隧道仰拱厚度及缺陷检测技术方案

（1）仰拱结构的重要性

仰拱是为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构，是隧道结构的主要组成部分之一，它一方面要将隧道上部的地层压力通过隧道边墙结构或将路面上的荷载有效的传递到地下，而且还有效的抵抗隧道下部地层传来的反力。仰拱与二次衬砌构成隧道整体，增加结构稳定性。

在以往的检测过程中，发现仰拱施工主要存在的质量问题有仰拱厚度不足、仰拱强度不够、仰拱填充回填片石或洞渣、仰拱底部清理不彻底，有虚渣、仰拱钢筋或钢架间距超标甚至缺失等。这些质量问题的存在，将会导致隧道结构整体承载能力的降低，出现仰拱隆起、翻浆冒泥、拱墙开裂，甚至隧道整体失去稳定等一系列影响运营安全的事故发生。隧道仰拱施工质量检测与评估的方法，主要有地质雷达法、钻芯法、声波法、瞬变电磁法、超声回弹综合法、冲击回波法、地震影像法及红外线探测法等。检测方法虽然很多，但如何保证隧道仰拱施工质量检测的准确可靠却一直困扰着检测工作者们。在实际工程检测工作中，最常用到的检测方法有地质雷达法、钻芯取样法和冲击回波法。

（2）现有测试方案难点及新的解决方法

地质雷达法：在隧道内通过电磁波发射器向隧道仰拱发射高频宽频带短脉冲。电磁波经仰拱界面或空洞的发射，再返回到接收天线。如仰拱介质的传播速度和介电常数已知时，按电磁波传播时间，即可求得仰拱厚度。但由于仰拱厚度一般较厚，电磁波频率较高，能量在传播过程中逸散较快，雷达信号难以到达底部，从而无法测试出仰拱厚度。

钻芯法检测，其缺点为破损检测，且为局部点位检测，代表性较雷达法较差，钻机移动缓慢，效率不高。但钻芯法检测优点突出，具有测试结果误差小、直观，检测结果可靠，不仅能真实反映仰拱混凝土厚度和回填情况，还可以进一步检测仰拱混凝土的强度以及对隧道底部围岩情况进行检测

冲击回波法：通过冲击方式产生瞬态冲击弹性波并接收冲击弹性波信号，通过分析冲击弹性波及回波的波速、波形和制品频率等参数的变化，判断混凝土结构的厚度或内部缺陷的方法。冲击回波法采用的信号为低频信号，低频信号传播距离更远，通过选取合适的激振锤和传感器可以有效识别到仰拱底部信号，从而计算出仰拱厚度和缺陷。

（3）检测依据

1、《冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程》（JGJT411-2017）；

2、《冲击弹性波法检测混凝土缺陷技术规程》（T/CECS 925-2021）。

（4）测试原理

冲击回波法：通过冲击方式产生瞬态冲击弹性波并接收冲击弹性波信号，通过分析冲击弹性波及回波的波速、波形和频率等参数的变化，判断混凝土结构的厚度或内部缺陷的方法。冲击回波法采用的信号为低频信号，低频信号传播距离更远，通过选取合适的激振锤和传感器可以有效识别到仰拱底部信号，从而计算出仰拱厚度和缺陷。

（5）工程案例