铁路隧道衬砌混凝土施工质量后期检测和评价

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2023年12月上 第23期 总第419期
工艺设计改造及检测检修
China Science & Technology Overview
1雷达无损检测
1.1检测仪器
采用美国（GSSI）制造的SIR-4000型地质雷达，及
400MHz、900MHz 屏蔽天线；中国电波传播研究所生产的LTD 2000型地质雷达，及400MHz、900MHz 屏蔽天
线，检测隧道衬砌质量。

1.2检测原理
地质雷达工作原理如图1所示。

图1 地质雷达工作原理图
1.3检测内容
地质雷达法主要针对衬砌背后空洞、脱空、不密实、欠厚及钢筋和钢拱架分布不均等缺陷进行扫描检测[1]。

1.4注意事项
（1）现场踏勘。

在检测前，应进一步对隧道现场进行
确认，在资料收集的基础上，对待检隧道进行现场踏勘，主要包括查验收集到的资料是否真实准确、检测里程是否满足检测条件、记录待检段落内对检测工作有影响的环境干扰因素，为数据分析处理提供参考依据。

通过对现场的踏勘资料分析，针对各种不利因素制定相应的解决措施，将这些不利因素的影响降到最低。

与现场对接，确定待检隧道具体里程位置，若发现待检隧道内有妨碍检测车通行的情况，督促现场进行清除障碍工作，确定待检隧道电磁
波波速标定位置[2]。

（2）介电常数（r ε）的确定。

通过对已知厚度的部位
（隧洞口）标定，确定适合隧道二衬混凝土的相对介电常数r ε值，r ε值在8.0～9.0范围。

1.5检测成果
1.5.1混凝土厚度的检测混凝土与围岩间会存在明显的反射层，可以利用反射
层探明二衬混凝土的厚度。

1.5.2二衬缺陷及衬砌背后缺陷
在混凝土内存在不密实以及背后存在空洞（脱空）
时，根据地质雷达剖面图上反映的信息进行判断。

《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》（TB10223-2004）
中涉及“不密实”的内容，“衬砌混凝土背后存在不密实时地质雷达剖面图上的波形杂乱，同相轴呈绕射弧形，且不连续较分散”。

检测人员在实际检测中发现，不密实分
不同的类型，经打孔、取芯验证，将“不密实”细分为
“衬砌内部不密实”和“衬砌背后不密实”两类[3]。

其一，衬砌内部不密实。

初期支护、二衬混凝土内部全部充满混凝土，但混凝土空隙率较大。

混凝土内空隙深度及直径一般小于5cm 的，即属于不密实。

其二，衬砌背后不密实。

初期支护超挖回填部分全部用规定填料回填，但填料空隙
率较大，空隙深度及直径一般不大于5cm 的，即属于不
密实；初期支护、防水板、二衬混凝土之间结合不紧密，空率较大，空隙深度一般不大于5cm 的，即属于不密实。

在实际检测中存在空洞时，通过打孔验证。

衬砌内部或衬砌背后未回填或部分回填，造成衬砌内部或初支背后与围岩之间以及二衬背后与初期支护之间有明显空隙、空腔和空洞，未回填深度及直径一般大于10cm 的，即属于空洞。

空洞可以分为衬砌背后空洞（二衬背后与初期支护
之间空洞）、初支背后空洞（初支背后与围岩之间空洞）[4]。

衬砌界面与初支界面之间空隙过大时，衬砌界面反射
信号强，三振相明显，雷达图像显示为“白-黑-白”三
收稿日期：2023-05-05
作者简介：孙艺雄（1980—），男，河南陕州人， 高级工程师，研究方向：桥隧工程、试验检测。

铁路隧道衬砌混凝土施工质量后期检测和评价
孙艺雄
（中铁一局集团第四工程有限公司，陕西咸阳 712000）
摘 要：针对铁路运营过程中衬砌混凝土频繁出现的空洞、欠厚、强度不足、裂缝、不密实及钢筋和钢拱架分布不均匀等缺陷，
通过多种检测手段及时、准确地找到可见的或隐蔽的衬砌质量缺陷和病害，为隧道缺陷修补和病害处置提供精确数据，保障铁路通车运营安全。

关键词：铁路隧道衬砌；后期检测；评价方法中图分类号：P641
文献标识码：B
文章编号：1671-2064(2023)23-0089-03
工艺设计改造及检测检修China Science & Technology Overview
道间隔，定义为脱空。

衬砌内部或衬砌背后未回填或部分回填，造成衬砌内部或初支背后与围岩之间以及二衬背后与初期支护之间有明显空隙、空腔和空洞，未回填深度一般大于5cm且不大于10cm的，即属于脱空。

脱空可以分为初支背后脱空（初支背后与围岩之间脱空）、衬砌背后脱空（二衬背后与初期支护之间脱空），TB10223-2004中对“空洞”和“脱空”没有区分。

脱空雷达图例如图2所示，空洞雷达图例如图3所示。

图2 脱空雷达图例
图3 空洞雷达图例
1.5.3雷达检测成果表
某隧道以拱顶、拱顶偏左右50cm，左右拱腰共5条测线累计1515m，缺陷共38处，经打孔验证符合35处，准确率为92%，缺陷长度累计197.86m，占测线的13.06%。

2二衬、仰拱取芯检测
2.1取芯检测注意事项
（1）结构受力较小的部位。

（2）混凝土质量有代表性的部位。

（2）验证地质雷达扫描结果，检查芯样是否密实、仰拱回填是否有夹泥、底部是否有虚渣等。

（3）取芯、测量厚度、观察芯样、强度照片。

（4）通过对二衬、仰拱抽样取芯和地质雷达检测，及时掌握仰拱施工质量，对强度和回填不合格的仰拱进行拆除重做，避免通车后的安全隐患。

3敲击检测
3.1检测原理
在隧道衬砌检测中，敲击检测主要靠人为经验，但也是有迹可循的一种检测手段，结合地质雷达检测结果，通过敲击检测增大检测范围。

3.2检测内容及成果
（1）通过有经验的人敲击隧道衬砌表面的声音，辨别衬砌内部是否有空洞、空腔缺陷。

（2）人工观测检查衬砌掉块、裂纹、渗漏水、露筋、
声检测仪为主，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；3）裂缝的检查通过现状检测和长期观测掌握和确定裂缝的变化状态。

5评价方法
（1）隧道衬砌缺陷分类见表2。

（2）根据《铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规
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工艺设计改造及检测检修
1脱空
and uneven distribution of reinforcement and steel arch, which frequently occur in the process of railway operation, visible or hidden lining quality defects and diseases can be found timely and accurately through various detection methods, so as to provide accurate data for the repair and disposal of tunnel defects and ensure the safety of railway operation.
Key words:railway tunnel lining;late detection;evaluation method
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