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宜昌顺德建设工程检测有限公司 湖北 宜昌 443100
【摘 要】隧道的修建主要依据新奥法理论，围岩支护一般分为初期支护和二次衬砌，二次衬砌是隧道工程施工在初期支护内侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌，与初期支护共同组成复合式衬砌。二次衬砌作为承受围岩压力和最后一道止水结构，其质量直接关乎后期隧道运营期间的通车安全，如何对公路隧道二次衬砌质量进行有效检测一直是工程界关心的热点。受施工水平和工艺的影响，经常出现二次衬砌背后脱空或者不密实、厚度不足等质量问题，给后期使用带来安全隐患。因此，对隧道的二次衬砌的施工质量检测和控制尤为重要。本文以马岩隧道为例，说明二次衬砌的检测方法。
【关键词】隧道工程；二次衬砌；质量检测
1工程概况
马岩隧道为一座分离式短隧道。线间距为19.69～20.04m。左幅隧道起讫桩号为ZK12+095～ZK12+400，长305m，最大埋深约76m。右幅隧道起讫桩号YK12+085～YK12+135，长304m，最大埋深约69m。左右幅隧道进口段平面线形为直线，左幅出口段位于R=2585.7m的圆曲线上，右幅出口段位于R=2600m的圆曲线上。左右幅隧道纵坡均为上坡，左右幅隧道纵坡坡度分别为1.2%、1.334%。
2检测内容及目的
（1）二次衬砌混凝土强度；
（2）二次衬砌混凝土厚度；
（3）二次衬砌密实度及背部空洞检测；
（4）二次衬砌钢筋主筋数量及间距检测；
（5）隧道净空断面量测；
本次对马岩隧道YK12+085～YK12+135段进行二次衬砌施工质量检测，评价该隧道上述里程段二次衬砌施工质量是否满足相关规范及设计要求。
3检测仪器及方法
3.1 检测仪器
表3-1 隧道二衬检测投入仪器设备
仪器名称 用途
地质雷达 二衬厚度等、背部空洞、主筋数量等检测
混凝土钻孔取芯机 混凝土强度检测
隧道断面仪 断面轮廓测量
3.2 检测方法及原理
1、二次衬砌混凝土强度采用钻芯法取样，每100米随机抽检1组进行抗压强度试验评定。
2、二次衬砌混凝土厚度、密实度、钢筋数量及背部空洞等检测采用美国劳雷公司生产的SIR—3000型地质雷达、900MHz天线进行检测。
①测点布置
雷达检测：沿隧道纵向共布置5条测线，每40延米布置一个测试断面，环向共布置5个测点，布点位置在拱顶、左右拱腰和左右边墙各布一测点；若在检测中发现缺陷地段，需加密测线进行检测。
②数据处理
原始数据（时间剖面）经过数字处理后可以得到时～深剖面图，对时～深剖面图加以分析即可获得衬砌厚度及浇注情况等。
地质雷达数据处理的目标是压制随机的和规则的干扰，以最大可能的分辨率在图象剖面上显示反射波，提取反射波的各种有用参数，以帮助解释检测成果。
地质雷达资料反映的是地下介质的电性分布，将其转化为地质体分布，必须把地质、施工、地质雷达等方面的资料有机结合起来，以此获得检测对象的整体图象。
3、隧道净空断面检测采用激光测距原理，利用伺服马达带动激光测距头转动，扫描当前断面，测量出仪器中心点到隧道初支表面的距离来达到检测隧道净空断面的目的
①检测频率
采用BJSD-3型隧道激光断面仪进行自动测量，每50m检测一个断面，测量精度为±1mm。
②数据处理
根据BJSD-3型隧道激光断面仪采集数据，绘制隧道实测净空断面图，将实测净空断面图与设计净空断面进行对比，确定限界受侵位置及侵限尺寸。
4检测技术依据
（1）中华人民共和国行业标准《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1—2004）；
（2）中华人民共和国行业标准《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）；
（3）中华人民共和国行业标准《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）；
（4）中华人民共和国行业标准《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60-2009）；
5具体检测结果及质量评价
5.1 二次衬砌混凝土强度检测结果
二衬混凝土强度采用钻芯法取样后进行抗压强度试验，本次检测里程段YK12+085～YK12+135取样的混凝土试件28d抗压强度均达到设计值，检测结果见下表5-1。
表5-1 马岩隧道YK12+085～YK12+135二衬混凝土强度检测结果表
序号 样品编号 采样部位 检测项目 混凝土设计等级 试件抗压最小值
（MPa）
1 MHYYK–TJ01–
EC01 YK12+122 28d抗压强度（MPa） C30 33.8
5.2 二次衬砌厚度、二次衬砌密实度及背部空洞检测
5.2.1二衬施工参数统计
马岩隧道右线二次衬砌厚度参数统计见表5-2所示：
表5-2马岩隧道右线二次衬砌参数统计表
序号 里程范围 长度（m） 实际衬砌类别 二衬厚度（cm）
1 YK12+135～YK12+110 25 S-Vc 45
2 YK12+110～YK12+100 10 S-Vb 50
3 YK12+100～YK12+095 5 S-Ma 60
4 YK12+095～YK12+085 10 削竹式洞门 60
5.2.2检测结果分析及评价 5.2.2.1二次衬砌厚度检测
本期对马岩隧道里程段YK12+085～YK12+135所做的地质雷达检测二衬厚度结果见表5-3所示：本次检测里程段所有测点均达到了设计厚度值，满足公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1--2004）中对隧道二衬厚度质量的要求，判定为合格。
表5-3 马岩隧道YK12+085～YK12+135段二衬厚度检测结果统计表
序号 里程 设计值（cm） 实测值
左边墙 左拱腰 拱顶 右拱腰 右边墙
1 YK12+100 60 65.4 64.7 63.0 64.3 64.7
注：涂有颜色的厚度值表示该实际测得的厚度未能达到设计厚度的要求。
5.2.2.2二次衬砌密实度及背部空洞检测；
本期对马岩隧道里程段YK12+085～YK12+135所布置的五条地质雷达测线未发现明显的脱空或胶结不密实等缺陷异常，判定为合格。
5.3 二次衬砌钢筋主筋数量及间距检测厚度
本期对马岩隧道里程段YK12+085～YK12+135衬砌主筋检测统计结果见表5-4，平均间距偏差值未超过规定或允许偏差值，判定为合格。
表5-4 马岩隧道YK12+085～YK12+135段二衬钢筋主筋检测结果统计表
序号 桩号范围 检测长度
（m） 实测
数量 平均间距
（mm） 设计间距
（mm） 偏差
（mm） 衬砌类型
1 YK12+110～YK12+100 10 39 256 250 6 S-Ⅴb
2 YK12+110～YK12+085 15 72 208 200 8 S-Ma、洞门
注：涂有颜色的值表示该值大于规范允许偏差值。
5.4 隧道断面净空量测
马岩隧道YK12+085～YK12+135段共抽检1个净空断面，线型均控制较好，未侵入隧道限界，判定为合格，二衬断面检测结果见二衬断面检测成果图。（注：正值为超挖，负值为二衬侵入隧道界限值）
YK12+120二衬断面
6、检测结论
表6-1 马岩隧道右洞二衬施工质量检测结论一览表
检测范围 检测
项目 结 论 评定标准
YK12+085
～YK12+135 二衬混凝土强度 28d抗压强度均达到设计值。 抽检最小值≥设计值
二衬混凝土厚度 抽检断面测点均达到设计厚度值。 不小于设计值
二衬密实度及背后空洞 未发现明显的脱空或胶结不密实等缺陷异常。 二衬表面密实，二衬与初衬间无脱空，无杂物，无蜂窝等缺陷
二衬钢筋主筋数量及间距 检测段钢筋主筋平均间距偏差均小于规范允许偏差值。 规定值或允许偏差值±（10mm）
隧道断面净空量测 抽检断面线型控制较好，未侵隧道限界。 不侵入隧道净空
（上接第175页）
D、溶洞纵、横向发育范围均较广，溶洞顶板发育在隧道拱顶以上10米以上，顶板整体稳定性较好，仅存在小块落石的可能，且清除危石难度较大，采用拱罩防护：加强该段衬砌支护，采用C20砼回填封堵拱顶，保证初期支护外缘最薄处砼厚度不小于2m，如果溶洞拱顶以上发育较高，在C20砼顶部施做细砂缓冲层，以防溶腔塌落。在涌水侧，做竖向暗沟、盲沟、预埋排水管，排水系统与岩溶原过水通道相连或者引入隧道水沟。
4.2溶洞围岩侧部
A、侵入隧底开挖轮廓线范围有限的溶洞，采用护墙防护法：加强该段衬砌支护，初期支护外2米范围采用模筑C20砼，2m以外采用干砌片石回填。做竖向暗沟、盲沟、预埋排水管排水系统与岩溶原过水通道相连或者引入隧道水沟。
B、溶洞发育范围较宽广，溶洞侵入隧底范围较大或横穿隧底，采用护墙支顶法：加强该段衬砌支护，初期支护外采用模筑C20砼，2m以外采用干砌片石回填。在隧底边墙悬空部位设工字钢托梁，或钢筋砼盖板。做竖向暗沟、盲沟、预埋排水管排水系统与岩溶原过水通道相连或者引入隧道水沟。
4.3溶洞位于隧道底部
A、发育在隧底附近的小型空腔或半充填溶洞，采用回填法：浆砌片石或C20砼回填，预埋排水管，排水系统与岩溶原过水通道相连或者引入隧道水沟。
B、隧底10～15米的溶洞充填物，通过注浆或钢管桩注浆形成具有足够承载力的注浆改良复合地基。采用注浆（钢管桩）法：增设钢管桩注浆加固，钢管桩顶部出露浇筑成砼整体基础，在砼基础上施工仰拱及填充。
C、发育至隧底以下深度较大的充填型溶洞，充填物具有一定的密实度及承载力，但均匀性较差，通过板（梁）调整地基的整体均匀性，控制差异沉降。采用板（梁）跨越法：要求梁端置于稳固可靠的基础上，可先对梁端基底地质进行物探或钻孔探测。
D、发育至隧底以下深度较大且纵向发育范围有限的空腔。采用拱桥跨越：要求梁端置于稳固可靠的基础上，可先对拱座基底地质进行物探或钻孔探测。
E、发育至隧底以下深度较大的空腔、溶洞充填物承载力很低，注浆效果难以保证的充填型溶洞，不宜封堵过水通道。采用桩基承台（托梁）法：要求梁端置于稳固可靠的基础上，可先对梁端基底地质进行物探或钻孔探测。
F、发育至隧底以下深度较大的空腔，纵横向发育规模较大，通过复合地基及隧道内预留沉降空间解决工后沉降问题。采用路基填筑法：路基填筑之前应对溶腔底部进行物探并钻探验证溶腔底部地质情况。
【摘 要】隧道的修建主要依据新奥法理论，围岩支护一般分为初期支护和二次衬砌，二次衬砌是隧道工程施工在初期支护内侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌，与初期支护共同组成复合式衬砌。二次衬砌作为承受围岩压力和最后一道止水结构，其质量直接关乎后期隧道运营期间的通车安全，如何对公路隧道二次衬砌质量进行有效检测一直是工程界关心的热点。受施工水平和工艺的影响，经常出现二次衬砌背后脱空或者不密实、厚度不足等质量问题，给后期使用带来安全隐患。因此，对隧道的二次衬砌的施工质量检测和控制尤为重要。本文以马岩隧道为例，说明二次衬砌的检测方法。
【关键词】隧道工程；二次衬砌；质量检测
1工程概况
马岩隧道为一座分离式短隧道。线间距为19.69～20.04m。左幅隧道起讫桩号为ZK12+095～ZK12+400，长305m，最大埋深约76m。右幅隧道起讫桩号YK12+085～YK12+135，长304m，最大埋深约69m。左右幅隧道进口段平面线形为直线，左幅出口段位于R=2585.7m的圆曲线上，右幅出口段位于R=2600m的圆曲线上。左右幅隧道纵坡均为上坡，左右幅隧道纵坡坡度分别为1.2%、1.334%。
2检测内容及目的
（1）二次衬砌混凝土强度；
（2）二次衬砌混凝土厚度；
（3）二次衬砌密实度及背部空洞检测；
（4）二次衬砌钢筋主筋数量及间距检测；
（5）隧道净空断面量测；
本次对马岩隧道YK12+085～YK12+135段进行二次衬砌施工质量检测，评价该隧道上述里程段二次衬砌施工质量是否满足相关规范及设计要求。
3检测仪器及方法
3.1 检测仪器
表3-1 隧道二衬检测投入仪器设备
仪器名称 用途
地质雷达 二衬厚度等、背部空洞、主筋数量等检测
混凝土钻孔取芯机 混凝土强度检测
隧道断面仪 断面轮廓测量
3.2 检测方法及原理
1、二次衬砌混凝土强度采用钻芯法取样，每100米随机抽检1组进行抗压强度试验评定。
2、二次衬砌混凝土厚度、密实度、钢筋数量及背部空洞等检测采用美国劳雷公司生产的SIR—3000型地质雷达、900MHz天线进行检测。
①测点布置
雷达检测：沿隧道纵向共布置5条测线，每40延米布置一个测试断面，环向共布置5个测点，布点位置在拱顶、左右拱腰和左右边墙各布一测点；若在检测中发现缺陷地段，需加密测线进行检测。
②数据处理
原始数据（时间剖面）经过数字处理后可以得到时～深剖面图，对时～深剖面图加以分析即可获得衬砌厚度及浇注情况等。
地质雷达数据处理的目标是压制随机的和规则的干扰，以最大可能的分辨率在图象剖面上显示反射波，提取反射波的各种有用参数，以帮助解释检测成果。
地质雷达资料反映的是地下介质的电性分布，将其转化为地质体分布，必须把地质、施工、地质雷达等方面的资料有机结合起来，以此获得检测对象的整体图象。
3、隧道净空断面检测采用激光测距原理，利用伺服马达带动激光测距头转动，扫描当前断面，测量出仪器中心点到隧道初支表面的距离来达到检测隧道净空断面的目的
①检测频率
采用BJSD-3型隧道激光断面仪进行自动测量，每50m检测一个断面，测量精度为±1mm。
②数据处理
根据BJSD-3型隧道激光断面仪采集数据，绘制隧道实测净空断面图，将实测净空断面图与设计净空断面进行对比，确定限界受侵位置及侵限尺寸。
4检测技术依据
（1）中华人民共和国行业标准《公路工程质量检验评定标准》（JTGF80/1—2004）；
（2）中华人民共和国行业标准《公路隧道设计规范》（JTGD70—2004）；
（3）中华人民共和国行业标准《公路隧道施工技术规范》（JTGF60-2009）；
（4）中华人民共和国行业标准《公路隧道施工技术细则》（JTG/TF60-2009）；
5具体检测结果及质量评价
5.1 二次衬砌混凝土强度检测结果
二衬混凝土强度采用钻芯法取样后进行抗压强度试验，本次检测里程段YK12+085～YK12+135取样的混凝土试件28d抗压强度均达到设计值，检测结果见下表5-1。
表5-1 马岩隧道YK12+085～YK12+135二衬混凝土强度检测结果表
序号 样品编号 采样部位 检测项目 混凝土设计等级 试件抗压最小值
（MPa）
1 MHYYK–TJ01–
EC01 YK12+122 28d抗压强度（MPa） C30 33.8
5.2 二次衬砌厚度、二次衬砌密实度及背部空洞检测
5.2.1二衬施工参数统计
马岩隧道右线二次衬砌厚度参数统计见表5-2所示：
表5-2马岩隧道右线二次衬砌参数统计表
序号 里程范围 长度（m） 实际衬砌类别 二衬厚度（cm）
1 YK12+135～YK12+110 25 S-Vc 45
2 YK12+110～YK12+100 10 S-Vb 50
3 YK12+100～YK12+095 5 S-Ma 60
4 YK12+095～YK12+085 10 削竹式洞门 60
5.2.2检测结果分析及评价 5.2.2.1二次衬砌厚度检测
本期对马岩隧道里程段YK12+085～YK12+135所做的地质雷达检测二衬厚度结果见表5-3所示：本次检测里程段所有测点均达到了设计厚度值，满足公路工程质量检验评定标准（JTG F80/1--2004）中对隧道二衬厚度质量的要求，判定为合格。
表5-3 马岩隧道YK12+085～YK12+135段二衬厚度检测结果统计表
序号 里程 设计值（cm） 实测值
左边墙 左拱腰 拱顶 右拱腰 右边墙
1 YK12+100 60 65.4 64.7 63.0 64.3 64.7
注：涂有颜色的厚度值表示该实际测得的厚度未能达到设计厚度的要求。
5.2.2.2二次衬砌密实度及背部空洞检测；
本期对马岩隧道里程段YK12+085～YK12+135所布置的五条地质雷达测线未发现明显的脱空或胶结不密实等缺陷异常，判定为合格。
5.3 二次衬砌钢筋主筋数量及间距检测厚度
本期对马岩隧道里程段YK12+085～YK12+135衬砌主筋检测统计结果见表5-4，平均间距偏差值未超过规定或允许偏差值，判定为合格。
表5-4 马岩隧道YK12+085～YK12+135段二衬钢筋主筋检测结果统计表
序号 桩号范围 检测长度
（m） 实测
数量 平均间距
（mm） 设计间距
（mm） 偏差
（mm） 衬砌类型
1 YK12+110～YK12+100 10 39 256 250 6 S-Ⅴb
2 YK12+110～YK12+085 15 72 208 200 8 S-Ma、洞门
注：涂有颜色的值表示该值大于规范允许偏差值。
5.4 隧道断面净空量测
马岩隧道YK12+085～YK12+135段共抽检1个净空断面，线型均控制较好，未侵入隧道限界，判定为合格，二衬断面检测结果见二衬断面检测成果图。（注：正值为超挖，负值为二衬侵入隧道界限值）
YK12+120二衬断面
6、检测结论
表6-1 马岩隧道右洞二衬施工质量检测结论一览表
检测范围 检测
项目 结 论 评定标准
YK12+085
～YK12+135 二衬混凝土强度 28d抗压强度均达到设计值。 抽检最小值≥设计值
二衬混凝土厚度 抽检断面测点均达到设计厚度值。 不小于设计值
二衬密实度及背后空洞 未发现明显的脱空或胶结不密实等缺陷异常。 二衬表面密实，二衬与初衬间无脱空，无杂物，无蜂窝等缺陷
二衬钢筋主筋数量及间距 检测段钢筋主筋平均间距偏差均小于规范允许偏差值。 规定值或允许偏差值±（10mm）
隧道断面净空量测 抽检断面线型控制较好，未侵隧道限界。 不侵入隧道净空
（上接第175页）
D、溶洞纵、横向发育范围均较广，溶洞顶板发育在隧道拱顶以上10米以上，顶板整体稳定性较好，仅存在小块落石的可能，且清除危石难度较大，采用拱罩防护：加强该段衬砌支护，采用C20砼回填封堵拱顶，保证初期支护外缘最薄处砼厚度不小于2m，如果溶洞拱顶以上发育较高，在C20砼顶部施做细砂缓冲层，以防溶腔塌落。在涌水侧，做竖向暗沟、盲沟、预埋排水管，排水系统与岩溶原过水通道相连或者引入隧道水沟。
4.2溶洞围岩侧部
A、侵入隧底开挖轮廓线范围有限的溶洞，采用护墙防护法：加强该段衬砌支护，初期支护外2米范围采用模筑C20砼，2m以外采用干砌片石回填。做竖向暗沟、盲沟、预埋排水管排水系统与岩溶原过水通道相连或者引入隧道水沟。
B、溶洞发育范围较宽广，溶洞侵入隧底范围较大或横穿隧底，采用护墙支顶法：加强该段衬砌支护，初期支护外采用模筑C20砼，2m以外采用干砌片石回填。在隧底边墙悬空部位设工字钢托梁，或钢筋砼盖板。做竖向暗沟、盲沟、预埋排水管排水系统与岩溶原过水通道相连或者引入隧道水沟。
4.3溶洞位于隧道底部
A、发育在隧底附近的小型空腔或半充填溶洞，采用回填法：浆砌片石或C20砼回填，预埋排水管，排水系统与岩溶原过水通道相连或者引入隧道水沟。
B、隧底10～15米的溶洞充填物，通过注浆或钢管桩注浆形成具有足够承载力的注浆改良复合地基。采用注浆（钢管桩）法：增设钢管桩注浆加固，钢管桩顶部出露浇筑成砼整体基础，在砼基础上施工仰拱及填充。
C、发育至隧底以下深度较大的充填型溶洞，充填物具有一定的密实度及承载力，但均匀性较差，通过板（梁）调整地基的整体均匀性，控制差异沉降。采用板（梁）跨越法：要求梁端置于稳固可靠的基础上，可先对梁端基底地质进行物探或钻孔探测。
D、发育至隧底以下深度较大且纵向发育范围有限的空腔。采用拱桥跨越：要求梁端置于稳固可靠的基础上，可先对拱座基底地质进行物探或钻孔探测。
E、发育至隧底以下深度较大的空腔、溶洞充填物承载力很低，注浆效果难以保证的充填型溶洞，不宜封堵过水通道。采用桩基承台（托梁）法：要求梁端置于稳固可靠的基础上，可先对梁端基底地质进行物探或钻孔探测。
F、发育至隧底以下深度较大的空腔，纵横向发育规模较大，通过复合地基及隧道内预留沉降空间解决工后沉降问题。采用路基填筑法：路基填筑之前应对溶腔底部进行物探并钻探验证溶腔底部地质情况。