摘要：随着隧道工程的发展，隧道运营过程中逐渐暴露出诸多病害，严重影响行车安全。本文对目前隧道工程的常见病害产生的原因进行了分析，并提出病害的处治意见，同时介绍了运营期隧道的无损检测技术。关键词：隧道隧道无损检测病害处治由于隧道工程特殊的赋存环境，在隧道运营后，隧道病害具有隐蔽性强、诊断难、治理难的特点。运营期的隧道检测既不能破坏其原有结构，也不能影响隧道的正常运营，因此隧道工程结构的无损检测、健康诊断、常见病害处理等已经成为工程界和学术界关注的问题
1隧道隧道无损检测项目及方法
1.1 隧道隧道结构主要尺寸检测
隧道隧道结构的尺寸主要采用激光隧道断面仪和全站仪进行检测。通过对隧道隧道结构主要尺寸的检测，查看隧道断面净空状态，判断隧道是否侵入界限。
1.2 裂缝观测
对衬砌上的裂缝采用目测为主，辅以裂缝测宽仪量测，用钢卷尺量测裂缝长度与间距。主要量测裂缝的尺寸及深度，并提交病害分格检测展示图，从而了解不同段落裂缝病害的分布规律。
1.3 结构密实度无损检测
主要采用地质雷达进行检测。通过地质雷达检测可以得到衬砌厚度数据、背后空洞分布情况等内容。
1.4 结构强度检测
结构强度主要采用结构回弹仪进行检测。因此以回弹值反映混凝土表面硬度，根据表面硬度推求混凝土的抗压强度，从而评判结构的强度。
1.5 钢筋锈蚀受力检测
本检测项目采用仪器为钢筋锈蚀检测仪，通过测得的电位值评估钢筋的锈蚀状态。
2隧道常见病害成因分析
2.1结构裂缝
隧道工程中结构裂缝表现为道床裂缝、边墙裂缝、顶板裂缝等形式。结构裂缝的出现往往是在设计、施工过程中多方面的因素导致的，常见主因主要包括以下几点：①差异沉降。在设计过程中，由于设计方案不合理，使得地基加固效果不佳，导致地基工后沉降及纵向差异沉降较大，其值大于结构允许范围后，势必造成结构病害性裂缝。同时，设计人员对围岩类别判断有误，致使衬砌设计厚度不足，也会因承载力不足而导致裂缝的发生。②变形缝的设置。变形缝一般包括沉降缝与伸缩缝两层含义。对于隧道结构，考虑整体道床基础允许垂直错位最大值的范围，因此一般不设置沉降缝。而在软土地区，为了提高结构纵向刚度，一般也不设置过多的伸缩缝。这就使得地基加固不佳时，地基工后沉降加大，导致结构应力过于集中，容易产生结构裂缝。③结构强度。在设计及施工过程中，由于设计不当或者施工时混凝土壁后回填土压实不当等原因，造成混凝与质量不符合要求，从而容易导致结构裂缝的发生。④温缩、干缩。由于温缩、干缩使得混凝与结构内部产生应力集中，容易产生结构裂缝。⑤列车振动。超负荷隧道结构在长期处于低频连续振动的环境下，容易导致软土下卧层地基产生较大纵向沉降，致使裂缝的出现。同时，对于已有裂缝而言，长期行车荷载使道床上下振动而形成倒吸现象，造成水在裂缝中反复潜蚀，从而使裂缝扩大。
2.2渗漏水
结构渗漏水是隧道工程中最常见的病害之一。渗漏水会促使混凝土衬砌风化、剥蚀，造成衬砌结构破坏；渗漏水还会软化围岩，引起围岩变形；若渗漏水中还有腐蚀性介质，会造成一般衬砌混凝土的砌筑砂浆腐蚀损坏，降低衬砌的承载能力；渗漏水还会引起路基下沉、基底损裂等次生病害，影响行车安全。渗漏水部位主要发生在环缝、纵缝、注浆孔及旁通道位置。出现渗漏水一般有两个前提：一是裂缝已经贯通混凝土结构层；二是防水层已经破坏或本身就质量不合格。因此，结构裂缝、围护结构及防水工程等防水体系部分失效是渗水的主要原因。
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3隧道病害检查和检测方法探讨
地质物理勘探在各国均已普遍采用，我国也曾应用弹性波探测大瑶山隧道的中部构造；应用红外遥感技术进行了施工水害的预测预报，还在西安至安康越岭隧道选线时应用于勘测线路走向，取得了较好的结果；在隧道施工中应用地震反射法预报康牛隧道和米花岭隧道的地质断层预报。这些物理勘探方法的应用证明，物理勘探检测方法在隧道工程中具有广阔的前景。目前，国外应用物理勘探检测技术于隧道结构损伤已经开始，这样使大面积的隧道衬砌结构的探伤已成为可能，它是以检测衬砌结构内部缺陷为目的，如混凝土的蜂窝、孔洞、裂缝、保护层厚度不当等缺陷，以及因腐蚀、冰冻、火灾等非重力因素引起的损伤等。采用无损检测检测缺陷和损伤时，可以采用超声脉冲法、射线法、微波吸收和雷达扫描法、声射法、透气法、介电法和电磁法等等。显然这些方法比起可视检查具有无可比拟的优点。物理无损检测方法在我国应用最广泛的是超声脉冲法。而世界各国发展无损检测很快，特别是法国和德国已取得了很大的进步。无损检测不仅能分析衬砌表面，而且能对衬砌内部、围岩及衬砌与围岩之间的异常、空洞和缺陷等情况进行检测。下面介绍一些较为典型的成果。
3.1地质雷达检测
地质雷达检测属电磁波检测范围。在隧道内通过附有电磁波发射器向隧道衬砌发射高频宽频带短脉冲。其电磁波的频率一般为8×107～1×109Hz，电磁波经衬砌介面或空洞的反射，再返回到接收天线。如衬砌介质的传播速度和介电常数已知时，按电磁波传播时间，即可求得反射介面的深度。电磁波穿透隧道结构的深度受频率、反射和导电率三个因素的影响。对于不同的材质。
3.2红外线温度场照相技术
红外线温度场照相技术测量的原理是：当隧道墙体发射出辐射热，红外线记录出墙体表面的温度分布情况时，表面温度反映了热在墙体表面的流动，它反过来又影响结构的机理的中断，然后，在墙体表面的温度场的中断又反映出结构里面的异常。在应用于隧道时，红外线照相机或扫描器一般安装在运动的支架上进行量测。这一技术在国内外已广泛应用于机车车辆的探伤检测中，由于该方法依赖于温度梯度测量，最好在冬天温差较大时进行。红外线温度场照相技术在隧道工程中可以确定以下的衬砌情况：（1）在衬砌和围岩间水在不同温度下的流动；（2）衬砌背面地质条件的改变；（3）衬砌缺陷；（4）空洞。同时，该技术在使用时也受到以下条件的限制：（1）使用的基本前提条件是通过隧道墙体的热流应有固定的流动，在量测期间温度场应恒定以便评价隧道条件的改变，在隧道衬砌表面与围岩之间的温差应根据扫描器的精度保持在2～4℃；（2）隧道衬砌表面不应有任何覆盖物或设施，否则将会阻止辐射热的渗透，这是由于覆盖物的保温作用，改变了热在物体中的流动；（3）若流水量有随时间的变化时，将使检测的结果不够准确；（4）红外线温度场照相技术没有地质雷达灵敏度高，需与其它技术结合使用。
3.3超声脉冲法
混凝土在施工和使用过程中所生成的缺陷有裂缝、孔洞、蜂窝和层状破坏。采用超声脉冲法探测材料内部缺陷首先用于金属材料，而应用于混凝土探伤则晚得多。但我国已于1990年制定了《超声法检测混凝土缺陷技术规程》（CECS221-90）。超声探伤的基本依据为：（1）低频超声遇到缺陷产生绕射现象；（2）超声波在缺陷界面产生散射，抵达接收探头时能量明显衰减；（3）超声脉冲各频率成分在遇到缺陷时衰减程度不同，接收波频谱与反射波频谱产生差异；（4）超声波在缺陷处的波形转换和迭加造成接收波形畸变等。所以在探伤时所测量的物理量是声程、声时、衰减量、接收波形及其频谱。
5结语
隧道工程结构病害检测、治理和管理是一项复杂的系统工程。加强施工过程的质量管理、减少结构病害，是隧道工程结构病害治理的最有效、最简单、最经济的途径之一。必须重视隧道结构的设计、施工质量的控制、运营期健康监测等各个方面，以确保隧道工程的安全运营。
参考文献
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论文作者:孟文奇
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第17期
论文发表时间:2018/11/6
标签：隧道论文; 结构论文; 病害论文; 裂缝论文; 渗漏水论文; 围岩论文; 缺陷论文; 《建筑学研究前沿》2018年第17期论文;