隧道是一種穿越地層的結(jié)構(gòu)，在施工期間對(duì)原有地層巖體進(jìn)行擾動(dòng)，周邊圍巖應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生應(yīng)力重分布，隧道結(jié)構(gòu)與周邊圍巖組成共同承受壓力的共同體，而仰拱在其中發(fā)揮著十分重要的作用。

隧道仰拱是為了改善上部結(jié)構(gòu)受力條件而設(shè)置在隧道底部的反向拱形結(jié)構(gòu)，主要是將隧道上部地層壓力有效傳到地下，并有效抵抗隧道下部地層傳來(lái)的反力，是隧道結(jié)構(gòu)的重要組成部分，能夠有效增加隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。
但隧道仰拱作為一項(xiàng)隱蔽工程，其施工質(zhì)量不易控制，如果施工質(zhì)量低下，不能滿足設(shè)計(jì)要求，出現(xiàn)仰拱厚度不足、仰拱強(qiáng)度不夠、仰拱底部清理不徹底等問(wèn)題，在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中隧道就容易出現(xiàn)仰拱上浮、開(kāi)裂及冒水等仰拱病害，影響隧道結(jié)構(gòu)安全，甚至危及行車安全。因此，加強(qiáng)隧道仰拱施工質(zhì)量檢測(cè)，用科學(xué)數(shù)據(jù)把控隧道仰拱質(zhì)量安全顯得十分必要。
 

檢測(cè)方法

針對(duì)隧道仰拱施工質(zhì)量的檢測(cè)有多種方法，為避免傳統(tǒng)有損檢測(cè)方法效率低、破壞結(jié)構(gòu)、偶然性大等缺點(diǎn)，目前工程實(shí)踐中多采用具有檢測(cè)速度快、不受噪音干擾等優(yōu)點(diǎn)的地質(zhì)雷達(dá)法進(jìn)行隧道仰拱質(zhì)量檢測(cè)。

（1）地質(zhì)雷達(dá)法

地質(zhì)雷達(dá)法以電磁波反射為原理，通過(guò)發(fā)射機(jī)把高頻電磁波以寬頻帶短脈沖的形式發(fā)射入地下介質(zhì)，該脈沖在地下介質(zhì)中傳播，在地下介質(zhì)的電特性發(fā)生變化的地方發(fā)生反射，接收機(jī)接收相應(yīng)的反射信號(hào)，記錄它并把它顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。通過(guò)連續(xù)的信號(hào)采集，在計(jì)算機(jī)屏幕上形成的地質(zhì)雷達(dá)波形圖或者灰度圖，可以形象直觀地反映出隧道襯砌的信息特征。

 

地質(zhì)雷達(dá)圖形中，仰拱的厚度由地質(zhì)雷達(dá)傳播至基巖界面所用的時(shí)間和電磁波在混凝土中的傳播速度確定的。由于混凝土中介電常數(shù)變化范圍較大，導(dǎo)致電磁波的傳播速度波動(dòng)范圍較廣，因此在進(jìn)行檢測(cè)前，應(yīng)根據(jù)相關(guān)規(guī)范要求對(duì)襯砌混凝土的介電常數(shù)或電磁波速做現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。

除了受到儀器本身噪聲的影響外，地質(zhì)雷達(dá)精度還受到天線貼合度、大型機(jī)械的干擾等因素的影響，所以在檢測(cè)時(shí)，應(yīng)盡量保證檢測(cè)天線平穩(wěn)、勻速前進(jìn)，保持適當(dāng)?shù)臋z測(cè)速度，并隨時(shí)記錄好可能對(duì)檢測(cè)結(jié)果造成干擾的物體和位置，以防后期發(fā)生誤判。

（2）瑞雷面波法

瑞雷面波（R波）指的是一種沿介質(zhì)與空氣接觸的分界面（即地表面或自由平面）傳播的具有橢圓極化性質(zhì)的柱狀波，其在地表附近具有低頻、低速、高信噪比以及頻散等特征，對(duì)地下介質(zhì)的橫波速度非常敏感。

由于瑞雷面波方法對(duì)近地表探測(cè)方面具有較高的分辨率，隨著對(duì)隧道襯砌仰拱檢測(cè)精度的要求的提高，近年來(lái)瑞雷面波方法逐漸被更多地應(yīng)用到國(guó)內(nèi)隧道混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)損檢測(cè)當(dāng)中。瑞雷面波法在隧道仰拱厚度定量檢測(cè)上具有較高的準(zhǔn)確率，能夠?qū)崿F(xiàn)隧道混凝土仰拱中物性分界面的準(zhǔn)確定位，并且該方法對(duì)仰拱結(jié)構(gòu)中的鋼筋不敏感，能夠?qū)ρ龉凹捌浠炷撂畛鋵又械牟幻軐?shí)填充位置進(jìn)行高精度成像。

通過(guò)以往人們對(duì)瑞雷面波檢測(cè)結(jié)果與鉆孔驗(yàn)證結(jié)果對(duì)比分析，發(fā)現(xiàn)兩者結(jié)果一致性較高，從而驗(yàn)證了此方法的可靠性。由于面波探測(cè)深度較淺，為了更好地保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，瑞雷面波法用于隧道仰拱厚度檢測(cè)時(shí)，應(yīng)使用可以激發(fā)和接收到高頻信號(hào)成分的瑞雷面波震源-檢波器接收系統(tǒng)。

（3）其他檢測(cè)方法

隧道仰拱施工質(zhì)量檢測(cè)與評(píng)估，除采用地質(zhì)雷達(dá)法以外，還有鉆芯法、聲波法、瞬變電磁法、超聲回彈綜合法、回彈法、地震影像法及紅外線探測(cè)法等。每種方法都具有其適用范圍和使用條件，有其獨(dú)有的特征，比如鉆芯法，雖然為局部點(diǎn)位檢測(cè)，代表性與雷達(dá)法相比較差，且鉆機(jī)移動(dòng)緩慢, 效率不高，但其具有測(cè)試結(jié)果誤差小、直觀、檢測(cè)結(jié)果可靠等顯著優(yōu)勢(shì)。鉆芯法不僅能真實(shí)反映仰拱混凝土厚度和回填情況，還可以利用所鉆取的芯樣進(jìn)一步檢測(cè)仰拱混凝土的強(qiáng)度以及對(duì)隧道底部圍巖情況進(jìn)行檢測(cè)。

 

注意事項(xiàng)

在實(shí)際檢測(cè)當(dāng)中，不應(yīng)只局限于某一種檢測(cè)方法，而應(yīng)根據(jù)具體檢測(cè)需求選擇一種或幾種較為適宜的檢測(cè)方法，以保證檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性和檢測(cè)效率，如：當(dāng)需要檢測(cè)仰拱厚度和強(qiáng)度時(shí)，可采用傳統(tǒng)地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆芯檢測(cè)；當(dāng)需要檢測(cè)仰拱鋼筋和鋼架情況時(shí)，則可選用地質(zhì)雷達(dá)法進(jìn)行檢測(cè)。同時(shí)，由于仰拱本身是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，鋼筋的存在會(huì)對(duì)雷達(dá)波的成像質(zhì)量造成一定的影響，在對(duì)地質(zhì)雷達(dá)法等檢測(cè)結(jié)果和數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)要充分考慮此方面因素對(duì)結(jié)果的影響。