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【摘 要】 隧道在长期运营过程中，受周围环境的影响，材料的老化和退化，以及大量交通流量的负荷运行，使隧道结构出现不同程度的缺陷和损伤。本文论述了隧道结构检测重点内容和相应管理措施，以达到有效防范隧道结构风险产生的目的，确保隧道结构安全稳定，车辆通行安全。
【关键词】 隧道运营;结构检测;管理措施
引言：
上海是中国越江隧道拥有量最多的城市，也是我国建设并正式投入运营的第一条越江隧道的城市。1971年打浦路隧道建成通车后，在20世纪90年代建成延安东路隧道，2000年至2005年建成复兴东路隧道、大连路隧道，翔殷路隧道、外环隧道等4条隧道，其后至2010年上海世博会前，上海先后建成人民路隧道、新建路隧道、龙耀路隧道、打浦路隧道复线、西藏南路隧道、上中路隧道、军工路隧道、崇明越江通道等8条隧道。随着大量越江隧道投入使用，及时掌握运营过程中隧道结构的实际状况，确保隧道结构安全受控就显得尤为重要。
隧道结构的损伤是逐渐变化和发展的。因此，要通过合理有效的检测技术和方法对运营隧道的结构进行科学专业的检测，才能了解掌握隧道结构现有状况，及时发现隧道结构病缺陷和发展趋势，对降低隧道结构的维修养护成本，延长隧道的使用寿命有着积极意义。
1 结构检测主要内容及方法
1.1渗漏检测
（1）渗漏水量检测
渗水量检测可通过集水井测定水量的方法。检测前要关闭进入隧道的全部水源，停止一切用水，且停止一切用水后5h进行测量。雨天不宜进行渗水量测定。宜夜间测试，减少干扰。
渗水量检测为每个月进行1次，如有较大漏水点的情况应增加检测频率。
计算公式：
Si——分段水池面积（m2）
Hi——检测时间段内分段水池液位上升量（m）
Ti——分段检测时间（h）
Ai——分段表面积
A——全段表面积
（2）渗漏水点检测
隧道渗漏水点检测主要是为了掌握渗漏水的现状，以便及时整治严重的重漏泥、漏水病害，确保隧道正常运行。
圆形隧道渗漏水检查：
①对无装饰板覆盖的管片检查：目测检查管片横、纵向接缝、螺栓孔和注浆孔是否有渗漏水现象。检查人员分辨湿渍或渗水现象可用干手触摸的方法，如无水分浸润的感觉则为湿渍，若手上会沾有水分则为渗水。
②对有装饰板覆盖的管片检查：目测检查装饰板外表是否有湿渍、渗水、水珠和滴漏现象。
③隧道上半部渗漏水，检查人员可直接用有刻度的容器收集渗漏水量测，也可通过目测计取每分钟或数分钟内单位滴落数目，计算出该点渗漏量。一般来说，每分钟滴漏速度3～4滴的漏水点，24h的渗水量为1升。
④目测检查圆形段的防撞墙上是否有渗漏水。如果防撞墙上有大面积流动挂水膜或线漏，应拆除侧墙装饰板，确定具体渗漏位置。
矩形隧道渗漏水检查：
①目测检查矩形段的变形缝、墙面是否有渗漏水。
②目测检查敞开段的防撞墙上是否有渗漏水。如果防撞墙上有大面积流动挂水膜或线漏，应拆除侧墙装饰板，确定具体渗漏位置。
③目测检查工作井的井接缝、墙面、穿墙管和孔洞是否有渗漏水。
④目测检查盾构洞口的井接头否有渗漏水。
具体针对各种类型的渗漏的检测方法如下表所示：
名称 表述 测量方法 符号
湿渍 检查人员用干手触摸湿斑，无水分浸润感觉。 用吸墨纸或报纸贴附，纸不变颜色。检查时，要用粉笔勾划出湿渍范围，然后用钢尺测量高度和宽度，计算面积，标示在“展开图”上。 #
渗水 在被水的混凝土墙壁表面肉眼可观察到明显的流挂水膜范围，在加强人工通风的条件下也不会消失，即渗入量大于蒸发量的状态。 检查人员用干手触摸可感觉到水分浸润，手上会沾有水分。用吸墨纸或报纸贴附，纸会浸润变颜色。检查时，要用粉笔勾划出渗水范围，然后用钢尺测量高度和宽度，计算面积，标示在“展开图”上。 ○
水珠 悬垂在地下混凝土结构衬砌背水顶板（拱顶）的水珠，其滴落间隔时间超过1min称水珠现象。 ◇
滴漏 水滴滴落速度每min至少1滴，称为滴漏现象。 每分钟滴落速度3—4滴的漏水点，24h的渗水量就是1L。 ▽
线漏 指渗漏或喷水状态。 形成连续细流。 ↓
1.2混凝土强度检测
混凝土强度检测可采用回弹法，此方法仪器操作简便，测试结果直观，而且检测部位无破损。
1.3混凝土碳化检测
混凝土碳化深度的检测对判断和了解混凝土内部的钢筋和预埋件的锈蚀程度有着重要作用，检测时要求检测点分布均匀，能反映出主体结构的整体碳化程度，可采用酚酞试剂进行检测。
测点位置选取原则：
（1）重点考虑受力及变形部位;（2）考虑通风等部位，与大气接触较多的裸露混凝土;（3）环境相同的部位，测点设定宜便于施工為原则;（4）兼顾均匀性，可以反映隧道整体碳化的程度;（5）测点位置不变保持可比性，但可视情况适当增加。
测试技术方法：
（1）首先在欲测试的混凝土体钻孔，孔径在15mm左右。（2）一个区域布置三个测孔，三个测孔应形成“品”字型排列。（3）成孔后用毛刷将孔中碎屑、粉末清除。（4）将酚酞试剂喷洒于孔壁内。（5）待酚酞试剂显色后，用测深卡尺精确测量变色交界处的深度，并做记录。
1.4混凝土裂缝的检测
裂缝检测主要从裂缝的分布部位、裂缝的走向、长度、宽度、深度等几个方面进行。对于裂缝宽度，可采用裂缝测宽仪进行检测。对于宽度较大的裂缝，要测量其裂缝深度。 混凝土裂缝深度检测可采用超声波法。在测试时，根据被测结构的实际情况，浅裂缝可用单面平测法，检测方法及原理如下：
将发射探头和接收探头布置在混凝土同一面上的裂缝附近，采用Tc-T0法测试，即将发射纵波的发射探头及接收探头，以裂缝为中心，分别布置在裂缝两侧的L的距离（如下图所示），测出裂缝深度末端衍射的超声波传播时间Tc，再测出没有裂缝处发射和接收探头之间的距离为L的传播时间T0。通过公式（1）计算裂缝的深度dc。由于管片中存在的钢筋会对超声波检测产生不利影响，在布置测点时，尽量避开钢筋的位置，同时使超声通路和混凝土中的钢筋轴线成一定角度的交叉。钢筋及钢绞线的位置可以通过图纸和钢筋位置探测仪确定。这样，钢筋及钢绞线对超声波检测的影响均可忽略。
（1）
图1 超声波法裂缝深度测试示意图
1.5结构厚度检测
结构厚度如达不到设计要求，将会影响结构的整体强度和耐久性，造成严重的安全隐患。检测时可采用地质雷达对混凝土结构厚度进行检测。
图2 地质雷达法工作原理示意图
地质雷达法属于电磁波检测范围，是基于地下介质的电性差异。它是采用无线电波对被探测的地下结构和岩土介质以及各种界面进行扫描，以确定其内部结构形态或位置的电磁技术。其原理为高频电磁波以宽频带脉冲形式通过发射天线发射，经目标体反射或透射，被接收天线所接收。高频电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度和波形将随所通过介质的电性质及集合形态而变化，由此通过对时域波形的采集、处理和分析，可确定地下界面或目标体的空间位置或结构状态。其工作过程是由置于地面的发射天线送入地下一高频电磁脉冲波（主频为数十兆赫至数百兆赫乃至千兆），当其在地下传播过程中遇到不同的目标体的电性介面时，就有部分电磁能量被反射折向地面，被接收天线所接收，并由主机记录，得到从发射经地下界面反射回到接收天线的双程走时。当地下介质的波速已知时，可根据测到的精确t值求得目标体的位置和埋深。这样，可对各测点进行快速连续的探测，并根据反射波组的波形与强度特征，通过数据处理得到地质雷达剖面图像。而通过多条测线的探测，则可了解场地目标体平面分布情况。地质雷达具有高分辨率、无损性、高效率、抗干扰能力强等特点。
1.6渗水水质检测
渗漏水现象是隧道结构较为常见的病害之一，为进一步了解渗漏水的水质，判断渗漏水水质对混凝土结构的侵蚀危害性，根据隧道内渗漏水情况对漏水处进行水样采集，对水质的主要成分进行分析，并测定水的酸碱度、水中阴离子含量（包括氯离子、SO42-等）。
水质pH值的测定主要采用玻璃电极法，通过测量电池的电动势得到。该电池通常由饱和甘汞电极作为参比电极，玻璃电极为指示电极。在25℃，溶液中每变化1个pH单位，电位差改变为59.16mV，据此就可以得到相应的pH读数。
氯离子、SO42-主要通过离子色谱法进行测定，其主要方法如下：
将采集的水样注入仪器后，在淋洗液的携带下，流经填充了低容量阴离子交换树脂的分离柱。由于待测离子的离子半径大小、电荷多少和其它性质的不同，它们对阴离子交换树脂的亲合力各异，故在淋洗液和交换树脂之间的分配系数也不相同。在分离柱中，经过多次洗脱与交换后，按氯离子、SO42-顺序依次被分离开来，然后流过阴离子抑制柱以降低溶液的背景电导，最后通过电导检测器，依次对它们进行测量。从同样条件下绘制的标准曲线上，即可求出水样中氯离子、SO42-的含量。
2 管理要求及措施
2.1夯实管理基础，规范检测工作
（1）做好基础管理，完善制度建设是工作有序开展的必要条件。制定有针对性的管理制度和岗位职责，明确检测工作流程，按要求做好仪器设备保管和年检等管理工作，把检测所需仪器设备送到专业单位进行校验，保证仪器能发挥正常功能且在有效期内。
（2）对内业资料按检测内容进行合理分类，条线清晰便于查找，并做好目录，同时保留所有检测底稿。
2.2执行计划管理，明确目标任务
（1）检查计划不周全，容易出现安排脱节遗漏检查项目的情况，造成不能及时发现设施病害，严重时会影响设施的安全。要按要求制定“检测工作计划表”，在表中列举检测项目和主要内容，明确检测频率和时间计划，落实检测单位和配合部门，确定检测设备和检测方法，力求做到科学经济、高效务实。
（2）每次检测工作完成后，要求回顾整个检测过程是否符合相关规定，然后对数据进行分析整理，如有疑问坚决执行“复测”制度，保证数据的真实可靠。
2.3科学专业检测，力保设施安全
（1）人员和设备是做好检测工作的两大法宝，检测人员要具备一定的专业知识和业务技能，要不断提高自身业务水平。还要运用专业仪器，做到科学检测，在提高工作效率的同时确保数据的真实准确。
（2）增加巡视频率，加大检查力度，既能减小检测误差和偏差又能及时发现病缺陷。
2.4建立工作档案，注重技术评估
（1）隧道检测工作是一场“持久战”，建立完整、准确、系统的检测档案就显得格外重要。要对检测数据和信息进行分类、统计和分析，特别是对一些缺陷顽症进行跟踪观察，了解缺陷的变化情况和发展趋势，有助于做出客观有针对性的技术评估。
（2）针对渗漏水等检测项目受环境和天气变化影响大的特点要求做好“环比和同比”工作，和前一次检测数据比较的同时还要和上年度同期数据进行对比，多采集數据样本，如发现数据异常主动分析原因，及早落实解决。
3 结语
隧道结构是否安全受控直接关系到隧道能否继续服役发挥作用，本文主要论述了隧道结构检测的主要内容以及相应的管理措施，提倡在隧道运营过程中铭记“精品设施，精细管理”的理念，要运用科学有针对性的结构检测技术和建立专业高素质的结构检测队伍，以此来做好隧道结构检测各项工作，保障隧道结构稳定，安全畅通。
参考文献：
[1]《隧道运营养护管理手册》（SH-LZJ-2013-07-26）.
[2]《上海市隧道养护技术规程》（SZ-43-2005）.
[3]地铁运营期隧道结构检测方法.张学华;杨建龙.【期刊】现代城市轨道交通.
【关键词】 隧道运营;结构检测;管理措施
引言：
上海是中国越江隧道拥有量最多的城市，也是我国建设并正式投入运营的第一条越江隧道的城市。1971年打浦路隧道建成通车后，在20世纪90年代建成延安东路隧道，2000年至2005年建成复兴东路隧道、大连路隧道，翔殷路隧道、外环隧道等4条隧道，其后至2010年上海世博会前，上海先后建成人民路隧道、新建路隧道、龙耀路隧道、打浦路隧道复线、西藏南路隧道、上中路隧道、军工路隧道、崇明越江通道等8条隧道。随着大量越江隧道投入使用，及时掌握运营过程中隧道结构的实际状况，确保隧道结构安全受控就显得尤为重要。
隧道结构的损伤是逐渐变化和发展的。因此，要通过合理有效的检测技术和方法对运营隧道的结构进行科学专业的检测，才能了解掌握隧道结构现有状况，及时发现隧道结构病缺陷和发展趋势，对降低隧道结构的维修养护成本，延长隧道的使用寿命有着积极意义。
1 结构检测主要内容及方法
1.1渗漏检测
（1）渗漏水量检测
渗水量检测可通过集水井测定水量的方法。检测前要关闭进入隧道的全部水源，停止一切用水，且停止一切用水后5h进行测量。雨天不宜进行渗水量测定。宜夜间测试，减少干扰。
渗水量检测为每个月进行1次，如有较大漏水点的情况应增加检测频率。
计算公式：
Si——分段水池面积（m2）
Hi——检测时间段内分段水池液位上升量（m）
Ti——分段检测时间（h）
Ai——分段表面积
A——全段表面积
（2）渗漏水点检测
隧道渗漏水点检测主要是为了掌握渗漏水的现状，以便及时整治严重的重漏泥、漏水病害，确保隧道正常运行。
圆形隧道渗漏水检查：
①对无装饰板覆盖的管片检查：目测检查管片横、纵向接缝、螺栓孔和注浆孔是否有渗漏水现象。检查人员分辨湿渍或渗水现象可用干手触摸的方法，如无水分浸润的感觉则为湿渍，若手上会沾有水分则为渗水。
②对有装饰板覆盖的管片检查：目测检查装饰板外表是否有湿渍、渗水、水珠和滴漏现象。
③隧道上半部渗漏水，检查人员可直接用有刻度的容器收集渗漏水量测，也可通过目测计取每分钟或数分钟内单位滴落数目，计算出该点渗漏量。一般来说，每分钟滴漏速度3～4滴的漏水点，24h的渗水量为1升。
④目测检查圆形段的防撞墙上是否有渗漏水。如果防撞墙上有大面积流动挂水膜或线漏，应拆除侧墙装饰板，确定具体渗漏位置。
矩形隧道渗漏水检查：
①目测检查矩形段的变形缝、墙面是否有渗漏水。
②目测检查敞开段的防撞墙上是否有渗漏水。如果防撞墙上有大面积流动挂水膜或线漏，应拆除侧墙装饰板，确定具体渗漏位置。
③目测检查工作井的井接缝、墙面、穿墙管和孔洞是否有渗漏水。
④目测检查盾构洞口的井接头否有渗漏水。
具体针对各种类型的渗漏的检测方法如下表所示：
名称 表述 测量方法 符号
湿渍 检查人员用干手触摸湿斑，无水分浸润感觉。 用吸墨纸或报纸贴附，纸不变颜色。检查时，要用粉笔勾划出湿渍范围，然后用钢尺测量高度和宽度，计算面积，标示在“展开图”上。 #
渗水 在被水的混凝土墙壁表面肉眼可观察到明显的流挂水膜范围，在加强人工通风的条件下也不会消失，即渗入量大于蒸发量的状态。 检查人员用干手触摸可感觉到水分浸润，手上会沾有水分。用吸墨纸或报纸贴附，纸会浸润变颜色。检查时，要用粉笔勾划出渗水范围，然后用钢尺测量高度和宽度，计算面积，标示在“展开图”上。 ○
水珠 悬垂在地下混凝土结构衬砌背水顶板（拱顶）的水珠，其滴落间隔时间超过1min称水珠现象。 ◇
滴漏 水滴滴落速度每min至少1滴，称为滴漏现象。 每分钟滴落速度3—4滴的漏水点，24h的渗水量就是1L。 ▽
线漏 指渗漏或喷水状态。 形成连续细流。 ↓
1.2混凝土强度检测
混凝土强度检测可采用回弹法，此方法仪器操作简便，测试结果直观，而且检测部位无破损。
1.3混凝土碳化检测
混凝土碳化深度的检测对判断和了解混凝土内部的钢筋和预埋件的锈蚀程度有着重要作用，检测时要求检测点分布均匀，能反映出主体结构的整体碳化程度，可采用酚酞试剂进行检测。
测点位置选取原则：
（1）重点考虑受力及变形部位;（2）考虑通风等部位，与大气接触较多的裸露混凝土;（3）环境相同的部位，测点设定宜便于施工為原则;（4）兼顾均匀性，可以反映隧道整体碳化的程度;（5）测点位置不变保持可比性，但可视情况适当增加。
测试技术方法：
（1）首先在欲测试的混凝土体钻孔，孔径在15mm左右。（2）一个区域布置三个测孔，三个测孔应形成“品”字型排列。（3）成孔后用毛刷将孔中碎屑、粉末清除。（4）将酚酞试剂喷洒于孔壁内。（5）待酚酞试剂显色后，用测深卡尺精确测量变色交界处的深度，并做记录。
1.4混凝土裂缝的检测
裂缝检测主要从裂缝的分布部位、裂缝的走向、长度、宽度、深度等几个方面进行。对于裂缝宽度，可采用裂缝测宽仪进行检测。对于宽度较大的裂缝，要测量其裂缝深度。 混凝土裂缝深度检测可采用超声波法。在测试时，根据被测结构的实际情况，浅裂缝可用单面平测法，检测方法及原理如下：
将发射探头和接收探头布置在混凝土同一面上的裂缝附近，采用Tc-T0法测试，即将发射纵波的发射探头及接收探头，以裂缝为中心，分别布置在裂缝两侧的L的距离（如下图所示），测出裂缝深度末端衍射的超声波传播时间Tc，再测出没有裂缝处发射和接收探头之间的距离为L的传播时间T0。通过公式（1）计算裂缝的深度dc。由于管片中存在的钢筋会对超声波检测产生不利影响，在布置测点时，尽量避开钢筋的位置，同时使超声通路和混凝土中的钢筋轴线成一定角度的交叉。钢筋及钢绞线的位置可以通过图纸和钢筋位置探测仪确定。这样，钢筋及钢绞线对超声波检测的影响均可忽略。
（1）
图1 超声波法裂缝深度测试示意图
1.5结构厚度检测
结构厚度如达不到设计要求，将会影响结构的整体强度和耐久性，造成严重的安全隐患。检测时可采用地质雷达对混凝土结构厚度进行检测。
图2 地质雷达法工作原理示意图
地质雷达法属于电磁波检测范围，是基于地下介质的电性差异。它是采用无线电波对被探测的地下结构和岩土介质以及各种界面进行扫描，以确定其内部结构形态或位置的电磁技术。其原理为高频电磁波以宽频带脉冲形式通过发射天线发射，经目标体反射或透射，被接收天线所接收。高频电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度和波形将随所通过介质的电性质及集合形态而变化，由此通过对时域波形的采集、处理和分析，可确定地下界面或目标体的空间位置或结构状态。其工作过程是由置于地面的发射天线送入地下一高频电磁脉冲波（主频为数十兆赫至数百兆赫乃至千兆），当其在地下传播过程中遇到不同的目标体的电性介面时，就有部分电磁能量被反射折向地面，被接收天线所接收，并由主机记录，得到从发射经地下界面反射回到接收天线的双程走时。当地下介质的波速已知时，可根据测到的精确t值求得目标体的位置和埋深。这样，可对各测点进行快速连续的探测，并根据反射波组的波形与强度特征，通过数据处理得到地质雷达剖面图像。而通过多条测线的探测，则可了解场地目标体平面分布情况。地质雷达具有高分辨率、无损性、高效率、抗干扰能力强等特点。
1.6渗水水质检测
渗漏水现象是隧道结构较为常见的病害之一，为进一步了解渗漏水的水质，判断渗漏水水质对混凝土结构的侵蚀危害性，根据隧道内渗漏水情况对漏水处进行水样采集，对水质的主要成分进行分析，并测定水的酸碱度、水中阴离子含量（包括氯离子、SO42-等）。
水质pH值的测定主要采用玻璃电极法，通过测量电池的电动势得到。该电池通常由饱和甘汞电极作为参比电极，玻璃电极为指示电极。在25℃，溶液中每变化1个pH单位，电位差改变为59.16mV，据此就可以得到相应的pH读数。
氯离子、SO42-主要通过离子色谱法进行测定，其主要方法如下：
将采集的水样注入仪器后，在淋洗液的携带下，流经填充了低容量阴离子交换树脂的分离柱。由于待测离子的离子半径大小、电荷多少和其它性质的不同，它们对阴离子交换树脂的亲合力各异，故在淋洗液和交换树脂之间的分配系数也不相同。在分离柱中，经过多次洗脱与交换后，按氯离子、SO42-顺序依次被分离开来，然后流过阴离子抑制柱以降低溶液的背景电导，最后通过电导检测器，依次对它们进行测量。从同样条件下绘制的标准曲线上，即可求出水样中氯离子、SO42-的含量。
2 管理要求及措施
2.1夯实管理基础，规范检测工作
（1）做好基础管理，完善制度建设是工作有序开展的必要条件。制定有针对性的管理制度和岗位职责，明确检测工作流程，按要求做好仪器设备保管和年检等管理工作，把检测所需仪器设备送到专业单位进行校验，保证仪器能发挥正常功能且在有效期内。
（2）对内业资料按检测内容进行合理分类，条线清晰便于查找，并做好目录，同时保留所有检测底稿。
2.2执行计划管理，明确目标任务
（1）检查计划不周全，容易出现安排脱节遗漏检查项目的情况，造成不能及时发现设施病害，严重时会影响设施的安全。要按要求制定“检测工作计划表”，在表中列举检测项目和主要内容，明确检测频率和时间计划，落实检测单位和配合部门，确定检测设备和检测方法，力求做到科学经济、高效务实。
（2）每次检测工作完成后，要求回顾整个检测过程是否符合相关规定，然后对数据进行分析整理，如有疑问坚决执行“复测”制度，保证数据的真实可靠。
2.3科学专业检测，力保设施安全
（1）人员和设备是做好检测工作的两大法宝，检测人员要具备一定的专业知识和业务技能，要不断提高自身业务水平。还要运用专业仪器，做到科学检测，在提高工作效率的同时确保数据的真实准确。
（2）增加巡视频率，加大检查力度，既能减小检测误差和偏差又能及时发现病缺陷。
2.4建立工作档案，注重技术评估
（1）隧道检测工作是一场“持久战”，建立完整、准确、系统的检测档案就显得格外重要。要对检测数据和信息进行分类、统计和分析，特别是对一些缺陷顽症进行跟踪观察，了解缺陷的变化情况和发展趋势，有助于做出客观有针对性的技术评估。
（2）针对渗漏水等检测项目受环境和天气变化影响大的特点要求做好“环比和同比”工作，和前一次检测数据比较的同时还要和上年度同期数据进行对比，多采集數据样本，如发现数据异常主动分析原因，及早落实解决。
3 结语
隧道结构是否安全受控直接关系到隧道能否继续服役发挥作用，本文主要论述了隧道结构检测的主要内容以及相应的管理措施，提倡在隧道运营过程中铭记“精品设施，精细管理”的理念，要运用科学有针对性的结构检测技术和建立专业高素质的结构检测队伍，以此来做好隧道结构检测各项工作，保障隧道结构稳定，安全畅通。
参考文献：
[1]《隧道运营养护管理手册》（SH-LZJ-2013-07-26）.
[2]《上海市隧道养护技术规程》（SZ-43-2005）.
[3]地铁运营期隧道结构检测方法.张学华;杨建龙.【期刊】现代城市轨道交通.