采用地質(zhì)雷達(dá)法進(jìn)行，地質(zhì)雷達(dá)具有便攜、快捷、無損和抗干擾性強(qiáng)的特點(diǎn)，不僅在隧道襯砌結(jié)構(gòu)質(zhì)量控制方面得到了廣泛的應(yīng)用，在其他混凝土缺陷探測方面也具有重要的價(jià)值意義。
 
地質(zhì)雷達(dá)是利用高頻電磁波的反射來探測目標(biāo)體，地質(zhì)雷達(dá)系統(tǒng)主要由雷達(dá)主機(jī)、信號(hào)發(fā)射機(jī)和發(fā)射天線、接收機(jī)和接收天線組成。通過天線將高頻電磁波發(fā)射入被測物體，由接收天線接收不同的介質(zhì)和界面反射的雷達(dá)波形，并形成檢測影像資料數(shù)據(jù)，檢測技術(shù)人員通過對獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，能夠發(fā)現(xiàn)襯砌背后的回填狀況。
 
由于不同的天線頻率能夠探測的深度和分辨率不同，因此一定要正確把握對天線頻率的選擇。還需要注意的是，由于地質(zhì)雷達(dá)圖像存在衰減以及大量雜波，對數(shù)據(jù)的質(zhì)量造成了嚴(yán)重影響，因此在對圖像進(jìn)行分析和識(shí)別之前，需要對圖像進(jìn)行一定的處理，尤其是對異常數(shù)據(jù)的處理很有必要，以更準(zhǔn)確的對所檢測區(qū)域進(jìn)行科學(xué)分析。
   
總結(jié)
應(yīng)加強(qiáng)隧道襯砌質(zhì)量的科學(xué)檢測，如果發(fā)現(xiàn)隧道襯砌質(zhì)量問題應(yīng)及時(shí)進(jìn)行整治，隧道襯砌質(zhì)量缺陷的整治以保證結(jié)構(gòu)安全為前提，若整治過程中破壞了原有實(shí)體工程，如初期支護(hù)破損、鉆孔破壞防水板等，需及時(shí)進(jìn)行針對性補(bǔ)強(qiáng)修復(fù)，避免產(chǎn)生新的質(zhì)量缺陷問題。