铁２０１１年第１２期 道建筑 ７５ Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ 文章编号：１００３－１９９５（２０１１）１２—００７５－０３ 盾构隧道壁后注浆质量无损检测研究 萧健澄 （广州铁路（集团）公司，广东广州５１０６００） 摘要：通过对狮子洋盾构隧道采用不同雷达及频率天线的探测试验效果进行比较，结合工程实际情况， 确定了最优检测方法，并验证了壁后注浆采用探地雷达无损检测的可行性，为隧道全线贯通后全面开展 检测提供了经验。 关键词：盾构隧道壁后注浆 无损检测 探地雷达 中图分类号：Ｕ４５６．３ １ 文献标识码：Ａ 盾构法施工经过多年的发展，无论是施工技术还 道穿越地层较复杂，软土层、软硬不均地层、全断面软 岩、硬岩等地层交错。 是施工机械方面均已相当成熟，盾构技术已开始应用 于客运专线工程项目中，特别是以盾构法施工穿江越 河的尝试不断增多。 壁后注浆是盾构法隧道施工中必不可少的重要环 节之一。浆液固结硬化后起到充填盾构外壳与管片间 的空隙，并提供一定承载力，稳定管片衬砌的作用。然 而，在实际工程中，管片背后注浆由于浆液的流动性、 泌水性、渗透性和稳定性，以及隧道所处地层特性等原 因，浆液在管片背后分布情况难以预测，存在壁后注浆 的实际效果难以控制等技术难题，缺乏切实可靠的控 制手段。 ２检测原理及设备 ２．１检测原理 探地雷达是一种确定地下介质分布的广谱电磁技 术，它利用发射天线将高频电磁波（１０—５ ０００ ＭＨｚ） 以宽频带短脉冲形式送入介质内部，经目标体的反射 后回到表面，由接收天线接收回波信号。电磁波在介 质中传播时，遇到不同电性介质的分界面时即产生反 射或散射，其传播路径、电磁场强度及波形随所通过的 介质的电性性质及几何形态而变化，根据接收的反射 为保证过江隧道主体结构的安全，选择试验段对 隧道的壁后注浆厚度进行检测是十分必要的，但目前 国内尚没有成熟的壁后注浆效果检测手段。针对这一 问题，本文以现场实际试验为手段，采用探地雷达对试 回波的双程走时、幅度、相位等信息，进行信号处理和 解析，从而推断地下介质的形态和性质，识别地下目 标体。 雷达探测剖面图常以脉冲反射波的波形形式记 录，波形的正负峰分别以黑、白表示，或者以灰阶或彩 色表示。这样，同相轴或等灰线、等色线即可形象地表 征出地下反射面或目标体。在波形记录图上各测点均 以测线的铅垂方向记录波形，构成雷达成像剖面，根据 验段进行壁后注浆厚度无损检测。试验探测过程中， 采用不同类型雷达、不同中心频率天线进行探测，分析 其探测效果，为隧道全线的壁后注浆检测提供技术支 撑。 １ 工程概况 狮子洋隧道位于广深港客运专线东涌站至虎门站 问，穿越珠江人海口的狮子洋，为单洞双线结构。一般 雷达剖面图像，可以判断反射界面或目标体。其探测 原理如图１所示（Ａ为不同介质中反射幅）。 地段两线间距为２２ Ｉｎ，隧道土建工程按列车速度目标 值３５０ ｋｍ／ｈ设计。隧道全长１０．８ ｋｍ，其中盾构段 ９．３４ ｋｍ、明挖段１．４６ ｋｍ，最大水头约６７ ｍ。盾构隧 道内径９．８Ｏ ｍ、外径１０．８０ ｍ，刀盘直径１１．１８ ｍ。隧 介质三 介质一 介质二 收稿日期：２０１１－０７・１２；修回日期：２０１１—１０—１８ 作者简介：萧健澄（１９８３一），男，广东中山人，助理工程师。 图１雷达探测原理 ７６ 铁道建筑 通过对管片的连续扫描，探地雷达发送的电磁波 在管片、壁后注浆层及围岩中传播，因各结构层的介电 性质和几何形态不一样，其电磁响应均不一样，通过对 响应信息的采集和分析，可判断各结构层的界面及其 分布，以雷达剖面图直观呈现，从而获得不同部位壁后 注浆厚度，实现对隧道壁后注浆效果的评价。 ２．２检测设备 为达到最佳的检测效果，本次试验选用美国劳雷 图３ 拱顶测线雷达仪数据采集 公司生产的ＳＩＲ一２０型双通道高速地质雷达和加拿大 相应的雷达剖面图。结果显示，ＳＩＲ一２０型双通道高速 Ｓｅｎｓｏｒ＆Ｓｏｆｔｗａｒｅ公司生产的Ｎｏｇｇｉｎ２５０型Ｐｕｌｓｅ ＥＫＫＯ．ＰＲＯ探地雷达，并采用不同中心频率天线进行 扫描试验，对检测效果进行比较。 本次所检隧道管片混凝土厚度为５０ ｅｍ，考虑分 辨率需求及操控方便等因素，ＳＩＲ－２０型雷达采用４００， ９００ ＭＨｚ天线进行试验探测，Ｎｏｇｇｉｎ２５０型雷达采用 ２５０，５００ ＭＨｚ天线进行试验探测。 ３ 测线布置 本次试验期间，由于隧道仍在掘进施工中，右边墙 上有盾构机专用高压电缆、进浆及出浆管等设施，对雷 达信号有很强的电磁干扰，了试验测线的布置。 根据隧道现场情况及地质条件，选取了１００ ｍ软 土地层和１００ ｍ软硬不均地层试验段作为雷达试验探 测线，布置了如图２所示的３条测线，各测线采用的天 线采集如表１所示，图３为拱顶探测数据采集情况。 表１测线采集天线频率 ＭＨｚ ｆ｜ ／ｆ｜ ／／ 土水镛平ｌ赫中管 心片 线 ）） ‘｛ 溅７ 线１ ７， １７ ｌ图２测线布置位置 ４探测结果 通过对采集数据的分析，采用了包括水平滤波、垂 直滤波、自动补偿增益调节等处理方法，压制干扰波， 突出各结构层的反射波信息。从同相性、振幅显著性 增强、波形特征及时差变化规律等方面进行识别，得到 地质雷达探测，因管片内钢筋高度密集，对雷达天线发 射的电磁波有很强的屏蔽作用，雷达图无法分辨管片 与围岩的界面和管片与其背后空隙的界面，难以对注 浆情况作出判断，如图４所示。Ｎｏｇｇｉｎ２５０型探地雷达 探测，５００ ＭＨｚ天线探测的雷达图像，管片与注浆层之 问的反射清楚，反射界面也较强，注浆的外边界反射同 相轴均匀，无错断现象，总体上能反映出注浆层的厚度 变化，如图５所示。２５０ ＭＨｚ天线效果较５００ ＭＨｚ天 线差。 垂 １ ０ ０ １ ２ 图３ ４ Ｓ４ ＩＲ一２５０ 型雷６ 达剖７ 面 ８ ９ Ｏ Ｏ ０ Ｏ ｌ １ 图５ Ｎｏｇｇｉｎ２５０型雷达剖面 巧如 ∞ ｕＪ，魁聪霉姆 根据Ｎｏｇｇｉｎ２５０型探地雷达５００ ＭＨｚ天线探测的 雷达图像分析显示，试验段检测范围内管片壁后注浆 较均匀，拱顶位置注浆层的厚度在１９～２０ ｃｍ范围内 变化，而底边墙及底部位置处的注浆层厚度在１９～２１ ｅｍ范围内变化，均已达到设计要求。 ５ 结论 通过对狮子洋隧道局部试验区间范围管片壁后注 浆的专项检测可得出以下结论： １）通过不同雷达及频率天线的探测试验比较，采 用Ｎｏｇｇｉｎ２５０型５００ ＭＨｚ天线探地雷达方法进行狮子 洋隧道壁后注浆质量检测，管片、注浆层（水泥砂浆 层）和围岩等各个电性反射界面清楚连续，探测深度 和精度都能达到要求，探测方法可行。 铁道建筑 ２０１１年第１２期 Ｒａｉｌｗａｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ７７ 文章编号：１００３－Ｉ９９５（２０１ １）１２—００７７—０３ 黄土隧道突水涌泥处理施工技术 陈志强 ，岳 华 （１．金华职业技术学院建筑工程学院，浙江金华３２１０００；２．中铁十六局集团第四工程有限公司，北京１０００１０） 摘要：本文从甘泉黄土隧道突水涌泥处理的过程入手，介绍了黄土隧道突水涌泥的处理工艺，包括原因 分析、处理方案及处理后的开挖、支护、二次衬砌施工以及施工中的安全质量保证措施，并对黄土和软弱 围岩隧道的突水涌泥施工方法进行了总结。 关键词：黄土隧道 突水涌泥处理施工技术 中图分类号：Ｕ４５５．４９文献标识码：Ｂ 近年来，由于国家加大中西部地区基础建设投资， 为１ ２００ ｍ及６５０ １３３的曲线上，洞内纵坡２．４％，采用 在西北地区黄土高原修建高速公路隧道，碰到的首要 三心圆曲墙复合式衬砌，最大开挖跨度１２．８６０ ｍ，高 难题是黄土隧道突水涌泥问题。我国在隧道塌方处治 度１０．４８２ ｍ，最大开挖面积１１０．０７ ｍ 。隧道穿越Ｑ 方面已经积累了丰富的工程经验，但在湿陷性黄土施 黄土，厚度随地形起伏变化，山体顶部至洞顶最厚达 工中遇到突水涌泥处理尚缺乏较有效的经验积累。本 １１０ ｍ，隧道洞身为强～弱风化泥岩，岩体呈土夹砂状， 文从甘泉黄土隧道突水涌泥处理的过程人手，介绍了 局部砂层含地下水丰富。进出口围岩以ＶＩ级为主，洞 黄土隧道突水涌泥的处理工艺，包括原因分析、处理方 身围岩以Ｖ级（湿陷性黄土）为主。 案及处理后的开挖、支护、二次衬砌施工和施工中的安 全质量保证措施，并对黄土隧道的突水涌泥处治施工 ２突水涌泥原因分析 方法进行了探讨和总结。 该隧道在施工过程中小型突水涌泥时有发生，但 １ 工程概况 是２００７年２月１日晚２３：０５洞内突暴泥水尤为严重， 突水涌泥距离长达２２２．５ ｍ，洞内的大量小型机具及 甘泉隧道位于甘肃天水市麦积区甘泉镇境内，是 材料被掩埋，衬砌台车被冲至５０ ｍ以外。与突水涌泥 宝天高速公路唯一的一座黄土隧道。上行线全长 段落相对应的地表塌陷长１５ ｉｎ，宽１２ １１１，深１５ １１１左右 ｌ ７７５ ｍ，下行线全长１ ７１０ ｍ，线路平面位置设在半径 的陷坑。突水涌泥有以下两个因素： １）本段施工中出水量较大，日最大流量达５２０ 收稿日期：２０１１－０７－１９；修回日期：２０１１－１０—２１ ｍ ，水对土体的作用，加剧了初期支护的变形收敛，在 作者简介：陈志强（１９７８一），男，安徽怀宁人，讲师。 水的强化作用下导致突水涌泥现象发生。 ２）探地雷达探测管片壁后注浆质量时可以取得 ［２］杜军．盾构隧道壁后注浆探测图像识别及沉降控制研究 良好效果，与其他物探检测方法相比，利用探地雷达检 ［Ｄ］．上海：同济大学，２００７． 测盾构隧道注浆效果，具有省时、省力且更为科学的优 ［３］田海洋．越江公路盾构隧道壁后注浆探地雷达探测试验及 势。通过对探地雷达实测图像进行分析处理，可较为 应用研究［Ｄ］．上海：同济大学，２００８． 准确地确定注浆体分布、缺陷及其厚度。实践表明，在 ［４］刘海．隧道探地雷达快速检测天线选型及成像研究［Ｊ］．隧 道建设，２００９，２９（２）：２０１—２０５． 探测工作中选取适当的探地雷达和天线频率，采用多 ［５］姚云泉，张新刚．探地雷达在世界之窗站隧道中的应用［Ｊ］． 频段工作频率进行组合探测，更有利于精确确定探测 铁道建筑，２０１０（８）：７０—７２． 目标体的分布和缺陷位置。 ［６］董新平，关风良．探地雷达在隧道衬砌施工质量控制中的应 参 考 文 献 用研究［Ｊ］．铁道建筑，２００９（５）：５６—６Ｏ． ［１］徐延召，侯建军．高水压下超深盾构施工技术［Ｊ］．隧道建 （责任审编王天威） 设，２０１１，３１（２）：２３５—２３８．
