广东省交通运输建设工程质量检测中心 510420
摘要：雷达法广泛应用于公路隧道二衬检测，当隧道二衬配置双层钢筋网时，磁波经钢筋间空隙入射至第二层钢筋产生反射信号回程中再次遭遇表层钢筋而产生电磁波衰减，以至于雷达接受天线获得深层电磁波反射信号被完全屏蔽，导致隧道二衬厚度无法判断。笔者根据实际二衬检测情况，提出钻孔法与雷达法相结合的方法，本文详细介绍钻孔法与雷达法相结合的实际工程应用案例，研究其可行性。
关键词：钻孔法；雷达法；隧道二衬；厚度检测；可行性分析
地质雷达作为目前检测二衬厚度及脱空指标检测常用仪器，其具有无损性、高效率、便捷等优点，现广泛应用于各行业检测机构。由于地质雷达原理是利用天线发射高频带宽脉冲电磁波，当其遇到介电特性不同的物质，产生反射然后再通过天线接收，形成不同界面。当其遇到双层钢筋网时，由于钢筋之间反射的相互干扰，导致其接收图像分层不清晰，从而影响对配置双层钢筋混凝土的厚度判断。隧道进出口段落围岩条件较差，二衬设计上基本都配置双层钢筋网，这些段落如果用雷达检测图像的分层界限来判断厚度基本是无法准确实现的。
当遇到隧道配置双层钢筋网时，地质雷达法无法准确判断层位信息，导致隧道厚度无法得出。结合现有检测手段，只有钻孔法最简单、有效、直接反应出隧道真实厚度，且实际操作基本无障碍，更加适合普遍推广。那么如何以钻孔法为基本检测方法，采取何种操作流程及判断依据成为解决问题关键。
1 钻孔法与雷达法相结合使用方法
1.1 基本原则
整座隧道二衬配钢筋段落长度占总长度比率大于30%时须结合钻孔法综合评定厚度合格率；二衬配钢筋段落长度占总长度比率小于30%（含30%）时宜剔除配钢筋造成二衬厚度分层不明显的路段，不参与二衬厚度合格率计算。
1.2 钻孔检测现场布置
钻孔检测宜按100m抽检1处且每座隧道每个单洞不少于10处，钻孔测区在配钢筋二衬段落均匀布置。钻孔检测应先在测区拱顶位置检测，钻进深度不少于二衬设计厚度的85%。先用内窥镜观察孔位内部混凝土情况，再测量孔位深度。若拱顶二衬钻穿且厚度小于设计值则在该断面左右拱腰再各检测一个点。左右拱腰位置以探地雷达扫描测线位置为准。
1.3 评定方法
（1）雷达扫描数据处理按每5m输出一个平均厚度值计算合格率。
（2）钻孔检测根据不合格测区数量计算不合格率，并以此推算合格率，即合格率=（1-不合格率）。
（3）二衬厚度合格率按两种方法检测的长度加权平均，计算方法如下：
P为厚度合格率，P1为雷达检测厚度合格率，P2为钻孔检测厚度合格率，L1为雷达检测长度，L2为钻孔检测代表长度。
2 工程实际应用及案例分析
2.1 白石岗隧道检测情况
广东省交通运输建设工程质量检测中心于2015年9月8日至11日对白石岗隧道左、右洞进行首次检测，白石岗隧道左右洞配置有钢筋网的二衬混凝土段落长度为458m，其厚度按钻孔量测结果进行统计；素混凝土段落长度为60m，厚度按雷达检测数据进行统计。结合建设单位提供的隧道二衬设计参数表（见表1）及评定标准，该隧道二衬厚度具体检测结果如下（见表2、表3）：
表1 隧道二衬设计参数表
根据上表检测结果结合首次钻孔检测结果及雷达复测结果可做如下结论：
1.白石岗隧道左、右洞配钢筋网的二衬混凝土复测段落合计钻孔抽检测区为73个，其中YK7+560点数据为复测后替换首次数据，不合格测区18个，则配钢筋网二衬混凝土厚度不合格率为24.7%，依此推定该隧道配钢筋网的二衬混凝土段落合格率为75.3%。
2.结合首次钻孔检测结果，白石岗隧道左、右洞配钢筋网的二衬混凝土段落合计钻孔抽检测区为92个，不合格测区26个，则配钢筋网二衬混凝土厚度不合格率为28.3%，依此推定该隧道配钢筋网的二衬混凝土段落合格率为71.7%。
3.结合雷达复测结果，按检测长度加权平均的计算方法得出白石岗隧道二衬混凝土厚度整体合格率为72.1%。
2.2 案例分析
白石岗隧道K7+658-K7+688共30米为素混凝土段落，其他段落K7+543-K7+658、K7+688-K7+802共229米均为配筋段落。由于隧道左右洞设计围岩参数相同，故白石岗隧道左右洞合计素混凝土长度为60米，配筋段落长度为458米。按照3条测线，每5米给出一个检测结果，那么白石岗隧道素混凝土段落共检测36个点，配筋段落共检测275个点。通过首次白石岗隧道素混凝土段落雷达检测结果显示：检测36个点，合格点数为8个，合格率为22.2%，如果将配筋段落275个点全部以合格点位进行统计，那么总检测点数为311个，合格点数为283个，则合格率为90.1%。试想一下，假如因为配筋段落雷达检测无法准确判断，直接采取默认合格的方式，那么白石岗隧道最后的检测合格率很可能就直接为90.1%从而通过交工验收，那么其配筋段落二衬厚度不足的问题就无法显示出来，最终埋下安全隐患。事实证明对隧道配筋段落二衬厚度采取有效方式检测的必要性，因为雷达检测方法原因不能得出准确厚度而采取默认合格方式是不可行的，一旦造成安全事故后果无法想象。
通过包茂高速粤境段T2标白石岗隧道配筋段落检测过程情况，详细结果见表4-3、4-6，采取前一章节提到钻孔法操作方法及评定标准，首先对229米配筋段落长度按照不小于10个检测断面抽取原则，每20米一个断面选定K7+560、K7+580、K7+600、K7+620、K7+640、K7+700、K7+720、K7+740、K7+760、K7+780共10个断面，由于左右洞设计围岩参数相同，故左右洞同时按照上述桩号抽取共20个断面作为随机抽检断面。通过先对上述20个断面拱顶位置钻孔检测方式，发现ZK7+560、ZK7+600、ZK7+620、ZK7+640、ZK7+700、ZK7+740、ZK7+780、YK7+560、YK7+620、YK7+640、YK7+700、YK7+720、YK7+740、YK7+780共14个断面拱顶部位存在厚度不足问题，然后在上述14个断面左右拱腰位置进行补打，发现ZK7+700、ZK7+740、ZK7+780、YK7+560、YK7+720、YK7+780共6个断面左右拱腰位置均未发现钻穿二衬砼情况，故白石岗隧道左右洞配钢筋网的二衬混凝土段落合计钻孔抽检测区为20个，其中不合格测区8个，则配钢筋网二衬混凝土厚度不合格率为40.0%，依此推定该隧道配钢筋网的二衬混凝土段落合格率为60.0%，按检测长度加权平均的计算方法得出白石岗隧道二衬混凝土厚度整体合格率为55.3%。根据《公路工程竣（交）工验收办法》中的隧道二衬厚度要求不小于90%，故对白石岗隧道配筋段落复测先按照每10米一个断面进行加抽，加抽断面为K7+570、K7+590、K7+610、K7+630、K7+710、K7+730、K7+750、K7+770，通过新增加16个检测断面，发现16个断面仍然有5个断面不合格，综合前20个断面数据共检测36个断面，不合格断面为13个，则配钢筋网二衬混凝土厚度不合格率为36.1%，依此推定该隧道配钢筋网的二衬混凝土段落合格率为63.9%，按检测长度加权平均的计算方法得出白石岗隧道二衬混凝土厚度整体合格率为59%。最后对白石岗隧道配筋段落复测先按照每5米一个断面进行加抽，检测数据见表4-6，白石岗隧道左、右洞配钢筋网的二衬混凝土复测段落合计钻孔抽检测区为73个，其中YK7+560点数据为复测后替换首次数据，不合格测区18个，则配钢筋网二衬混凝土厚度不合格率为24.7%，依此推定该隧道配钢筋网的二衬混凝土段落合格率为75.3%。结合首次钻孔检测结果，白石岗隧道左、右洞配钢筋网的二衬混凝土段落合计钻孔抽检测区为92个，不合格测区26个，则配钢筋网二衬混凝土厚度不合格率为28.3%，依此推定该隧道配钢筋网的二衬混凝土段落合格率为71.7%。结合雷达复测结果，按检测长度加权平均的计算方法得出白石岗隧道二衬混凝土厚度整体合格率为72.1%。
通过分析包茂高速粤境段T2标白石岗隧道检测过程情况，白石岗隧道配筋段落检测方法采用前章节所提到的钻孔法。按照钻孔法操作流程及判断依据，从最初不小于10个断面以20米为一个间隔断面检测，首先针对拱顶最薄弱部位抽检，发现拱顶断面部位问题后再根据该断面左右拱腰检测结果综合判断该断面合格情况，得出钻孔检测合格率，最后结合雷达检测素混凝土段落数据按检测长度加权平均的计算方法得出白石岗隧道二衬混凝土厚度整体合格率。发现隧道二衬厚度整体合格率不满足《公路工程竣（交）工验收办法》中的隧道二衬厚度要求后，由于雷达检测数据是完整不变的，故对隧道配筋段落采取加密抽检方式，从20米一个抽检断面缩短到10米一个抽检断面，到最终5米一个抽检断面，整个操作流程及判断依据是合理可行的，全部都能发现存在问题。
3 结论
通过白石岗隧道实际检测案例，对于配筋段落采取前一章节提到钻孔法操作流程及判断依据有了更加深刻的认识，结合实际案例后也能更好的用数据方式展现加权平均概念，尤其是采用这种方式检测之后确实能客观体现出存在的真实问题，希望通过本文的研究内容为以后公路隧道的二衬砼检测工作有一定的指导意义，为广东省高速公路隧道工程质量保驾护航。
参考文献
[1] JTG F80/1-2004. 公路工程质量检验评定标准[S]. 中国，中华人民共和国交通部，2004.
[2]毛红梅.《隧道施工质量检测与验收》[M]. 北京：人民交通出版社，2016.
[3]王毅才.《隧道工程》[M].北京：人民交通出版社，2007.
[4]李志顺.《地质雷达探测技术在铁路工程质量检测中的应用》[J]. 铁道勘察，2004，（1）：63-64.
[5]郭有劲.《地质雷达在隧道衬砌质量检测中的应用效果》[J]. 地质装备，2001，2（4）：36-41.
论文作者:李珊
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第8期
论文发表时间:2018/8/7
标签：隧道论文; 厚度论文; 钻孔论文; 断面论文; 段落论文; 钢筋论文; 混凝土论文; 《建筑学研究前沿》2018年第8期论文;