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第46卷第16期
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我国经济呈现东部带动中西部的趋势，又由于我国中西部地区多为山地丘陵地貌，隧道成为道路基础设施建设中关键的一部分。在隧道的设计与施工中，需要考虑很多因素，其中，隧道的稳定性是十分重要的因素，其直接影响隧道在开挖、支护施工和以后使用的安全。壁后空洞是运营隧道的常见病害，易导致衬砌变形、衬砌裂损、结构渗漏水等，鉴于此，本文以云桂铁路三标某隧道为例，开展了探地雷达检测及其可疑区域的钻孔取芯试验，以验证探地雷达在空洞探测方面的有效性。 1 隧道衬砌背后空洞形成的原因
（1）光面爆破效果是造成隧道二衬背后脱空的重要因素。对于初支不设钢架，无论是否设计有初喷工序，光爆效果不好，由于防水板硬度的原因很难使得防水板与岩面密贴。
（2）因初支钢架间初喷混凝土欠缺，使初支表面不平整，造成起伏现象，同时防水板铺设松弛度难以掌握或固定点数量不足等原因，在防水板与喷混凝土面之间形成规则的被钢拱架断开的连续小空腔，防水板局部紧绷在防水板与喷混凝土面之间形成空腔，或铺设松弛度过大形成褶皱，造成二衬背后不密实。 （3）难以精确掌握混凝土用量及冲顶时混凝土泵的压力，或混凝土浇筑过程中未振捣密实和混凝土本身发生收缩和徐变的特性，浇筑完成后混凝土受自重下沉，导致拱部混凝土灌注量不足形成拱部局部空腔。
（4）混凝土浇筑时没有严格落实分层逐窗浇筑工艺，仅利用个别窗口，导致混凝土流动距离过长，由于输送距离过大，压力不足而造成二衬端头处存在空腔。
（5）没有严格落实带模注浆工艺，衬砌背后缺陷没有被及时消除，或注浆材料与二衬混凝土物理特性差异较大，虽已注浆，但在检测时地质雷达显示仍然异常。
2 地质雷达隧道壁后空洞探测现场检测
2.1 测线布置
隧道施工过程中质量检测以纵向布线为主，环向（横向）布线为辅，车道纵向测线应分别在隧道拱顶、左右拱腰、左右边墙布置测线，根据检测需要可布置5~7条测线（图1），三车道、四车道隧道应在拱腰部位增加两条测线，遇到衬砌有缺陷的部位应该加密；隧底测线根据现场情况布置，一般设置1~3条，特殊要求的地段可布置网格状测线，主要是探测密实情况或岩溶发育情况，宜在施作完成路基或路基调平层后进行。
应力传感器D测线
L2测线L1测线
Y1测线
Y2测线
面向大里程方向
R1测线
R2测线
图1 5~7条测线布置示意
测线名称和编号应与隧道实体对应和统一，因此建议面向隧道出口方向（里程增大方向），各测线从左到右依次编号，并标注各测线高度及其在纵向上的起伏变化，路面中心测线应避开中央排水管及基影响。2.2 检测方式
（1）纵向布线采用连续测量方式，特殊地段或条件不允许时，可采用点测方式，测量点间距不宜大于200 mm ，测线每5~10 m 应有里程标识。
（2）环向测线尽量采用连续方式检测，也可采用点测方式，
［摘 要］溶洞、岩体破碎带、岩体裂隙等不良地质极易引发突水突泥、坍方等重大灾害，并造成严重的经济损失和人员伤亡。在隧道施工过程中，采用探地雷达检测衬砌壁后空洞，并进行钻孔取芯验证，结果表明探地雷达用于壁后空洞检测可行且具有较高的可信度。
［关键词］隧道施工；探地雷达；壁后空洞；钻孔取芯［中图分类号］TU 456.3 ［文献标志码］A ［文章编号］1001–523X （2019）16–0132–03
On -site Verification of Radar Detection of Voids behind Tunnel
Wall and Effect of Voids
Xiao Jun-zhi
［Abstract ］The geological conditions that need to be faced in tunnel construction are becoming more and more complex. Poor geology such as karst caves ，rock fractured zones and rock mass fissures can easily cause major disasters such as water inrush ，mud inrush and collapse ，and cause serious economic losses and casualties. Ground penetrating radar （GPR ）is used to detect the cavity behind the lining wall in the course of tunnel construction ，and borehole coring is carried out to verify it. The results show that the application of GPR in the detection of the cavity behind the lining wall is feasible and has high reliability.［Keywords ］tunnel construction ；ground penetrating radar ；cavity behind the wall ；core drilling 雷达探测隧道壁后空洞的现场
验证及空洞影响
肖君枝
（中铁隧集团四处有限公司，南宁 530007）
收稿日期：2019–04–15作者简介： 肖君枝（1981—），男，广西贵港人，工程师，主要研究方向
为隧道雷达检测技术。
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每道测线不小于20个测点，天线定位方法可采用常用的手动打标定位和测量轮测距定位法。测量轮定位法一般用在表面平整的衬砌地段，且应加强定位的误差标定或实施分段标定。2.3 现场准备
（1）清理障碍，包括施工障碍、交通车辆或机具、材料堆放等障碍。
（2）确定适当的测线高度，且测线应顺直，高度应该统一。（3）在隧道的同一侧边墙上按5 m 或10 m 间距标出里程桩号。
（4）高空作业台架或高空作业台车，应安全可靠，适用方便，能使天线密贴衬砌表面。
数据存储安全检测（5）现场照明、通风、排水应良好。（6）排除安全隐患，包括未完工的排水检查井、通行车辆、悬
挂电线等。
2.4 主要参数设置方法2.4.1 介电常数标定
（1）检测前应对喷射混凝土或二次衬砌的相对介电常数或电磁波速做现场标定，且每座隧道应不少于1处，每处实测不少于3次，取平均值，即为该隧道的相对介电常数或电磁波速。当隧道长度大于3 km ，衬砌材料或含水率较大时，应增加标定处数。
（2）标定方法。钻孔实测。在已知厚度部位或材料与隧道相同的其他预制件上测量。在洞内、洞口或洞内横洞位置使用双天线直达波法测量。
（3）求取参数时应具备以下条件：标定目标体的厚度一般不小于150 mm ，且厚度已知；标定记录中界面反射信号应清晰、准确。2.4.2 参数计算
应根据探测深度和介质速度估算时窗长度，包括理论计算法、实用经验法。
（1）理论计算法。时窗长度计算公式：
Δt =（2h √∈r ）·k /0.3
式中：Δt 为时窗长度，（Ns ）；
k 为时窗长度调整系数，一般取1.5左右；h 为目标体估计深度；∈r 为相对介电常数。
（2）实用经验法。对拱墙衬砌混凝土时窗长度一般控制在30~60 Ns ，对仰拱衬砌混凝土时窗长度一般控制在60~100 Ns 。2.4.3 采样率或采样间隔
应根据仪器性能和要求设置，某些型号仪器无须设置，而是由仪器自动设置或需要设置检测时域内的采样点，衬砌厚度检测时单道信号不宜小于512个采样点。2.4.4 数据位数
应该根据仪器性能和要求设置，一般8位或16位即可满足精度要求，但宜设置为16位。但某些型号的仪器无须设置。
3 工程案例分析
某监测室于2017年9月28日至2017年11月10日对新建云桂铁路所属某隧道进行了地质雷达无损检测，在本次检测中主要发现以下问题。3.1 共性问题
衬砌钢筋保护层过大，均为15~30 cm ，最大为45 cm （内外层钢筋几乎重合），设计钢筋保护层为5 cm 。建议项目部引起重视，及时采取措施，如优化模板台车挡头模的设计、加强定位筋的设置等；铺底中的横向排水管埋设深度普遍不足，均在10~20 cm ，最小为5 cm ，设计为30 cm ，建议项目及时采取措施，如加强技术交底和验收标准的培训，为下一步的静态验收做好准备。此外，二衬端头钢
筋缺失/移位。3.2 个性问题
衬砌欠厚/脱空问题在各工区均存在，较严重主要在某隧道，欠厚约为10~25 cm ，如某隧道DK378+959~DK379+ 215段存在大面积欠厚/脱空现象，按TB 10753—2018《高速
铁路隧道工程施工质量验收标准》规定：隧道衬砌厚度严禁小于设计厚度，二衬混凝土与防水板之间应紧密连接，无空洞。建议项目部对各工区存在衬砌欠厚的问题进行钻芯取样、并核对初支断面资料进行验证，对欠厚、脱空、不密实部位及时进行处理。3.3 情况分析
该隧道雷达检测D379+070右边墙、D379+010左边墙衬砌厚度分别为25 cm 和25 cm ，取芯厚度分别为26 cm 和24 cm ，相差±1 cm 。
偏差原因分析：雷达检测是按时间模式计算里程，钻芯时则是实际里程，造成位置存在偏差；该隧道雷达检测DK403+390~403+410段左边墙衬砌混凝土局部欠厚15 cm ，通过测量组提供的初支断面测量资料显示左边墙侵限9.9 cm ，偏差5.1 cm 。
偏差分析：从雷达探测剖面图上看，此部分存在脱空现象，约3 cm ，拱架侵限为6~7 cm ，即喷射混凝土会存过厚现象：约2~3 cm （图2、图3）。
实测衬砌厚度，欠厚最大18 cm
设计衬砌厚度40 cm
（a
）
（b ） （c ）
图2 某隧道DK379+010~379+080段左边墙衬砌局部欠厚雷达探测剖面示意（计算机截图）（a ）雷达探测示意；（b ）取样情况；（c ）衬砌情况
三角形空洞470
-0.00m
ns 10.0020.00
仿真恐龙制作15.005.00475
480拟合直线
二次衬砌层（施工2）
氟塑料离心泵结构图
二次衬砌层（施工1）
初期支护层（围岩）隧道表层异常结构示意
隧道二衬内三角形空洞异常特征
（a ） （b
）
（c ） （d ）
图3 某隧道DK403+390~403+410段左边墙衬砌混凝土局部欠厚、脱空雷达探测剖面示意（计算机截图）
（a ）异常特征；（b ）机构示意；（c ）取样情况；（d ）衬砌情况
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3.4 相关建议
衬砌钢筋保护层厚度过大和横向排水管埋深不足等问题普遍存在，要解决这一问题，须加强技术交底和验收标准的培训，严格执行技术标准，完善“关键工序”与自检制度，对施工操作人员普及相关技术知识，做到不合格不验收，不达标必返工的工作标准。
衬砌混凝土局部脱空、欠厚问题还比较突出，这些问题从根本上看，项目部岗位责任落实不够、存在侥幸心理，要解决这一问题，项目部须高度重视，并采取以下措施。（1）加强初支断面检测工作，对侵限部位及时修正。（2）加强对二衬模板台车的检验矫正工作，每次二衬混凝土浇筑前都要详细检验模板台车的表面平整度以及变形、变位情况并及时调整。
（3）加强对防水板施工质量的检查，尤其是防水板的松铺系数，防止在浇筑混凝土的过程中出现折叠或空鼓现象，形成空洞。
（4）台阶法施工时，上、中、下台阶连接部位的喷射混凝土往往较厚，最容易出现初支侵限现象，造成衬砌混凝土欠厚，且此部位均为雷达检测中边墙和拱腰的测线位置所在，
需及时修整。
（5）在衬砌混凝土浇筑时需加强捣固工作，防止内部存在气孔、空洞，上部混凝土浇筑完成后在自重作用下下沉，在拱部形成空洞；隧底虚碴需及时清理干净，不能有杂物积 水等。
（6）加强对端头模板检查，防止模板不严密，混凝土浇筑完成后在凝固过程中接缝处出现漏浆、跑浆，使拱部混凝土下落，形成空洞。
（7）混凝土浇筑完成后及时对拱部进行注浆处理。
4 结束语
本文结合具体工程案例，探讨雷达探测隧道壁后空洞的现场验证及影响，以此进一步研究如何加强隧道衬砌施工，以期避免隧道壁厚空洞现象出现，保障隧道施工、运营的安全性。
参考文献
[1] 杜良，刘树才，梁棋念，等. 隧道检测中基本形状空洞探地雷达图像特征[J]. 地球物理学进展，2015，30（6）：2892–2896.[2] 蔡建华，刘亮红，李庚. 地质雷达在隧道检测中空洞图像分析[J]. 价值工程，2016（2）：208–210.
为严防隧道地质灾害事故发生，国家监管部门提出“各施工单位要合理配置资源，保证设备配套、人员配齐，强化
监测监控和巡查工作。
各施工单位要加强隧道围岩量测和综合分析，坚持把围岩量测纳入工序管理，通过量测及对围岩变形段和变型速率的量测，分析其变形趋势，为调整支护参数提供充分依据，确保初期支护方案的安全可靠。
在监控量测的众多项目中，监控量测作为隧道设计和施
［摘 要］随着交通工程快速发展，目前的公路、铁路隧道出现了一些新的特点：断面大，隧道长，地质条件复杂，如何控制这些隧道的围岩变形保证施工安全，成为研究的重点内容之一。为实时监测变形，保证围岩变形在可控范围之内，进一步降低安全风险，以某隧道为背景，对隧道拱顶下沉进行
了自动化监测并与现场实际情况进行比对分析，结果表明，自动监测数据较为准确的反映了现场围岩变形情况，对指导施工有一定的指导意义。［关键词］隧道；拱顶下沉；自动化监测；数据处理；成果分析［中图分类号］TU 74 ［文献标志码］B ［文章编号］1001–523X （2019）16–0134–02
Application of Automation Monitoring Technology in
Highway Tunnel Construction
Zhao Gao-jin ，Zeng Zhao-wen
［Abstract ］With the rapid development of national construction ，some new characteristics have emerged in highway and railway tunnels ：large cross-section ，long tunnel and complex geological conditions. How to control the surrounding rock deformation of these tunnels to ensure construction safety has become one of the key research contents. In order to monitor the deformation in real time ，ensure that the deformation of surrounding rock is within the controllable range and further reduce the safety risk ，an automatic monitoring of the tunnel vault subsidence is carried out under the background of a tunnel and compared with the actual situation on the spot. The results show that the automatic monitoring data accurately reflect the deformation of surrounding rock on the spot ，which has certain guiding significance for guiding construction.［Keywords ］tunnel ；vault sinking ；auto
matic monitoring ；data processing ；result analysis 自动化监测技术在公路隧道
施工中的应用
赵高锦1，曾兆文2
（1.云南红河州交通运输局公路工程质量监督站，云南红河哈尼族彝族自治州 661400；
2.中电建路桥集团有限公司，北京 100048）
收稿日期：2019–04–14作者简介： 赵高锦（1976—），男，云南鹤庆人，高级工程师，主要研究
方向为公路工程质量监督工作。
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