铁路桥隧建筑物状态检查与检测

铁路隧道检查与检测铁路桥隧建筑物状态检查与检测

中国铁路郑州局集团有限公司王云鹏2019年07月郑州铁路桥隧建筑物状态检查与检测一、概述

至2017年底，我国运营铁路隧道达14547座，长15326km，其中在建3825座，总长8125km，规划5596座，总长13331km。世界铁路隧道运营里程最长、在建规模最大。由于建设年代不同，标准不统一，养维标准不高，隧道总体技术状态较差，部分隧道建成时就存在质量缺陷。据2014年统计资料，全路共有病害隧道5990座，病害率高达52.4%。其中严重漏水2937座，累约203km；衬砌严重腐蚀裂损4431座，约272km；仰拱铺底变形损坏598座，约121km；塌方落石591座，约22km，整体道床损坏56座，约7.5km，限界不足隧道2535座，给铁路运营带来重大隐患。因此，加强对铁路隧道衬砌质量与病害的检测十分必要。铁路隧道状态检查与检测《铁路隧道监控量测技术规程》《铁路工程结构混凝土强度检测规程》《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》《铁路桥隧建筑物修理规则》《高速铁路桥隧建筑物修理规则（试行）》《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》《高速铁路工程静态验收技术规范》二、隧道检测相关规范及标准铁路隧道状态检查与检测铁路隧道检测技术现状及发展趋势运营隧道由于前期设计缺陷、施工质量控制不严，后期自然灾害、结构腐蚀老化等原因导致结构病害，主要表现为错台、衬砌变形、裂缝、掉块、渗漏水、蜂窝麻面等。因此，对铁路隧道衬砌结构物理力学参数、健康状态及相关环境的检测与监测有多种手段和方法可以实现。（一）隧道检测技术规范及标准局限

目前，《铁路隧道施工规范》、《铁路隧道监控量测技术规程》均没有对运营铁路隧道的结构健康及其稳定性的检测与监测提出要求。这也一直是国内外岩土工程界研究的热点和难点。三、铁路隧道检测技术现状铁路隧道检测技术现状及发展趋势铁路隧道建设可分为勘察设计、施工、竣工验收和运营4个阶段。检测与监测技术主要服务于后3个阶段。这3个阶段各有侧重：施工阶段包括超前地质预报和监控量测技术，以监测为主，指导施工，优化设计；竣工验收阶段包括衬砌和底板厚度、密实度及背后空洞、强度以及拱架，隧道限界、钢筋分布，以检测为主，与设计资料核对，不符地段须返工加固；运营阶段主要是衬砌表面检测，以日常巡检为主，掌握病害的发展动态。（二）各阶段隧道检测与监测的内容铁路隧道检测技术现状及发展趋势各阶段隧道检测与监测的内容铁路隧道施工提前介入工作（一）提前介入的概念隧道建筑物在纵向为一个筒状结构，横向为环形结构，在围岩荷载和衬砌的相互作用下工作，其二次衬砌作为隧道结构的安全储备，施工质量的好坏会直接影响到行车安全。为保证列车的安全运行，隧道结构内部不允许出现影响行车安全的异物。就隧道本身而言，必须杜绝高空掉物，特别是施工中二次衬砌出现的空洞、掉块缺陷。

目前高速铁路隧道二次衬砌后背脱空、浅层空洞、掉块病害较为普遍，其直接影响到结构的安全性和使用寿命，加之高速产生的气动效应，会使存在隐患的二衬极易产生疲劳破坏，导致病害加速发展，对高速行车产生极大的威胁。另外，根据其他新建客专线的运营经验，在线路开通运营之后对洞内病害的整治付出的代价十分昂贵，而且还影响到铁路的正常运输。因此，在线路开通运营之前，运营单位提前介入对衬砌常见空洞、掉块等病害进行检查，并采取相应整治措施显得十分必要。四、提前介入提前介入

从行车的安全性和结构耐久性来看，提前介入对隧道进行检查并及时消除病害显得十分必要，尤其对二次衬砌空洞、掉块的检查。通过介入工作在线路开通运营之前将病害进行整治和消除，是保证安全运营的重要途径之一，此时也保证了在施工单位人员、机具充分的情况下缺陷的整治质量。掌握关键、重大工程的施工方案、技术、质量控制措施。检查隧道洞口边仰坡、危岩落石防护是否到位；检查维修通道等是否符合标准。静态验收前完成隧道衬砌敲击检查。铁路隧道施工提前介入工作三、隧道工程检查的项点

1.衬砌检查项点：

(1)拱部衬砌压溃、掉块、空洞，衬砌崩塌、剥落，风化、腐蚀。

(2)仰拱或无砟轨道变形，导致基床下沉、轨道板上拱、道床翻浆。

(3)拱部滴水、边墙淌水、基床冒水。

(4)衬砌开裂、变形、损坏，裂缝宽度及发展情况。

(5)衬砌腐蚀疏松深度大于衬砌厚度的1/10、面积在0.1m2以上。

(6)选用的建筑材料应符合结构强度和耐久性的要求。混凝土的抗渗等级不应低于P8。铁路隧道施工提前介入工作2.隧道洞口检查项点：（1）衬砌是否开裂、变形、损坏，若有掉块可能时应立即安排加固。（2）衬砌严重风化、腐蚀造成衬砌崩塌、剥落。（3）洞门是否存在仰坡坍塌、落石等危及行车安全的隐患。（4）洞口仰坡周围排水、截水设施。（5）洞口仰坡及进出口路堑边坡有无破损。（6）洞口的检查设施和有关的标志。（7）洞口缓冲结构断面有效面积是否符合要求。铁路隧道施工提前介入工作

3.隧道防排水设施检查项点：（1）衬砌表面、施工缝、变形缝、设备安装孔眼不漏、不渗、无湿渍。（2）排水系统不应出现堵塞、溢流、渗漏、淤积、冻结、冲刷，在有冻害地段的衬砌背后不积水。（3）隧道排水系统应与洞外排水系统、天然水系顺接，组成完整的排水系统。（5）隧道全长范围内均应设置纵向、横向和环向盲沟、侧沟、泄水槽、中心水沟或中心水管(干燥无水隧道除外)和检查井。

铁路隧道施工提前介入工作

3.隧道防排水设施检查项点：

（6）洞外应设置洞外排水沟、洞口截水横沟(单面坡隧道)、洞顶截水天沟、仰坡排水沟等，必要时洞外应设置缓冲池(井)。（7）隧道内排水沟坡度宜与线路坡度一致。在隧道中的分坡平段范围内和车站内的隧道，排水沟底排水坡度不应小于1‰，横向排水坡不应小于2%。（8）隧道外部的地表水丰富时，应有良好的地表和洞顶排水系统。对隧道有影响的地表沟谷、坑洼积水时，宜采用疏导、铺砌和填平等措施防止洞外地表水渗流到隧道内。铁路隧道施工提前介入工作

4.洞内附属结构物及救援通道检查项点：

（1）救援通道

①救援通道距线路中线距离满足设计要求。

②隧道救援通道的宽度、高度是否满足设计要求。

③隧道救援通道走行面是否轨面，走行面是否平整、稳固整齐。

④疏散出口通道的出口处是否设置疏散场地，场地情况是否符合设计要求。

⑤疏散出口通道路面、排水设施、通风设施、照明、安全门、疏散指示标识等是否符合要求。

⑥疏散出口通道内水沟设置是否合理。铁路隧道施工提前介入工作（2）隧道照明

①灯具及线缆是否侵入基本建筑限界。

②灯具及线缆固定卡具及及紧固件是否松动、缺少。

③灯具的照射倾角是否达到预期的照明效果。

④灯管是否损坏、接触不良。

⑤隧道照明控制系统和开关是否使用正常。

⑥灯具的防尘和防水

⑦灯具的防触电保护是否达到I类防触电保护的要求。铁路隧道施工提前介入工作

5.隧道周边环境（1）隧道轴线顶部红线内是否有建筑物、工厂。（2）是否堆放易燃易爆品。（3）是否有开矿、打井、取水等生产活动。（4）是否修路。铁路隧道施工提前介入工作五、高速铁路隧道衬砌检查部位及方法

对完工隧道二次衬砌的全面检查，其检查方法和手段较多，除了依据检查验收标准及相关检测结果外，提前介入对浅层空洞、掉块等病害进行人工敲击检查也是不可或缺的步骤和手段。隧道衬砌空洞、掉块等缺陷出现的部位具有随机性，并且对高速列车造成安全的最大威胁来自拱脚至拱顶范围的隐患，因此在敲击检查时除了对边墙进行检查外，重点应对拱脚至拱顶135°范围内衬砌部分进行仔细检查，以便彻底发现和消除病害隐患。为了更好的检查跟踪施工质量，及早发现病害并予以消除，可利用理论模型分析及各种检测工具对衬砌进行检测。

铁路隧道施工提前介入工作高速铁路隧道衬砌检查

目前常用的检查方法有地质雷达无损检测和人工敲击检查，通过对两种方法各自优缺点的比较，科学合理采用，可及时消灭病害隐患。

地质雷达作为一种无损检测设备，以其准确、高效等优点在铁路工程地质探查、质量检测等方面得到广泛应用。但有关研究表明，其对钢筋混凝土衬砌背后的程度较轻微的脱空或不密实则较难发现，对浅层问题反应效果不理想，并且检测成本费用较高、对使用者有一定专业、技能要求。铁路隧道施工提前介入工作高速铁路隧道衬砌检查

人工敲击

由于衬砌浅层的空洞，或暴露在其表面掉快往往能直接危机到行车安全，通过人工敲击检查的实践发现，人工敲击能快速、准确的发现衬砌浅层脱空位置及面积大小，病害评判周期短，检查时用具轻便快捷、易操作，对检查者的要求较低，能全面开展工作。因此，采用人工敲击检查的方法能更为直观，快速地发现病害，其具有直观性强，表面问题易诊断，检查成本低的特点，能达到事半功倍的效果，为彻底消除安全隐患提供了准确的信息源。铁路隧道施工提前介入工作铁路隧道检测技术现状及发展趋势为了进一步查清隧道开挖前方的工程地质和水文地质情况，降低地质灾害发生的机率和危害程度，需对掌子面前方进行超前地质预报。根据《铁路隧道超前地质预报技术规程》的规定，隧道超前地质预报应综合采用地质调查法、超前钻探法、物探法和超前导坑法进行预测。其中物探法包括中长距离的弹性波反射法（常用的是地震反射波法）、短距离的电磁波反射法（常用的是地质雷达法）和高分辨率直流电法（常用的是三极空间交汇探测法。1.超前地质预报六、铁路隧道检测技术铁路潜隧道侮检测碗技术许现状陕及发钱展趋势监控量韵测作为养质量管疾理的重忠要手段毯，越来李越受到锣重视。咱铁路隧屋道监控台量测项驴目包含6个必龙测项哥目和12个选测逐项目。从本协质上症讲，秆隧道绢不仅飞仅是己单纯吨的钢肾筋混闭凝土渐结构航，而嫩是围悉岩和梢支护刻结构巾的复侵合体斜。因羞此，窑在隧浓道开睬挖过做程中羡，需橡要同蒜时考死虑围亮岩稳戚定状降态和国支护屠、衬妇砌可芽靠度览，可击以将丽监控耍量测锹项目蛙分为5大类：监①洞内免外观察扫；②地嘱表沉降完；③隧养道结构料变形；性④隧道肌结构受叨力；⑤寸隧道环照境。2.监控量田测技术铁路隧任道检测凡技术现星状及发揭展趋势从本质某上讲，旨隧道不存仅仅是扫单纯的炕钢筋混储凝土结叫构，而真是围岩屋和支护崖结构的绸复合体吵。因此齿，在隧渐道开挖约过程中群，需要秃同时考设虑围岩谁稳定状僵态和支疾护、衬饥砌可靠跪度，可润以将监陵控量测穗项目分沟为5大类亭：①洞内追外观察智；②地蓬表沉却降；③隧议道结箭构变慕形；④隧道检结构受搅力；⑤隧不道环杰境。监控盛量测繁技术铁路柿隧道孔检测卷技术姻现状货及发辟展趋势监控量稀测作为锻质量管昆理的重领要手段沉，越来什越受到映重视。码铁路隧译道监控撒量测项袖目包含6个必测柴项目和12个选巧测项象目。监控增量测逗技术序号监控量测项目常用量测仪器备注1洞内、外观察现场观察、数码相机、罗盘仪2拱顶下沉水准仪、刚挂尺或全站仪3净空变化收敛计、全站仪4地表沉降水准仪、铟钢尺或全站仪隧道浅埋段5拱脚下沉水准仪或全站仪不良地质和特殊岩土隧道浅埋段6拱脚位移水准仪或全站仪不良地质和特殊岩土隧道深埋段日常监晓控量测枝必测项席目铁路反隧道批检测醒技术技现状扶及发值展趋势可将满纵足隧道月设计与单施工特胁殊要求领进行的恋监控量窝测项目套纳入选印测项目调：监控量慈测技术序号监控量测项目常用量测仪器1围岩压力压力盒2钢架内力钢筋计、应变计3喷混凝土内力混凝土应变计4二次衬砌内力混凝土应变计、钢筋计5初期支护与二次衬砌间接触压力压力盒6锚杆轴力钢筋计7围岩内部位移多点位移计8隧底隆起水准仪、铟钢尺或全站仪9爆破震动振动传感器、记录仪10孔隙水压力水压计11水量三角堰、流量计12纵向位移多点位移计、全站仪铁路隧女道检测巨技术现恳状及发榴展趋势铁路隧批道限界醋是为了律确保列凳车安全笑行驶时缸有足够府的空间命在限界炸内除了索机车车料辆以及兼与机车链车辆相爆互，作惭用的建浮筑物和尚设备外达，其他资建筑物瞧和设备膛不得侵撕入。目吗前隧道亲限界检旋测设备些主要有序：隧道爆限界检停测车（鲁沈阳局粉）、便夺携式铁垃路限界袖测量仪惜和全测通仪。3.隧道泥限界纤检测铁路肉隧道彻检测等技术碎现状涌及发别展趋势隧道羞限界毯检测邻车BJS态D-3激光裳隧道梅限界坑检测混仪（认断面丧仪）隧道恢限界篇检测圆仪铁路田隧道妈检测斑技术膛现状钩及发颤展趋势隧道誉限界将检测库车运营铁交路隧道都限界检哀测车实员景图铁路西隧道坐检测伐技术宿现状慨及发梅展趋势隧道竣方工后，岔衬砌和棵底板厚报度、密班实度及眉背后空蜜洞检测间方法有牵打击声棒法、冲大击波法质、电磁秧波法、无超声波捐法和声膝发射法冠。其中卫，电磁签波法包侦括地质递雷达法稀、射线烤法、电雹磁感应象法、红哭外线法妖等。这业些方法缓各有特坦点和适倒用范围沈。考虑艺现场的励实际条兔件和检龟测成本辜，一般拳常用的劈燕检测方催法是打仗击声法汇和地质东雷达法唱。4.衬砌棒和底寻板厚雄度及罩背后恐空洞抛检测铁路稍隧道造检测妨技术剃现状升及发吊展趋势隧道竣押工后，绪衬砌和摔底板混忠凝土强师度的检苦测方法屑可分为思有损检砌测和无终损检测照。有损汉检测庸包括抢钻孔淋取芯钳法、蹈拔出钩法和珍贯入犬阻力肉法，庭以钻次孔取命芯法惭最为狼常用脑。该萝方法捕可以远直观扮地获注得隧恒道衬目砌和豆底板爱厚度设、质悬量和尘背后凑情况暂，但逐会对呆隧道渴结构连防排创水系舍统造堂成破外坏，棉检测捷速度肉慢，脸效率奖低，赔一般枣用于脉对其宏他检疮测或竞监测乎方法简的标白定。无损远检测乐方法经有回走弹法锈、超贞声波誓，回论弹法皮反映提的主刃要是航构件脏表面10川-1调5c市m的强购度状杀况，英且回挎弹值护受构该件表视面影夹响较址大。抓超声额波法眼反映糖的是硬构件绢内部诉的强三度状础况，朵但声戒波值坏受骨拦料粒白径、假砂浆航等影升响较歉大。周相比泼于采相用单掉一的奇超声螺波法亚或回茎弹法梳，超摊声回千弹综猎合法初弥补惯了单乔一检摸测方搅法的刚不足家，测委试结查果具漫有影喇响因浮素少锹、精且度高雨适应昆范围障广等芳特点活。5.衬砌和变底板强输度检测铁路肆隧道参检测略技术咱现状偷及发阳展趋势隧道亩砌和丽底板物拱架迫、钢炎筋分培布检惨测拱蒜架和携钢筋揭相当妥于隧暗道的顾骨架嘉，在梁围岩固较差恒的环主境必样须采甲用。常用的好衬砌和黄底板拱携架、钢赵筋密度革检测方昏法有地良质雷达妇法和钢杀筋检测掠仪。地质座雷达雕属于帅电磁谷波的违一种卸，对调钢筋糊、钢语拱架屋等铁冈磁物冲的探剧测特阻别敏卫感，登探测渐结果倒不能岭给出女钢筋绿直径捎大小已，但颠能准连确定视位钢渡拱架弱、钢白筋的雹数量驼及分房诚布情为况。相比于索地质雷匀达法，堂钢筋检伐测仪不步仅能获游得钢筋危密度分序布情况待，而且储能有效猜探测到估钢筋直策径大小凳，但该伐方法探减测深度醋较浅，姨为约20虾cm的深铺度范温围。6.衬砌和版底板拱桂架、钢昏筋分布兔检测铁路宴隧道拾检测签技术牲现状度及发殃展趋势衬砌速表面学检测浆内容介包括稍错台田、衬复砌裂胶缝、骂衬砌南掉块演或剥傲落、绘渗漏皇水等廉。常隐用的并检测胸方法升包括歪人工蓬或人特工仪结器检咸测。毙这种需检测售方法梅直观骑，对乌检测矮人员降要求新高，毙劳动渐强度部大，和工作厅效率尼低，在检测溉结果晃受人坐为主勇观因看素影导响，传并且牲反馈斧滞后川。7.衬砌秀表面丹检测地质雷庆达（GR，Ge俭o-搜ra倦da秒r）或障探地汽雷达磁（GP练R，Gro俯und召-Pe吹net闯rat销ing修-Ra街dar）原理织：高频龟电磁波恒以宽频灵带短脉城冲形式愿，通过耽发射天纳线被定样向送入经地下，朽经存在煎电性差棉异的地瞧下地层晚或目标敌体反射驼后返回滔地面，耽由接收央天线所枝接收。趁高频电剂磁波在喘介质中嚼传播时叉，其传斑播路径朋、电磁缓场强度阶与波形洁将随介绩质的电草性特征古与几何榨形态而瞒变化。博因此，蔽通过对偿时域波录形的采畅集、处驾理和分溜析，可并确定地竹下分界掘面或目蚕标体的拳空间位虫置及结浴构，达到识跨别目标贩物的目视的。（一序）地浆质雷洲达工汉作原驻理七、价地质霸雷达普检测锅技术铁路隧寨道检测贡技术现柏状及发那展趋势天线时间x地质郊雷达牧工作丈原理铁路隧洽道检测着技术现针状及发波展趋势天线时间x地质雷枝达工作门原理铁路君隧道似检测暖技术高现状夕及发研展趋势在此期受间，地皆质雷达进技术突侮飞猛进呜，更多享国家的缘瑞高校和晒研究机理构开始签关注、毯研究地帐质雷达盾技术。颠同时，番地质雷俗达也得浴到了地芝球物理冰和电子喇工程界嫂的更多究关注，哪对天线伤的改进荐、信号发的处理援、地下捞目标的帆成像等上方面提描出了许甜多新的江见解。19柳70年代初剪到70年代捡中期197冤0年代中庆后期到80年代1980年代若至今美国、毒日本、薄加拿大欧、英国袄、德国泡等国开号展了大吸量的研搅究工作茶。首家届生产和榆销售商环用地质缘瑞雷达公乐司问世砍，即美对国地球鞭物理测临量系统聚公司（GS介SI）。日贪本电器刘设备大样学也研奋制出小授功率的楚基带脉驾冲雷达哨系统。美国GS辆SI、日挺本OY醋O、加周拿大SS卧I、瑞典SG狡AB、意荷大利ID混S等开史始研梯制和即生产蔽各种探不同吧型号帅的地目质雷雹达产亮品。80年代全叉数字化厘的地质录雷达系蓝统问世因，解决承了大量巡寿数据存融储的问巩题，增敞强了实位时和现偏场数据腥处理的常能力，恨为数据屿的深层煌次后处捆理带来妨方便，侦应用领炒域得以径向纵身休拓展。190态4年，德她国人Hul槽sme播yer首次将观电磁波新信号应博用于地滴下金属龄体的探跳测。19柴10年，女德国勤人Lei尼mba雄ck和Lo妈wy用埋南设在剥一组泊钻孔鲁里的永偶极井子天衡线探心测地缎下相理对高斩的导速电性守质的盈区域益，并块正式柔提出价了地员质雷极达的轮概念举。19测26年，德啄国人Hu字ls嫂en欢be念ck第一个是提出应填用脉冲翼技术确脱定地下卫结构的男思路。随着电扫子技术尚的发展污，直到19迎70年代，尺地质雷均达技术岂才重新晕得到人慈们的重拉视，同疾时美国牲阿波罗抬登月计浓划中月刷球表面勇探测实紫验的需犯要，加敲速了地魂质雷达光技术的抹发展。铁路愉隧道平检测出技术酬现状两及发运展趋势铁路绩隧道在检测以技术口现状祸及发理展趋势（二醋）地伞质雷倡达在期国内渣的发男展和翅应用1970年代中违期，由颈煤炭科前学研究肤总院重稿庆分院钩高克德丹教授为农首的地笑质雷达艰专题小点组，针典对煤矿朵生产特要点研制佩开发出已了一套骡探地雷恋达系列插产品——KDL系列夕矿井泳防爆茎雷达糟仪，既开创粒了我钻国自裳主研气制地葵质雷间达的挎先河遭。1980年代末90年代初啄，国内想不少高喇校和科篮研单位岁开展过违地下目输标探测后方面的苗工作。榨电子工贱业部第厚二十二提所（中油国电波菜传播研例究所青万岛分所抹）研制庆出LTD系列地船质雷达蜻，配有智不同频羞率天线鞭及分析墓软件，字用于混错凝土结毕构、路愚面、工全程场地很等各种扮测量。工程纵勘察考古调条查管线解探测质量检钓测铁路贵隧道摆检测治技术巩现状特及发摸展趋势进入21世纪以爱后，地遮质雷达仅逐渐的势向更多遗的领域隶拓展，剧在矿产夕调查、商考古、汇地质勘归探、铁竟路、公碧路、水晕文、农无业、环谊境工程壶、土木秃工程、明市政设率施维护骡以及刑毯事勘察包等各领漫域都有系重要的嫩应用，鼠用以解絮决地质战构造、怠场地勘失察、线前路选择最、工程双质量检朋测、病劫害诊断法、超前母预报、壁垃圾填谅埋场环巷境污染弄研究等离问题。（三）智地质雷盈达在铁煌路系统雪的发展抹和应用19晓82年，胡铁道黎部第史三设通计院毁从美惜国GS宵SI公司引惑进了我害国第一众台SIR扩-8型地质彻雷达，获采用模窄拟线路牵，没有喇资料分白析软件绸；19筝90年，引凯入第一竹台SIR美-10型数悬字化旺地质撕雷达洞，并细于19环92年应膨用在享隧道臭超前刮预报撞中，盗随之宿地质可雷达巷逐步烤进入迅了铁坡路隧铺道衬拜砌、蚕路基盗、支困挡工笨程及靠桩基方质量鸭检测缩慧等范酸围。隧道超财前预报采用地篇震、雷劲达探测宴与地质怪研究相冈结合的丹办法。概地震反诉射预报仙掌子面证前100佛m左右，底地质雷没达预报20俯-3外0m范围忆内。01隧道衬黄砌状态您检测检测蹄衬砌躲厚度运、内辫部钢躺筋及平钢拱论架分擦布，万背后食回填且密实饼状况锐等。02路基状鼠态检测有砟板道床裁厚度疫、道株床脏芒污，登路基暗富水虫、下择沉及妈翻浆季冒泥舱等。03铁路隧汉道检测看技术现挽状及发觉展趋势铁路隧座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