准确测定隧道衬砌裂缝
(升拓检测 表面波法）
一. 引言
隧道衬砌裂缝是隧道衬砌常见病害之一，其类型大致分为干缩裂缝、温度裂缝、荷载变形裂缝和施工缝。产生裂缝的原因只要为隧道衬砌所受的水平应力（主要是由于干缩和热胀冷缩引起的温度应力）、衬砌的不均匀沉降、拱部不均匀受力等。当裂缝产生后，加上山体中地下水的存在，水会渗透到裂缝中，严重情况会锈蚀钢筋，与裂缝形成恶性循环，对初衬的美观和耐久性产生影响。严重的裂缝还会影响衬砌的整体性和稳定性。
一般情况下，隧道按超静定进行设计。一般主动荷载为围岩压力，土压力，自重，混凝土徐变应力，水压力等，因此衬砌裂缝面有较大的压力存在。同时，加上裂缝内部有水、杂质、钢筋的存在。对准确测试裂缝深度的方法提出了更高的要求。
由于隧道衬砌裂缝的复杂（如钢筋、水、杂质等）情况，基于超声的测试方法很难测试，因此频率相对较低，能量更大的弹性波法测试裂缝深度成为一种可能。经过现场验证及应用的基于冲击弹性波法，已经在相关领域大量应用。裂缝中的水、钢筋、杂质对该方法影响小，且最大裂缝深度的测试范围可以达到2m，特别适合大坝等结构，而对于隧道等结构也同样适合。
二. 测试方法基本原理
自1997年开始，针对超声法的平测法开发了独创的“表面波法”。同时，为了提高薄结构的裂缝测试精度，还集成了目前国内外（我国、日本和英国）多种方法以相互印证，尽可能提高测试精度。具体请参考下表。详细原理，请参考‘SCIT-1-TEC-02-2011-混凝土质量综合检测技156技术资料’。
表1 裂缝深度测试项目一览表
三. 隧道衬砌裂缝测试
基于隧道衬砌裂缝的复杂情况，要准确的测试其深度，一般需要注意以下4点：
1、 确定裂缝的实际位置
一般情况，隧道衬砌内壁有保护层（或保护层有脱空现象）或裂缝表层钙析出物覆盖，需要将裂缝表层相关杂质剔除，以免测试时信号从保护层穿过，影响信号从裂缝尖端的能量传递；
2、 测线布置
由于隧道中的钢筋多而密，为了避免平行钢筋对测试的影响，布置裂缝测线时，测线与钢筋纵横走向呈斜角布置；
3、 测试方法确定
隧道衬砌的裂缝深度测试，一般选择表面波法进行测试，其中在选择激振锤时，需要选择激振的表面波波长小于衬砌厚度，以免边界对测试结果的影响，同时为了避免信号接收对测试结果的影响，传感器与衬砌的接触紧密程度要基本一致；
4、 裂缝深度的确定
表面波法测试的裂缝深度值，小于激振锤产生表面波波长的1.3倍，否则需要采用波长更长的激振锤进行测试。另外，隧道衬砌是一种受压结构，因此，裂缝的实际深度可能大于表面波法的测试结果。