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的快速發展，隧道在區域社會與經濟交往中發揮著越來越重要的作用，但與此同時，隧道工程建設面臨的工程地質和水文環境越來越復雜，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量缺陷，會導致圍巖與支護之間的相互作用關系的惡化，使得襯砌結構出現局部的應力集中，甚至還會引發襯砌結構的裂縫或開裂，以及其他關聯病害，從而給隧道結構安全帶來威脅。特別是當出現隧道襯砌背后空洞過大的情況，受隧道內行車、地下水等多重因素的影響，很可能造成圍巖的失穩，甚至導致隧道在內力和外力綜合作用下出現塌方。
 
襯砌背后空洞缺陷成因分析
地質及環境因素
由于很多隧道處于地質條件復雜區域，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，在特定的環境條件下襯砌背后逐漸形成細小空洞。隨著時間的推移，細小空洞形成群落并逐漸聯通，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，其質量的好壞對隧道的長期穩定有很大的影響。如果原材料質量參差不齊，加之計量誤差、攪拌不充分等因素，混凝土拌和易出現分層離析、泌水、干澀、板結等現象。由于混凝土本身是一種多相、多孔建筑材料，在拌和至澆筑整個過程中如果處理不當，就容易出現背后空洞等質量缺陷。混凝土的收縮特性對初期支護時也會產生較大影響，容易使噴射混凝土與巖面不能密貼，產生空隙，形成空洞。
 
施工因素
隧道襯砌施工過程中的質量控制對于隧道工程最終的結構與質量安全有著直接的影響，尤其是初支混凝土噴射質量不達標，許多拱架間因此形成凹槽，且難以在二襯時難以填滿，從而形成空洞。此外，二襯混凝土澆筑時受到局部混凝土骨料團簇阻擋，振搗不充分、澆筑量不足等情況也非常容易導致襯砌厚度不足或拱頂部位出現空洞，給隧道安全運營埋下隱患。
 
不僅如此，支護平整度不足導致防水板的不規則鋪設，使防水板在局部凸出位置產生褶皺、在凹陷位置與初襯存在懸空，也會給后期澆筑帶來麻煩，最終導致空穴等缺陷問題。
 
其他因素
所用的施工設備、現有的施工技術等都會給隧道襯砌質量帶來不同程度的影響，超挖嚴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，多種因素都可能導致隧道襯砌背后空洞的出現，只有加強控制，把握好每一個細節，才能有效的減少此類問題的出現。
   
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雷達法進行，地質雷達具有便攜、快捷、無損和抗干擾性強的特點，不僅在隧道襯砌結構質量控制方面得到了廣泛的應用，在其他混凝土缺陷探測方面也具有重要的價值意義。
 
地質雷達是利用高頻電磁波的反射來探測目標體，地質雷達系統主要由雷達主機、信號發射機和發射天線、接收機和接收天線組成。通過天線將高頻電磁波發射入被測物體，由接收天線接收不同的介質和界面反射的雷達波形，并形成檢測影像資料數據，檢測技術人員通過對獲得的數據進行分析，能夠發現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，由于地質雷達圖像存在衰減以及大量雜波，對數據的質量造成了嚴重影響，因此在對圖像進行分析和識別之前，需要對圖像進行一定的處理，尤其是對異常數據的處理很有必要，以更準確的對所檢測區域進行科學分析。
   
總結
應加強隧道襯砌質量的科學檢測，如果發現隧道襯砌質量問題應及時進行整治，隧道襯砌質量缺陷的整治以保證結構安全為前提，若整治過程中破壞了原有實體工程，如初期支護破損、鉆孔破壞防水板等，需及時進行針對性補強修復，避免產生新的質量缺陷問題。