無損檢測方案隧道質(zhì)量

1、隧道質(zhì)量的無損檢測方案一、隧道質(zhì)量無損檢測的內(nèi)容隧道質(zhì)量無損檢測分為以下幾項檢測內(nèi)容：澆灌混凝土的強度檢測、鋼筋保護層厚度的檢測、混凝土襯砌質(zhì)量檢測和錨桿拉拔力、長度、飽滿度檢測。二、隧道無損檢測方法2.1 地質(zhì)雷達檢測混凝土襯砌質(zhì)量 檢測內(nèi)容、方法的選定隧道混凝土襯砌質(zhì)量檢測包括：隧道襯砌厚度，隧道襯砌背后未回填的空區(qū)，復合式襯砌中兩層襯砌間較大的空段，施工時坍方位置及坍方的處理情況，襯砌混凝土強度。有時還可檢測圍巖中地下水向隧道侵入的位置。襯砌混凝土質(zhì)量的現(xiàn)場檢測，曾經(jīng)常采用電阻率法、瑞利面波波速法等來檢測前面的-項，近年來采用地質(zhì)雷達檢測混凝土質(zhì)量得到了廣泛的應用，用地質(zhì)雷達檢測混凝土襯

2、砌質(zhì)量。 檢測儀器選定檢測采用SCCI公司出產(chǎn)的SIR-3000型地質(zhì)雷達，根據(jù)需要探測的深度選定天線的頻率，天線選用450500MHz的工作天線檢測厚于2030cm的襯砌厚度。 檢測步驟.1 測線布置隧道的軸向檢測：沿隧道拱部軸向布置5條測線：拱頂、左拱腰和右拱腰、以及左邊墻和右邊墻。檢測其中的3條線，拱頂必須檢測，當檢測的其它兩條線在隧道拱頂?shù)囊粋?cè)時，每測300m應換邊檢測。隧道的橫向檢測：沿隧道每50米布置一條剖面線，檢測該條線。本次檢測的隧道長8317m,檢測的軸向長度為8317m×3=24951m,橫向共設166條剖面線，檢測的橫向長度為166×24m=3984m

3、，共需測28935m。.2 介質(zhì)參數(shù)標定檢測前對襯砌混凝土的介電常數(shù)或電磁波速做現(xiàn)場標定，對隧道長度小于3km的隧道，取一處進行實測，實檢不少于3次，取平均值為該隧道的介電常數(shù)或電磁波速。當隧道長度大于3km，應適當增加標定點數(shù)。標定采用以下方法的其中一種：在已知厚度部位或材料與隧道相同的其他預制件上測量；在洞口或洞內(nèi)避車洞處使用雙天線直達波法測量；鉆孔實測。求取參數(shù)應具備兩點：標定目標體的厚度一般不小于15cm，且厚度已知；標定記錄中界面反射信號應清晰、準確。標定結(jié)果按下式計算： （1-1） （1-2）式中： 相對介電常數(shù)； v電磁波速（m/s）； t雙程旅行時間（ns）； d標定目標體厚度

4、或距離（m）。.3 工作步驟1、在卡車車廂上或鐵路平板車上用鋼管搭架并鋪木板制成工作平臺。2、檢查主機、天線以及運行設備，使之均處于正常狀態(tài)。3、檢測：檢測時，將發(fā)射和接收天線與隧道襯砌表面密貼，沿測線以5km/h左右的速度滑動，由雷達儀主機高速發(fā)射雷達脈沖，進行快速連續(xù)采集。為保證點位的準確，在隧道壁上每5m或10m作一標志，標上里程。當天線對齊某一標記時，由儀器操作員向儀器輸入信號，在雷達記錄中每5m或10m作一里程標記。內(nèi)業(yè)整理資料時，根據(jù)標記和記錄的首、末標及工作中間核查的里程，在雷達的時間剖面圖上標明里程。 地質(zhì)雷達的資料處理與解釋.1 資料處理和編錄整理以及設計資料的匯集現(xiàn)場采集的

5、數(shù)據(jù)要經(jīng)過濾波、去噪、均衡等處理，打印成時間剖面圖。為了使圖紙的計算與實際里程相符，必須在圖紙上標注里程及5或10m的間隔標記，并要將一些特殊情況，如電氣化線路隧道中的錨節(jié)點位置、隧道中的變截面位置、燈或通風機位置等標于圖上。對隧道襯砌質(zhì)量作檢測和評價，還必須掌握該隧道的設計情況，如圍巖分類、設計參數(shù)、施工方法和步驟等，特別是長隧道，地質(zhì)復雜，設計參數(shù)變化多，有時還由不同單位分段施工，掌握這些資料，對探查資料判釋和隧道質(zhì)量評價很有必要。圖1  在在建隧道中用鋪設防水板的全斷面工作臺架作檢測（用裝載機牽引）.2 資料處理及判釋： 1、數(shù)椐處理步驟：圖2 數(shù)據(jù)處理與解釋流程圖2

6、、介電常數(shù)（）和電磁波速（v）的確定由式（1-1）和（1-2）計算確定介電常數(shù)（）和電磁波速（v）。.3 資料的分析原則1、二襯砌界面的判識在探地雷達圖像的上部，一般振幅較強，同軸同相比較連續(xù)的第一組波形為襯砌界面反射信號。界面判識后輸入正常的介電常數(shù)值，即可由計算機自動計算出襯砌厚度值，厚度的計算公式為： （1-3）2、鋼拱架位置及判識在地質(zhì)雷達圖像中，電磁波遇到鋼筋時產(chǎn)生極強的反射，反射波的位置為鋼筋距測試面的距離（背水面保護層厚度）；通過濾波處理，確定各里程段鋼筋拱架分布情況及背水面保護層厚度。3、襯砌混凝土缺陷及位置判識由于襯砌混凝土與空氣的相對介電常數(shù)的差異較大，所以探地雷達圖像中表

7、現(xiàn)為振幅較強的界面反射信號（多次波），空洞的明顯特征就是有強烈的多次反射，波從相對介電常數(shù)大的物質(zhì)（C20混凝土為8左右）進入相對介電常數(shù)小的物質(zhì)（空氣為1）中時，根據(jù)波動原理，在上界面處會先疊加為負波，可在雷達圖像中準確拾取界面反射的雙程旅時，根據(jù)公式求得缺陷的位置；襯砌不密實可能是由于混凝土離析振搗造成的，從波形特征與空洞的反射相似，但反射很弱；混凝土中有鋼筋時也會產(chǎn)生反射，波從相對介電常數(shù)小的物質(zhì)（C20混凝土為8左右）進入相對介電常數(shù)大的物質(zhì)（鋼筋為）中時，根據(jù)波動原理，在上界面處會先疊加為正波。對于復合襯砌隧道,當?shù)谝淮我r砌與第二次襯砌之間存在空隙時,界面上讀取的厚度值為隧道的二次襯

8、砌厚度，若二者密貼良好，則為一、二次襯砌合值；對于非復合襯砌隧道,該界面上讀取的厚度值即為隧道的襯砌厚度值。 雷達探查的典型圖象.1 襯砌界線混凝土襯砌、噴射混凝土與圍巖（或其間空區(qū)中的空氣）有明顯的介電常數(shù)差，因此在時間剖面圖上，襯砌底面和巖石之間有明顯的界線。雷達發(fā)射的直達波延續(xù)4個周期以上，012ns左右的目標物的反射波均與它相疊。雷達的直達波呈現(xiàn)幾條平直的水平同相軸的圖像，而圍巖開挖總有或大或小的不平，故襯砌底界，即它與圍巖的分界面的反射波同相軸一般為有起伏的非直線圖像，這是很易辨認的。噴射混凝土與模筑襯砌介電常數(shù)有差別，但不是很大，它們之間若接觸很好或粘結(jié)，則可能沒有明顯的反射波或僅

9、有微弱的反射波。如果噴射混凝土中有鋼質(zhì)拱架和鋼筋網(wǎng)，則由于它們可強烈地反射雷達波，故可看到連續(xù)的綿延的反射圖像。.2 拱架與鋼筋網(wǎng)在地質(zhì)雷達圖像中，電磁波遇到鋼筋時產(chǎn)生極強的反射，反射波的位置為鋼筋距測試面的距離（背水面保護層厚度）；通過濾波處理，確定各里程段鋼筋拱架分布情況及背水面保護層厚度。圖3 混凝土中布置的鋼筋網(wǎng)圖3中由于鋼筋的界電常數(shù)為，圖中可見連續(xù)的小雙曲線反射，這是鋼筋網(wǎng)的代表性反射圖。圖4  典型的格柵鋼架反射圖4中兩標距之間為10米，每10米的鋼架為9榀達到了設計要求。.3 襯砌混凝土缺陷混凝土內(nèi)部缺陷包括欠密實、脫空等現(xiàn)象，欠密實其表現(xiàn)為波形雜亂且不連續(xù)的反射波形

10、。 圖5 復合襯砌與圍巖間的不密實帶圖6某隧道仰拱部位混凝土中出現(xiàn)的不密實區(qū) 提高檢測精度的措施 .1 詳細了解檢測區(qū)間物理狀態(tài)襯砌層物理狀態(tài)的變化直接影響到雷達波的變化，影響因素主要是含水量的變化、檢測面平整度、襯砌層砼材料配比變化、襯砌層結(jié)構(gòu)變化。隧道檢測有許多條測線，分若干次檢測，每條檢測的襯砌層物理狀態(tài)變化情況并不完全一致，這就需要較為詳細地了解設計資料、隧道的施工記錄，同時在檢測過程中還要做好外業(yè)記錄(如滲水、平整度等)。只有這樣才能根據(jù)客觀情況，有針對性地對地質(zhì)雷達資料進行合理的分析。.2 合理布置取芯點位影響檢測精度的主要問題是標定的地質(zhì)雷達的電磁波速度，根本

11、問題是不同區(qū)間介質(zhì)物理狀態(tài)的變化，實質(zhì)問題是介電常數(shù)的變化。當使用地質(zhì)雷達進行隧道檢測時，合理布置用于標定雷達波速的取芯點位，對襯砌層在不同物理狀態(tài)下的雷達波速進行分別統(tǒng)計，并分析雷達波速的變化規(guī)律，有效控制因雷達波速的誤差帶來的探測偏差或較大誤差。.3 注意區(qū)分多次反射信號襯砌層厚度相對較薄，且內(nèi)部結(jié)構(gòu)比較復雜，襯砌層的面層和內(nèi)部結(jié)構(gòu)層會形成多次反射信號，多次反射信號可能與內(nèi)部結(jié)構(gòu)界面形成的反射信號重疊或偏離，當多次反射信號與雷達波同相軸存在連續(xù)性偏離的情況下，容易對結(jié)構(gòu)界面的厚度誤判。不平整的表面由于與天線不能緊密結(jié)合時，也會形成反射界面，同時會有若干個多次反射信號。注意區(qū)分多次反射信號，

12、是避免地質(zhì)雷達資料判讀偏差的重要環(huán)節(jié)。2.2 錨桿拉拔力、長度、飽滿度的檢測 錨桿拉拔力的檢測.1 檢測內(nèi)容、方法的選定錨桿拉拔力的檢測主要檢測錨桿的拉拔力，用錨固力拉拔檢測儀來測量，錨固力拉拔檢測儀由專用拉拔千斤頂(含超高壓油缸、穿心式活塞頂桿、桿件錨具夾頭、底座以及快裝接頭等)、高壓膠管總成以及高壓油泵組成。.2 檢測儀器選定檢測儀器采用ZHENYOU（真友）LDZ300錨桿拉力計 .3 抽檢拉拔力、抽檢數(shù)量和測點布置測量錨桿拉拔力所使用的拔力平均值設計值，最小拔力90%設計值，抽檢數(shù)量按錨桿數(shù)1%且不少于3根做拔力試驗。本批錨桿大約40000根，需抽檢400根，測點選擇在沿隧道

13、的軸線方向有錨桿的地段均勻分布這400根錨桿抽檢。.4 工作步驟1、準備工作工作環(huán)境安全檢查：認真檢查試驗地點的頂板支護、通風、設備等安全狀況，排除安全隱患，停止影響錨桿拉力試驗的一切工作。2、設備檢查：1）檢查油量：逆時針方向打開拉力計手壓泵的卸荷閥，使千斤頂中的液壓油回到手壓泵的油筒中，擰開油筒端的堵頭，抽出油標檢查。如油量不足，應加注符合要求的機械油或液壓油，直到油位符合要求。2）排氣：液壓油路系統(tǒng)聯(lián)結(jié)好以后，必須進行排氣。排氣的方法是：把手壓泵放在比千斤頂稍高的地方，搖動手壓桿，使千斤頂活塞伸出，再打開卸荷閥，使活塞縮回，連續(xù)幾次即可。排氣時不能加壓。3）設備連接：用高壓軟管兩端的快速

14、接頭配合專用卡子將千斤頂和手壓泵連接起來。連接時應檢查接頭處是否有污物，嚴防污物進入接頭內(nèi)。4）對錨桿拉力計各部件進行檢查，使其符合使用要求。3、工作步驟1）連接拉力計：把錨桿拉力計的加長桿擰到待測錨桿末端并上滿絲，再套上襯套及千斤頂，使活塞伸出端朝外，最后擰緊螺母。2）拉力測試：將手壓泵的卸荷閥順時針擰緊，壓動手壓泵壓桿，用力要均勻，不要用力過猛。當壓力表上的讀數(shù)達到規(guī)定的數(shù)值后停止，并詳細作好記錄。3）拆卸拉力計：檢測完畢，逆時針方向緩慢松開卸荷閥，使壓力表指針降到零位，千斤頂活塞全部縮回。再把各部件從錨桿上卸下，將錨桿拉力計放回專用工具箱內(nèi)。4）錨固力檢測后，要重新緊固螺母，并使其達到設

15、計預緊力。檢測不合格的錨桿應做好標記并安排補打錨桿。5）注意事項（1）拉拔錨桿時，人員應躲至千斤頂周圍的安全地點。（2）錨桿桿尾直徑一旦出現(xiàn)縮徑時，應立即卸載。（3）使用錨桿拉力計時，加壓應緩慢均勻，一般不超過其設計值的90。（4）高壓軟管應定期進行打壓試驗，嚴禁使用不合格的軟管。（5）當設計變更或材料變更時，應及時進行錨桿拉力試驗。（6）錨桿拉力計應統(tǒng)一管理、定期校驗，使其保持完好。6）收尾工作錨固力檢測工作完成后，將錨桿拉力計等工具收好，放回專用工具箱內(nèi)。檢測結(jié)果及時通報當班負責人及有關領導。7）資料整理把現(xiàn)場記錄好的資料整理成檔，并分析抽檢結(jié)果，得出錨桿的合格率，上報相關單位。 錨桿長度

16、、飽滿度的檢測.1檢測內(nèi)容、方法的選定對于錨桿長度和飽滿度的檢測，檢測方法有拉拔法、鉆孔法和應力波反射法。前兩種方法是傳統(tǒng)的檢測方法，只能限于抽檢，而且都是破壞性的、操作麻煩；而應力波反射法利用錨桿質(zhì)量檢測儀或聲波檢測儀檢測錨固系統(tǒng)，是綜合分析和研究接收到的反射波，來對錨固系統(tǒng)的錨桿長度、注漿飽滿度等指標進行綜合判定，該方法以其無損、經(jīng)濟、快速、可靠等優(yōu)點被廣泛使用。.2 檢測儀器選定檢測儀器選用LX-10E錨桿質(zhì)量檢測儀.3 抽檢數(shù)量和測點布置檢數(shù)量按錨桿數(shù)3%且不少于3根做錨桿長度和飽滿度試驗。本批錨桿大約40000根，需抽檢1200根，測點選擇在沿隧道的軸線方向有錨桿的地段均勻分布這1200根錨桿抽檢。.4 檢測步驟1、準備工作工作環(huán)境安全檢查：認真檢查試驗地點的頂板支護、通風、設備等安全狀況，排除安全隱患，停止影響錨桿拉力試驗的一切工作。2、設備檢查檢查信號電纜線、數(shù)據(jù)傳輸線等是否連接好，檢查主機、加速度檢波器以及運行設備，使之均處于正常狀態(tài)。3、工作步驟1）新建工地名和工程名；2）設置儀器的參數(shù)：包括對波速、采集方式、增益、工作模式等項進行相關設置；3）工程測量：由一人操作主機、一人負責傳感器的布局，當檢測到觸發(fā)器產(chǎn)生的信號，便在數(shù)字示波器上顯示相應的波形，能過數(shù)字示波器上的不同按