市政·交通-水利工程设计 Municiprd’Tr~h'’Water Resour~ Engitwedng￡ 坫n
盾 构 隧 道 管 片 背 后 状 态 的 几 种 检 测 手 段 试 验 效 果 分 析
Analysis of Several Detection M ethods of the Condition
Behind Shield Tunneling Segments
向亮 星
(广州地铁设计研究院有限公司，广州 510010)
XIANG Liang-xing
(GuangzhouMetroDesign&ResearchInstituteCo．Ltd．，Guangzhou 510010，China)
【摘 要】管片作为盾构隧道的主要受力构件。是隧道防水、防火和耐久性等综合性能的保证。受施工工艺、运营荷载及所处运营环
境的影响，管片背后可能出现空洞、破损等病害。为保证隧道的安全性，急需寻找较合理的无损探测方法指导养护工作。论文从试验
效果为切入点，对既有盾构隧道管片背后状态检测的解决措施进行探讨和研究。
【Abstract]As the main force component of shield tunneling，the segment is the guarantee of the comprehensive performance for tunnel
waterproofing，fire protection and durability．Under the influence ofconstruction technology，operation load and operating environment，there
may be empty，damaged and other diseases behind the segment．In order to ensta-e the safety ofthe tunnel，it is urgent to find more reasonable
nondestructive detection methods tO guide the maintenance．In this paper,the author discusses and studies the solution of the state detection
behindthe shieldtunnelingsegmentbasedontheexperiments．
【关键词】盾构隧道；管片；检测
【Keywords]shieldtunnel；segment；detection
【中图分类号1U25 【文献标志码】A 【文章编号】1007—9467(2018)07．0121-02
IDO1]10．13616~．cnki．gcjsysj．2018．07．256
1 引 言
随着城市化步伐加快，地铁建设呈高速增长趋势。目前运
营的地铁隧道大多采用盾构施工工艺，随着盾构隧道的总里
程数不断增加，盾构隧道病害逐渐成为急需解决的问题。而如
何准确地检测与反馈病害位置和情况，是处理这一问题的第
一 道难关。
2 地 质 雷 达 探 测 方 法
地质雷达通过发射和接收反射电磁波来检测异常，因其
原理简单清晰，且操作简便迅速，在铁路 、公路的隧道检测领
域已有广泛应用。
本次采用美国 GSSI公司的 SIR一30E型地质雷达 ，选用最
常用的900M天线，隧道内采集的雷达图像如图 1所示。
雷达图像中，各环管片表面及第 1层钢筋的弧形反射形
态特征清晰可见，第二层钢筋及管片背面信号较弱 ，管片与地
【作者简介】向亮星(1986 )，男，湖南衡阳人，工程师，从事岩土勘
测、物探和检测研究。
0．O ：
O．2 ：
寇0．50-'3-
0．7
1．00-5：
图 1 雷达天线测试数据
~OOMHz天线，探测长度约 5环，管片厚度 35cn0
层的反射界面依稀可见，管片背后的情况难以分辨，地质雷达
未能检测到该隧道管片后部的缺陷情况。
3 超 声 波 阵 列 方 法
超声成像仪 MIRA A1040的相控阵天线由 4组 12阵列
的点传感器组成 ，利用燥点接触式传感器组成的天线发射和
接收剪切波。仪器无须耦合剂，可直接在管片表面采集数据。
图 2 超声波阵列方法结果(测线长度为5环管片)
从图2可以很清晰地分辨管片的 2层钢筋及管片背面的
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l工程建设与设计 l Cot~lruclion＆Des l 咖“
界面 ，也可区分管片背面的超声反射差异 ，但管片背面二次反
射强烈，掩盖了管片背后更多的反射信息，如图 3所示。
图3 超声波阵列方法结果分析
4 冲 击 瞬 态 响 应 方 法
冲击瞬态响应方法选用的是 SIR板冲击瞬态脉冲响应测
试系统，该系统利用测量小锤敲击结构表面，利用附近的地震
检波器记录震动反应信号，利用机械阻抗理论评估相连结构
的动态耦合特性 ，使用的是平均导纳值(机械阻抗的倒数 )作
为判定依据来评价管片结合状 ”。
在未固定管片上的典型测试数据如图 4在隧道内管片
上，分别在靠近管片的边界测点和中心位置测试，数据如图 5
和图 6所示。
∞O 罩
∞
磐
O 50o IOo0 150o 2O0o 250o 频率IHz
图 4 未固定管片冲击瞬态响应测试数据
O·
曩0‘ 磬0．
O 5oo l000 l500 2000 2500 频率IHz
图5 管片边界测点冲击瞬态响应测试数据
0 5oo l0oO l50o 2000 2500 频率／Hz
图6 管片中， 测点冲击瞬态响应测试数据
对比可知 ，未固定管片导纳平均值比固定管片明显偏高
4 5倍，且导纳曲线不平滑 ，动刚度很小。而同样是盾构隧道内
的固定管片 ，边界测点导纳值也普遍偏高，管片中心位置导纳
值偏低，且导纳曲线平缓 ，动刚度也较大。通过检测邻近管片
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的中心点和边界点并横向比较。差异相对较小。
5 存 在 的 问 题 和 处 理 策 略
5。1地质 雷达
盾构隧道管片背后状态的几种检测手段试验效果分析（论文）.pdf
