隧道衬砌质量检测技术要求

1范围本标准规定了隧道衬砌质量检测工作，充分发挥其对施工过程中的质量管控和工程验收作用，制定本技术标准。本标准适用于隧道衬砌质量检测与管理。2规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。3术语3.1无损检测无破损性检测。3.2地质雷达法利用介质对电磁波的反射特性，对介质内部的构造和缺陷(或其他不均匀体)进行探测的方法。3.3介电常数在有外电场作用时，物质储存电荷能力的量度。是一个点上电位移和电场强度的比值。3.4相对介电常数介质相对于真空的介电常数。3.5中心频率某频率范围的中间频率。3.6直达波又称初至波，即发射波经收发两天线在终端显示器(示电脑)上显示出来的第一个电磁波。3.7反射波由客观存在的电性异常目标界面所产生的回波。3.8时窗信号采集的时间范围。3.9电磁波速电磁波在介质中的传播速度。3.10垂直分辨率地质雷达在垂直方向上所能分辨的最小异常体的大小。3.11水平分辨率地质雷达在水平方向上所能分辨的最小异常体的尺寸。3.12有效异常检测目标体产生的异常。3.13干扰异常检的其他因素(或目标体)引起的异常。3.14屏蔽天线为保证信号按一定的辐射角度定向发射或定向接收且不产生漏场，对天线振子除辐射方向外的其余方向进行电磁波屏蔽。4基本规定4.14.24.3检测仪器应按规定定期检查、标定和保养。检测仪器应具有防尘、防潮、防震等性能,并应满足现场温度和湿度环境的要求。检测前的准备工作应符合下列要求:1收集隧道工程地质资料、施工图、设计变更资料和施工记录；2制定检测计划，选定技术参数;3进行现场调查，做好测量里程标记。4.4检测报告应符合下列规定:1检测报告应准确、完整，数据应真实、齐全。内容应包括:工程名称、检测方法、采用的仪器和设备、工作布置和工作量、检测数量、检验地段及结果、资料处理和解释、结论。2检测报告所附的资料表和成果图件应包括:1)测网布置平面图，含测线的位置、方向和里程等;2)衬砌厚度及回填纵剖面图;3)衬砌厚度检测结果、衬砌混凝土强度等级检测结果、衬砌背后回填情况统计、钢架和钢筋分布及衬砌质量汇总等资料表。4.5检测时应遵守有关安全规定，配备必要的安全防护人员及设备。5地质雷达技术及要求5.1铁路地质雷达检测适用于：5a)b)c)d)5.2隧道衬砌层厚度检测；二次衬砌与初期支护及其附近存在的空洞或不密实情况检测；衬砌层内钢筋和钢支撑的分布情况检测；隧道仰拱质量和钢筋分布情况检测。地质雷达主机技术指标应符合下列要求:a)b)c)d)e)f)g)h)i)j)k)系统增益大于等于150db。信噪比大于等于60db。不低于8位的采样分辨率。不低于16位的模/数（A/D）转换器。可选择的信号迭加次数。-9

较小的采样间隔，一般不大于0.5ns（1ns=10s）。点测和连续测量功能。手动和自动位置标记功能。可连接不同频率的天线。具有现场数据处理功能。工作环境温度-10～+60，湿度<95%。5.3地质雷达天线的主频应根据检测目的及检测目标体的深度选择，可配备100MHz～1500MHz范围内的多种频率天线，检测中可采用不同频率的天线组合，所选天线技术指标应符合下列要求:1具有屏蔽功能；2至少有1种天线最大探测深度应大于2m；3至少有1种天线垂直分辨率不低于3.5cm。5.4测线和测点布置应符合下列规定：1）测线位置宜避开地形及其它干扰的影响，测线长度应保证异常的完整性和具有足够的异常对比背景；2）隧道施工过程中质量检测应以纵向布线为主，横向布线为辅。纵向布线的位置应在隧道拱顶、左右拱腰、左右边墙和隧底各布1条（双线隧道需在隧底布设2条测线，分别布设在左右线路中线位置）；横向布线可按检测内容和要求布设线距，一般情况线距8-12m；采用点测时，每断面不少于6个点。检测中发现异常和不合格地段应加密测线或测点。3）隧道竣工验收时质量检测应纵向布线，必要时可横向布线。纵向布线的位置应在隧道拱顶、左右拱腰和左右边墙各布1条；横向布线线距8-12m；采用点测时每断面不少于5个点。需确定回填空洞规模和范围时，应加密测线或测点。4）三线隧道应在隧道拱顶部位增加2条测线测线。5）沿测线间隔5～10m进行测点或里程标记。5.5检测工作应符合下列要求:1测量前应检查主机、天线以及运行设备，使之均处于正常状态;2测量时应确保天线与衬砌表面密贴(空气藕合天线除外);3检测天线应移动平稳、速度均匀，移动速度宜为3-5km/h;4记录应包括记录测线号、方向、标记间隔以及天线类型等;65当需要分段测量时，相邻测量段接头重复长度不应小于1m;6检测过程中应随时记录可能对测量产生电磁影响的物体(如渗水、电缆、铁架等)及其位置;7检测过程中应准确定位桩号和打标，严格控制纵向和横向误差。5.6介质参数标定应符合下列规定：1）检测前应对衬砌混凝土的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，取平均值为该隧道的介电常数或电磁波速。当隧道长度大于3km、衬砌材料或含水量变化较大时，应适当增加标定点数。2）标定可采用下列方法:a)在已知厚度部位或材料与隧道相同的其他预制件上测量;b)在洞口或洞内避车洞处使用双天线直达波法测量;c)钻孔实测。3）求取参数时应具备以下条件:a)标定目标体的厚度一般不小于15cm，且厚度己知;b)标定记录中界面反射信号应清晰、准确。4）介电常数和电磁波速的计算：0.3tr2d



2

2dv109t式中：r—相对介电常数；v—电磁波视速度（m/s）；t—双程旅行时间（ns）；d—标定目标物体的厚度（m）。5.7a)测量参数的估算和确定：天线及天线中心频率的选取衬砌检测应选用地面耦合屏蔽天线；一般情况下，应根据探测目标体的深度和规模，选取适当中心频率的天线，当多个频率的天线均能符合探测深度要求时，应选择频率相对较高的天线。初步估算天线中心频率可采用下式计算：1.5108f

xr式中：x—要求的空间分辨率（m）；r—介质的相对介电常数；f—天线的中心频率（Hz）。7条件允许时，可采用多个不同或相同中心频率的天线组合，同时对多个不同深度和规模的目标体进行检测。b)测量时窗的确定可采用下式初步估算：W1.3

2hvmax式中W—时窗（ns）；v—雷达波波速（m/ns）；hmax—最大探测深度（m），一般取目的体深度的1.5倍。c)扫描样点数可采用下式估算确定S2TfK103式中：S—扫描样点数；T—时窗长度（ns）；f—天线中心频率（MHz）；K—系数，一般取6～10倍。d)垂直分辨率和水平分辨率的确定1）一般宜取选取的频率天线对应波长的1/4为垂向分辨率。2）取第一菲涅尔带半径f作为横向分辨率，第一菲涅尔带半径f应按下式计算：fh/2式中—雷达波波长；h—目的体埋深；6数据处理与解释6.1数据处理流程:86.2数据处理应符合下列规定：1原始数据处理前应回放检验，数据记录应完整、信号清晰，里程标记准确。2不合格的原始数据不得进行处理与解释。3数据处理与解释软件应使用与主机相匹配的专用的、正式认证的软件。4可根据需要选取删除无用道、水平比例归一化、增益调整、地形校正、滤波、反褶积、水平平滑、偏移归位等处理方法,选择数据处理方法和步骤应根据原始数据质量及解释要求进行，以达到压制干扰，提高信噪比，突出有效反射波的目的。5回波起跳点（零点）的确定，起始零点宜选定在直达波正波的中心位置。6.3结果解释和判定1结果解释应符合下列规定：a)参与解释的地质雷达图像应清晰，确保能读取雷达波双程旅行时间；b)按照检测结果各项指标的量化程度，将各项检测结果划分为定量指标、半定量指标、定性指标，各指标划分情况如下：检测指标量化程度分类表检测项目检测指标喷射混凝土厚度初期支护喷射混凝土密实性背后空洞钢拱架数量及分布二衬砌混凝土厚度二衬砌混凝土密实性二次衬砌背后空洞钢拱架数量及分布环向钢筋厚度仰拱密实性钢拱架数量及分布配筋情况√√√√√√√√√√√类型定量指标√√半定量指标定性指标c)结果解释应在掌握测区内有关物性参数和结构构造的基础上，按由已知到未知和定性指导定量原则进行；d)根据现场记录，分析可能存在的干扰体位置与雷达记录中异常的关系，准确区分有效异常与干扰异常；e)所检测目标体的界面位置，应根据地质雷达图像上反射信号的振幅、频率及同向轴伸延趋势综合确定；f)应根据检测介质情况、电性特征、探测目标体的性质和规模等进行综合分析；必要时，可考虑影响解释结果的各种因素，制作地质雷达检测的正演和反演模型；g)提交的成果资料应包括解释剖面图，图上应标示出目标体反射波的位置或反射波组。2地质雷达检测属于纵横测线覆盖抽样式检测，检测结果能直接反映出测线有效范围内的衬砌质量状况，在一定程度上也代表了整体隧道衬砌的质量状况，但不能完全反映出测线受检区域外的质量情况。93混凝土的厚度或目标体深度，可由下式计算确定：或󰝀=d

1

vt1092󰍴󰎾󰟝󰝎

0.3t式中：d—混凝土的厚度或目标体深度（m）；t—双程旅行时（ns）；r—介质的相对介电常数；v—电磁波视速度（m/s）。4衬砌混凝土内部及背后密实、不密实、脱空、空洞等情况的解释和判定:a)密实:雷达波信号幅度较弱，界面识别困难，甚至没有界面反射信号;b)不密实:雷达波反射信号较强，同相轴不连续，波形杂乱，较分散;c)脱空（空洞）:雷达波反射信号强烈，同相轴错断，三振相明显，一般在其下部有多次强反界面信号,两组信号时程差较大，甚至出现两组相位相反的反射波同相轴。d)脱空及空洞划分：脱空一般指二次衬砌和初次衬砌或初次衬砌和围岩之间的层界面发生的反射波较强，出现有一定长度且清晰而连续的同相轴，且脱空高度小于10cm的缺陷;空洞一般指二次衬砌、初支衬砌背后或二次衬砌及初支衬砌之间发生的反射波较强，同相轴连续而清晰，下部常伴随有多次反射波，且脱空高度大于10cm的缺陷。5衬砌内部钢架、钢筋数量及分布的主要判定特征:a）钢架:分散的月牙形强反射信号;b）钢筋:连续的小双曲线形强反射信号。7成果资料7.1检测单位的检测结果通常以检测报告为主要形式，检测报告应符合以下规定：12345检测报告应文字应清晰、简明扼要、意义明确。检测报告应数据应真实、准确、完整。检测报告应给出所检测项目是否符合设计文件要求或相关工程质量检验评定的要求的结论。检测报告应给出检测项目的技术状况评定分类，能为隧道结构可靠性评价和工程处治提供依据。检测报告应包括以下内容：a)委托、建设、勘察、设计、监理、施工等单位的全称；b)工程概况，包括：工程名称、地点，地质情况，结构形式，设计参数，施工情况等；c)检测目的、检测依据标准、检测内容和项目、检测频率和数量、检测方案、检测日期等概述；d)检测采用的方法与技术、仪器设备、检测过程叙述；e)相关检测数据分析与判定，实测与计算数据绘制曲线、表格等；f)与检测项目、内容相对应的结果、结论与建议；g)检测、签发、审核和编制人员的签名。h)盖章应完整。6检测报告中宜含有典型的地质雷达图像，以足以示明其判定方法、判定标准及图像质量。107必要时可对衬砌厚度实测值绘制缺陷或表格进行说明。7.2呈送报批的成果资料应包括以下内容：1）检测报告、相关附图及附表；2）检测的原始记录，原始图像文件及仪器运转记录。11