霍建勛,林傳年,劉 喆

(中國(guó)鐵路經(jīng)濟(jì)規(guī)劃研究院有限公司,北京 100038)

引言

我國(guó)已經(jīng)成為世界隧道大國(guó)，截至2019年底，我國(guó)已運(yùn)營(yíng)的鐵路隧道共有16 084座，總長(zhǎng)度為18 041 km，其中高速鐵路隧道共3 442座，總長(zhǎng)度為5 515 km[1]。

目前，國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)的鐵路隧道襯砌多出現(xiàn)開裂、蜂窩、麻面以及掉渣掉塊等質(zhì)量問題[2-4]，其主要原因有以下幾方面：混凝土澆筑過程中，混凝土振搗不密實(shí)，襯砌質(zhì)量不過關(guān)；施工中對(duì)隧道襯砌施工設(shè)備監(jiān)管不到位，襯砌臺(tái)車、養(yǎng)護(hù)臺(tái)車未發(fā)揮真正作用；隧道襯砌混凝土養(yǎng)護(hù)工作不到位，如養(yǎng)護(hù)沒有制定養(yǎng)護(hù)工序和標(biāo)準(zhǔn)，沒有相關(guān)的養(yǎng)護(hù)設(shè)備等。

近年來由于采用大容量通風(fēng)設(shè)備改善隧道內(nèi)的工作環(huán)境，使得隧洞坑內(nèi)溫度及濕度發(fā)生急劇變化，破壞了混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)境。另外，隨著隧道的大斷面化，水泥用量增加，加之高爐礦渣水泥的采用，導(dǎo)致混凝土的品質(zhì)變數(shù)增加。因此，在沒有采用特別養(yǎng)護(hù)條件下，混凝土由于溫差容易發(fā)生收縮而產(chǎn)生裂縫，從而嚴(yán)重影響混凝土襯砌耐久性并直接影響到襯砌質(zhì)量[5-7]。襯砌結(jié)構(gòu)存在的質(zhì)量問題會(huì)直接影響到隧道運(yùn)營(yíng)的安全穩(wěn)定，還會(huì)增加維護(hù)成本，因此提出適宜的隧道襯砌檢測(cè)技術(shù)獲取襯砌質(zhì)量信息，并根據(jù)檢測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)襯砌養(yǎng)護(hù)情況進(jìn)行判斷具有重要意義。

針對(duì)鐵路隧道襯砌養(yǎng)護(hù)和檢測(cè)技術(shù)，國(guó)內(nèi)學(xué)者已有一定研究。孟慶伶[8]介紹了日本隧道采用噴霧養(yǎng)護(hù)法進(jìn)行襯砌養(yǎng)護(hù)的技術(shù)要點(diǎn)。仇文革[9]通過對(duì)C30混凝土養(yǎng)護(hù)的室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)比分析了自然養(yǎng)護(hù)、噴水養(yǎng)護(hù)、汽霧養(yǎng)護(hù)和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)等4種養(yǎng)護(hù)方法養(yǎng)護(hù)效果。石迎新[10]依托固西公路炸嘴山隧道工程，提出了蒸汽覆膜養(yǎng)護(hù)技術(shù)。杜強(qiáng)[11]依托鄭萬鐵路隧道工程，提出了蒸汽養(yǎng)護(hù)臺(tái)車養(yǎng)護(hù)技術(shù)。王華夏等[12]結(jié)合高速鐵路隧道特點(diǎn)，提出了一套隧道裂縫自動(dòng)化檢測(cè)系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)工作原理進(jìn)行闡釋。溫佐彪等[13]以渝利鐵路為實(shí)例，介紹了引入GRP5000系統(tǒng)的激光全息掃描技術(shù)的原理及方法。以往研究更多集中于傳統(tǒng)襯砌養(yǎng)護(hù)技術(shù)，對(duì)于智能化、信息化養(yǎng)護(hù)及檢測(cè)方面研究相對(duì)較少。

本文根據(jù)鐵路隧道的大量現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，獲得了鐵路隧道中與襯砌養(yǎng)護(hù)相關(guān)的典型施工質(zhì)量缺陷案例，并對(duì)其形成的原因進(jìn)行分析?；谝r砌結(jié)構(gòu)常規(guī)的養(yǎng)護(hù)措施，提出了新的智能養(yǎng)護(hù)技術(shù)，最終形成了襯砌結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)技術(shù)和質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)。

1 襯砌結(jié)構(gòu)典型質(zhì)量缺陷及分析

1.1 襯砌混凝土強(qiáng)度不足

襯砌混凝土強(qiáng)度不足在襯砌的任何部位均可出現(xiàn)，混凝土強(qiáng)度不足往往導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的承載能力降低，主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：一是降低結(jié)構(gòu)強(qiáng)度；二是抗裂性能差；三是構(gòu)件剛度下降。另外，混凝土強(qiáng)度不足也會(huì)嚴(yán)重影響其抗?jié)B、抗凍能力，從而降低混凝土襯砌耐久性[14-15]。

襯砌混凝土強(qiáng)度不足主要由施工不當(dāng)、養(yǎng)護(hù)不利等原因造成。

(1)原材料不合格，粗細(xì)骨料級(jí)配不合理，未嚴(yán)格按照混凝土配合比施工。

(2)振搗不到位，混凝土澆筑過程中發(fā)生漏振、欠振、過振等問題，這是引起強(qiáng)度不足最主要的原因之一。

(3)養(yǎng)護(hù)不及時(shí)，混凝土澆筑完成后，未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度即脫模，未及時(shí)采取養(yǎng)護(hù)措施，導(dǎo)致混凝土膠凝材料水化不充分，缺乏足夠的粘結(jié)力，強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)。

1.2 襯砌裂縫

隧道裂縫主要有襯砌環(huán)向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫、月牙狀裂縫、十字形裂縫等，是隧道工程中出現(xiàn)頻率較高的病害[16-17]。其中，縱向裂縫(圖1)平行于隧道軸線，其危害性最大，繼續(xù)發(fā)展可能引起隧道掉拱、邊墻斷裂甚至整個(gè)隧道塌方。隧道縱向裂縫分布規(guī)律為拱肩部分較拱頂部分多，雙線隧道主要產(chǎn)生在拱肩，單線隧道主要產(chǎn)生在邊墻。

圖1 襯砌縱向裂縫

隧道襯砌以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)或素混凝土為主，施工過程中水化反應(yīng)不充分、養(yǎng)護(hù)不到位、強(qiáng)度不足都會(huì)導(dǎo)致襯砌產(chǎn)生裂縫，進(jìn)而降低結(jié)構(gòu)承載性能。

(1)混凝土澆筑不規(guī)范、振搗不到位、拆模過早，導(dǎo)致襯砌混凝土不密實(shí)，在外力影響下，襯砌發(fā)生開裂。

(2)混凝土養(yǎng)護(hù)不到位，甚至不養(yǎng)護(hù)，襯砌混凝土因?yàn)槟z凝材料水化不充分、混凝土干縮等原因出現(xiàn)裂縫。

1.3 襯砌表面蜂窩麻面

襯砌表面蜂窩麻面是隧道較常見病害之一[18-19]，具體表現(xiàn)為混凝土局部酥松、粗糙，或有許多小凹坑，砂漿少石子多，石子之間出現(xiàn)空隙，形成蜂窩狀的孔洞，如圖2所示。

圖2 襯砌蜂窩麻面

隧道襯砌蜂窩麻面一大主要原因是施工工藝與質(zhì)量控制效果差，主要表現(xiàn)為以下兩個(gè)方面。

(1)施工過程管理不善，混凝土和易性差，配合比控制不嚴(yán)，塌落度不合理，混凝土搗固質(zhì)量不佳。

(2)施工工藝不當(dāng)?；炷凉嘧⒉僮鞑划?dāng)，混凝土拌和時(shí)間不足，混凝土模板臺(tái)車拆模過早，養(yǎng)護(hù)不及時(shí)。

上述隧道襯砌質(zhì)量缺陷的產(chǎn)生，一是與原材料選擇、使用有關(guān)；二是與澆筑過程控制有關(guān)；三是與襯砌養(yǎng)護(hù)有關(guān)。在加強(qiáng)原材料選擇、澆筑過程控制后，襯砌養(yǎng)護(hù)便顯得格外重要。襯砌養(yǎng)護(hù)能給混凝土提供適宜的硬化條件，進(jìn)行科學(xué)的襯砌養(yǎng)護(hù)對(duì)于顯著提高隧道襯砌質(zhì)量，特別是襯砌混凝土強(qiáng)度、表面致密性具有重要意義。

2 襯砌結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方法

目前，國(guó)內(nèi)隧道襯砌混凝土養(yǎng)護(hù)方法主要有自然養(yǎng)護(hù)、噴水養(yǎng)護(hù)、汽霧養(yǎng)護(hù)、標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)等，各種養(yǎng)護(hù)方法如下。

(1)自然養(yǎng)護(hù)：在隧道環(huán)境溫濕度條件下，不采取任何輔助方式的養(yǎng)護(hù)。此養(yǎng)護(hù)方法效果最差，僅在隧道內(nèi)溫濕度接近標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)可采用。

(2)噴水養(yǎng)護(hù)：在隧道環(huán)境溫度下，利用一定的壓力將水噴灑在混凝土表面進(jìn)行保濕養(yǎng)護(hù)，根據(jù)隧道環(huán)境條件，確定每天噴水次數(shù)，以保持混凝土表面濕潤(rùn)為準(zhǔn)。噴水養(yǎng)護(hù)費(fèi)用低，在我國(guó)應(yīng)用比較普遍，但如果水溫與混凝土內(nèi)部溫度相差太大，則對(duì)控制混凝土裂縫不利，且強(qiáng)度損失也較大。當(dāng)環(huán)境平均溫度低于5 ℃時(shí)，不可進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)。

(3)汽霧養(yǎng)護(hù)：在規(guī)定溫度(20±3) ℃下，采用蒸汽或噴霧方式(確?；炷帘砻鏉穸冗_(dá)到90%以上)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，但在寒區(qū)隧道施工，蒸汽養(yǎng)護(hù)不能保證養(yǎng)護(hù)溫度，不能保證低溫環(huán)境下混凝土的養(yǎng)護(hù)質(zhì)量。

(4)標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)：在標(biāo)準(zhǔn)溫度(20±1) ℃下，向混凝土試件表面灑水或?qū)⒒炷猎嚰菰谒?，以保持混凝土表面濕度達(dá)95%以上。該養(yǎng)護(hù)方法在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)普遍采用，應(yīng)用于山嶺隧道施工現(xiàn)場(chǎng)難度較大。

西南交通大學(xué)仇文革等研究人員通過對(duì)自然養(yǎng)護(hù)、噴水養(yǎng)護(hù)、汽霧養(yǎng)護(hù)和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)等4種養(yǎng)護(hù)條件下C30混凝土試件各齡期的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了室內(nèi)試驗(yàn)比較，得到了圖3的試驗(yàn)結(jié)果。由圖3可知，標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)襯砌混凝土各項(xiàng)力學(xué)性能最好，其次是汽霧養(yǎng)護(hù)，再次是噴水養(yǎng)護(hù)，自然養(yǎng)護(hù)最差。汽霧養(yǎng)護(hù)和標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)混凝土28 d抗壓強(qiáng)度均能滿足C30強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，且各齡期抗壓強(qiáng)度相差不大，而噴水養(yǎng)護(hù)和自然養(yǎng)護(hù)28 d抗壓強(qiáng)度達(dá)不到C30強(qiáng)度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)[9]。

圖3 不同養(yǎng)護(hù)條件下襯砌混凝土各齡期抗壓強(qiáng)度對(duì)比曲線

由于襯砌混凝土處于特殊的環(huán)境中，外界氣候環(huán)境及隧道洞內(nèi)溫度、濕度對(duì)襯砌混凝土影響很大。襯砌混凝土若不及時(shí)養(yǎng)護(hù)，就會(huì)使其力學(xué)和耐久性能降低。從應(yīng)用實(shí)際來看，襯砌養(yǎng)護(hù)通常采用噴水自然養(yǎng)護(hù)和汽霧養(yǎng)護(hù)兩種方法。這兩種方法雖然均能夠在襯砌混凝土硬化過程中提供一定的養(yǎng)護(hù)作用，但由于養(yǎng)護(hù)過程中不能保證溫度、濕度的恒定，養(yǎng)護(hù)質(zhì)量難以控制，養(yǎng)護(hù)效果不佳。而且在養(yǎng)護(hù)范圍和養(yǎng)護(hù)效率方面也存在較大的局限性，需要耗費(fèi)大量的人力和財(cái)力，難以滿足襯砌結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)需求。

3 襯砌質(zhì)量智能養(yǎng)護(hù)技術(shù)的應(yīng)用

考慮到傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方法的弊端，提出了一種應(yīng)用于京張高速鐵路的襯砌智能化養(yǎng)護(hù)臺(tái)車，并將其與傳統(tǒng)噴水養(yǎng)護(hù)效果進(jìn)行對(duì)比。

3.1 襯砌智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車

智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車具有保溫、保濕、走行、信息化等功能，并能實(shí)現(xiàn)養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)的記錄和輸出，可緊跟襯砌臺(tái)車對(duì)脫模后的襯砌混凝土進(jìn)行及時(shí)的養(yǎng)護(hù)作業(yè)，可以根據(jù)設(shè)定的養(yǎng)護(hù)溫度曲線，對(duì)密閉的養(yǎng)護(hù)區(qū)域進(jìn)行智能溫、濕度控制與調(diào)節(jié)，在養(yǎng)護(hù)技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了智能化、信息化施工。

3.2 智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車養(yǎng)護(hù)法

智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車養(yǎng)護(hù)通過升溫-保溫-降溫的自動(dòng)化控制，使混凝土養(yǎng)護(hù)環(huán)境溫度隨著芯部溫度而變化，并保證兩者溫差控制在20 ℃以內(nèi)，通過納米級(jí)霧化裝置實(shí)現(xiàn)加濕-保濕功能，通過智能控制系統(tǒng)自動(dòng)檢測(cè)，確保養(yǎng)護(hù)環(huán)境濕度大于90%，力求達(dá)到理想的養(yǎng)護(hù)條件。

該養(yǎng)護(hù)方法具備養(yǎng)護(hù)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控功能，并能進(jìn)行養(yǎng)護(hù)數(shù)據(jù)的記錄和輸出，能實(shí)現(xiàn)混凝土養(yǎng)護(hù)的信息化管理。

3.3 智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車與傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方式的對(duì)比

京張高速鐵路是中國(guó)大陸第一條采用中國(guó)自主研發(fā)的北斗衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)、設(shè)計(jì)時(shí)速為350 km的智能化高速鐵路，2019年底正式通車。京張高速鐵路全線共有10座隧道，其中八達(dá)嶺隧道全長(zhǎng)12.01 km，單洞雙線隧道，洞身最小埋深4 m，最大埋深432 m。隧址區(qū)屬暖溫帶大陸性半濕潤(rùn)半干旱氣候，年平均氣溫9.5 ℃，最冷月平均氣溫-8 ℃[20]。八達(dá)嶺隧道正洞襯砌采用了智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車養(yǎng)護(hù)法。養(yǎng)護(hù)臺(tái)車施工現(xiàn)場(chǎng)如圖4所示。

圖4 京張高鐵八達(dá)嶺隧道襯砌養(yǎng)護(hù)施工

為了驗(yàn)證智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車的養(yǎng)護(hù)效果，部分區(qū)間采取了傳統(tǒng)的噴水養(yǎng)護(hù)措施，重點(diǎn)從C35混凝土早期強(qiáng)度、碳化深度以及內(nèi)外溫差3個(gè)方面對(duì)兩種養(yǎng)護(hù)方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比。

(1)混凝土強(qiáng)度隨齡期變化情況

對(duì)比智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車養(yǎng)護(hù)與傳統(tǒng)噴水養(yǎng)護(hù)的養(yǎng)護(hù)效果(圖5)，可以看出智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車養(yǎng)護(hù)相比傳統(tǒng)噴水養(yǎng)護(hù)在相同齡期的情況下，混凝土早期強(qiáng)度有了顯著的提高。在7 d的齡期時(shí)，智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車養(yǎng)護(hù)較噴水養(yǎng)護(hù)強(qiáng)度高了13.3 MPa，可見智能養(yǎng)護(hù)方式顯著提高了混凝土的早期強(qiáng)度。

圖5 不同養(yǎng)護(hù)條件下混凝土抗壓強(qiáng)度隨齡期變化曲線

(2)碳化深度隨齡期變化情況

通過試驗(yàn)，分別采集了智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車養(yǎng)護(hù)和噴水養(yǎng)護(hù)隨著齡期的變化發(fā)展的情況(圖6)，可見兩種養(yǎng)護(hù)方法的碳化深度都是隨著齡期的增長(zhǎng)而呈上升的走勢(shì)，但是智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車養(yǎng)護(hù)的混凝土碳化深度上升更平緩，同齡期碳化深度數(shù)值也更低。在56 d的齡期時(shí)，養(yǎng)護(hù)臺(tái)車養(yǎng)護(hù)較噴水養(yǎng)護(hù)的碳化深度小了0.9 mm，更能有效提高襯砌混凝土的密實(shí)度和耐久性。

圖6 不同養(yǎng)護(hù)條件下混凝土碳化深度隨齡期變化曲線

(3)混凝土表面與芯部溫差隨齡期變化情況

采集了智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車養(yǎng)護(hù)和噴水養(yǎng)護(hù)混凝土溫差隨著齡期的變化發(fā)展的情況(圖7)，智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車養(yǎng)護(hù)通過溫度自動(dòng)控制有效解決了芯部與混凝土表面溫度差值過高產(chǎn)生不均勻溫度應(yīng)力的問題，降低了混凝土由于溫差大產(chǎn)生開裂的風(fēng)險(xiǎn)，減少了裂縫的數(shù)量，提高了襯砌混凝土的表面質(zhì)量。

圖7 不同養(yǎng)護(hù)條件下混凝土齡期溫差變化曲線

通過上述對(duì)比分析證明：智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車養(yǎng)護(hù)彌補(bǔ)了傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方法的不足，實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)護(hù)區(qū)域內(nèi)溫度和濕度的智能控制與調(diào)節(jié)，使養(yǎng)護(hù)溫度、養(yǎng)護(hù)濕度更合理，更容易得到較高質(zhì)量的襯砌混凝土。隧道襯砌智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車的推廣應(yīng)用將終結(jié)長(zhǎng)期以來國(guó)內(nèi)隧道襯砌養(yǎng)護(hù)不規(guī)范的歷史，對(duì)于全面提高襯砌混凝土表面質(zhì)量、早期強(qiáng)度以及混凝土耐久性具有重要意義。

4 襯砌檢測(cè)技術(shù)

襯砌養(yǎng)護(hù)效果主要由襯砌結(jié)構(gòu)的質(zhì)量體現(xiàn)，通過檢測(cè)獲取襯砌質(zhì)量的相關(guān)信息對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.1 襯砌質(zhì)量檢測(cè)方法

隧道襯砌質(zhì)量檢測(cè)包括過程性檢測(cè)與驗(yàn)收性檢測(cè)。襯砌質(zhì)量過程性檢測(cè)是保障工程施工質(zhì)量及人員安全的重要方式，驗(yàn)收性檢測(cè)是工程竣工驗(yàn)收的重要環(huán)節(jié)。因此本節(jié)提出的襯砌質(zhì)量檢測(cè)方法能夠同時(shí)適用于過程性檢測(cè)與驗(yàn)收性檢測(cè)。

4.2 襯砌質(zhì)量檢測(cè)新技術(shù)4.2.1 襯砌表面質(zhì)量檢測(cè)

隧道襯砌表面檢測(cè)主要利用CCD攝像、紅外攝像或激光攝像技術(shù)等表面成像技術(shù)，將隧道襯砌表面質(zhì)量信息轉(zhuǎn)換為圖像，進(jìn)行識(shí)別。日本、韓國(guó)等國(guó)家研發(fā)了隧道裂縫檢測(cè)車，進(jìn)行襯砌表面質(zhì)量檢測(cè)。

(1)日本隧道襯砌表面攝影車

日本開發(fā)的隧道襯砌表面掃描攝影車，為公鐵兩用車，檢測(cè)時(shí)的走行速度為3.5～8.5 km/h，目前已在新干線投入使用，如圖8所示。

圖8 日本隧道襯砌表面檢測(cè)車

檢測(cè)通過激光掃描可對(duì)隧道襯砌所有表面進(jìn)行電子攝像，并可自動(dòng)生成襯砌表面裂縫、剝落、漏水等分布狀態(tài)展開圖；不會(huì)受到隧道內(nèi)明暗的影響，可以檢查出寬度1 mm以上的襯砌裂縫。

(2)韓國(guó)隧道裂縫檢測(cè)車

該車能以10～50 km/h的速度行駛并進(jìn)行攝像，同時(shí)將檢測(cè)結(jié)果記錄下來，可檢測(cè)出表面寬度0.1 mm以上的裂縫；攝錄好的影視資料可采用圖像軟件(如Image Processing)進(jìn)行處理，并獲得自動(dòng)標(biāo)記用戶所需數(shù)據(jù)。其缺點(diǎn)是在隧道內(nèi)攝像時(shí)，對(duì)照度有特殊要求。

(3)三維激光掃描檢測(cè)技術(shù)

三維激光掃描儀采用非接觸式數(shù)據(jù)采集模式，使用近紅外不可見的激光束，可在完全黑暗的情況進(jìn)行數(shù)據(jù)采集工作，并可快速生成隧道的真實(shí)三維模型，直觀反映隧道真實(shí)狀況，如圖9所示。

圖9 三維激光掃描檢測(cè)

4.2.2 襯砌內(nèi)部質(zhì)量檢測(cè)

隧道襯砌內(nèi)部質(zhì)量檢測(cè)主要利用地質(zhì)雷達(dá)等無損檢測(cè)技術(shù)，通過分析電磁波能量變化，識(shí)別襯砌內(nèi)部質(zhì)量缺陷。目前，日本研發(fā)了全斷面檢測(cè)系統(tǒng)，國(guó)內(nèi)研發(fā)了輪胎式隧道襯砌質(zhì)量檢測(cè)車，均實(shí)現(xiàn)快速襯砌內(nèi)部質(zhì)量快速檢測(cè)。

(1)日本全斷面檢測(cè)系統(tǒng)

隧道全斷面檢測(cè)系統(tǒng)(圖10)以移動(dòng)式防護(hù)支架為基礎(chǔ)，支架搭載了自動(dòng)檢測(cè)混凝土表面開裂和空洞的裝置能夠檢測(cè)裂縫及襯砌空洞。同時(shí)，移動(dòng)式防護(hù)支架根據(jù)具體的隧道寬度，可在6.36～9.56 m范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

圖10 全斷面檢測(cè)系統(tǒng)

(2)輪胎式隧道襯砌質(zhì)量檢測(cè)車

圖11 輪胎式隧道襯砌質(zhì)量檢測(cè)車

輪胎式隧道襯砌質(zhì)量檢測(cè)車(圖11)，配置了檢測(cè)上部襯砌結(jié)構(gòu)用的地質(zhì)雷達(dá)和檢測(cè)下部隧底填充層及仰拱用的地質(zhì)雷達(dá)。檢測(cè)作業(yè)速度3～10 km/h，適用于鐵路隧道貫通、襯砌與填充層施工完成后，道床施工前的襯砌質(zhì)量檢測(cè)。

5 結(jié)論

通過分析隧道襯砌存在的質(zhì)量問題及其誘發(fā)因素，基于傳統(tǒng)養(yǎng)護(hù)方法存在的問題，提出一種使用智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車的養(yǎng)護(hù)方法。根據(jù)京張高速鐵路新八達(dá)嶺隧道的實(shí)際使用情況，將隧道襯砌智能養(yǎng)護(hù)方法與傳統(tǒng)噴水養(yǎng)護(hù)方法進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)對(duì)比，得出以下結(jié)論。

(1)襯砌結(jié)構(gòu)養(yǎng)護(hù)不當(dāng)會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)出現(xiàn)強(qiáng)度不足、滲漏水和裂掉塊的問題，選取合理的養(yǎng)護(hù)技術(shù)能夠有效降低襯砌結(jié)構(gòu)的病害發(fā)生率。

(2)智能養(yǎng)護(hù)技術(shù)具有良好的適用性，在相同齡期情況下，相較于傳統(tǒng)的噴水養(yǎng)護(hù)方式，智能養(yǎng)護(hù)技術(shù)能夠使混凝土抗壓強(qiáng)度提升約30%，使混凝土碳化深度減小約50%，使溫度影響下降約40%，可見智能養(yǎng)護(hù)臺(tái)車在實(shí)際工程中取得了良好的效果。

(3)襯砌結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)效果可以通過襯砌質(zhì)量檢測(cè)進(jìn)行評(píng)價(jià)，通過襯砌表面檢測(cè)，裂縫探測(cè)和三維激光掃描技術(shù)等能夠?qū)σr砌結(jié)構(gòu)的養(yǎng)護(hù)效果進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)和評(píng)價(jià)。