隧道襯砌質(zhì)量檢測方法1、現(xiàn)場鉆孔法襯砌及圍巖狀況檢查此項檢查的日的在于查明襯砌混凝土厚度及其背后圍巖狀況，分析混凝土劣化的原因，并提供姓治設(shè)計所需的資料，鉆孔檢查通過鉆孔直接觀察和測定襯砌厚度、空洞深度和墻背地質(zhì)狀況等，檢查方法包括利用內(nèi)窺鏡插入鉆孔觀察結(jié)構(gòu)內(nèi)部狀況、利用彷孔所取材料進(jìn)行試驗等.a）鉆孔取芯:鉆孔的位置和深度,因檢查目的不同而異，圖10為鉆孔位置示意圖和簡易鉆孔機示例。檢查襯砌厚度、拱背空洞和地質(zhì)狀況時，深度一般為從村砌表面到巖體內(nèi)當(dāng)為了計劃處治對策，必須掌握隧道圍巖的地質(zhì)狀況和進(jìn)行有關(guān)物理試驗時,鉆孔深度可為3?10m,此時需使用較大型的彷孔機械，圖10鉆孔位置示意圖和簡易鉆孔機示例b）鉆孔完成后，可將內(nèi)窺式觀察鏡插人鉆孔中，觀察襯砌內(nèi)部狀況、襯砌背面空洞和圍巖地質(zhì)狀況等.并可.連接攝像機記錄結(jié)構(gòu)實際面貌，圖11為內(nèi)窺式觀察鏡使用示例.圖11內(nèi)窺式觀察鏡使用示意圖2、襯砌混凝土強度檢測回彈法混凝土是隧道工程建設(shè)使用最為廣泛的建筑材料?；炷临|(zhì)量的優(yōu)劣影響到隧道襯砌結(jié)構(gòu)的適用性、安全性和耐久性，并直接制約著隧道工程經(jīng)濟(jì)和社會效益的發(fā)揮?；炷烈r砌的質(zhì)量檢控中，強度保證是基本要求。但是混凝土作為多相、多組分的復(fù)雜材料體系,在制造過程中，其強度易受到配料、攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)等多種工藝環(huán)節(jié)的影響，如技術(shù)疏忽或管理不嚴(yán)，便極易造成質(zhì)量隱患,甚至釀成工程事故。因此在建隧道的施工質(zhì)量檢控和己建隧道襯砌的健康診斷中，混凝土的強度檢測十分必要。然而傳統(tǒng)的混凝土強度檢測方法，無論是利用與現(xiàn)場同條件制作、養(yǎng)護(hù)的預(yù)留試塊進(jìn)行隧道襯砌的混凝土強度檢測,還是現(xiàn)場鉆孔取芯進(jìn)行強度檢測,對于隧道工程而言，弊端皆十分明顯，兩者的應(yīng)用前景都不甚廣闊。迄今為止，隧道襯砌強度檢測的適宜方法，國內(nèi)外也鮮有報道。隨著我國高等級公路建設(shè)的迅速發(fā)展，公路隧道的數(shù)量和規(guī)模日益增加。所以，針對隧道工程的特點，尋求安全、經(jīng)濟(jì)、簡便有效的混凝土襯砌的強度檢測方法以應(yīng)工程之需,具有較大的經(jīng)濟(jì)價值和社會效益。本文嘗試著將回彈法、超聲一回彈綜合法引入某公路隧道襯砌的強度檢測,以期從無損檢測這一角度對這些方法進(jìn)行比較研究。隧道襯砌的特點與檢測方法的建立回彈法和超聲回彈綜合法對房屋和橋梁等建筑結(jié)構(gòu)的強度檢測，國家及有關(guān)部門已經(jīng)頒布有相關(guān)的規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)，使強度檢測的精度和可靠性有了科學(xué)的程序和公認(rèn)的檢測方法。而這些程序和方法都是在對建筑結(jié)構(gòu)的安全和可靠性評估方法、結(jié)構(gòu)和材料的檢測技術(shù)、結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算分析模型進(jìn)行全面深入的研究基礎(chǔ)上制定的。公路隧道與這些建筑結(jié)構(gòu)在材料、功能、力學(xué)性能和設(shè)計方法上有許多的共同點,因此回彈法和超聲回彈綜合法對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行強度檢測的程序、方法、和分析計算的基本原理可以有選擇應(yīng)用到公路隧道的強度檢測當(dāng)中。但是，與常規(guī)的建筑結(jié)構(gòu)相比，公路隧道還具有一些自身獨有的特點。公路隧道屬于地下半隱蔽工程，跨度大，穿越的地質(zhì)條件復(fù)雜多變，襯砌形式種類多。由于隧道結(jié)構(gòu)和圍巖之間復(fù)雜的相互作用，襯砌的荷載分布至今都是一個在理論上遠(yuǎn)未解決的問題。對于公路隧道而言，圍巖類別和襯砌形式不同的地段，襯砌內(nèi)部的應(yīng)力分布不同。即使在同一地段，巖層產(chǎn)狀和巖性的差異,也可導(dǎo)致隧道的不同部位如拱頂、拱腰和拱腳等，其應(yīng)力分布和變形特點發(fā)生變化。實際上，公路隧道經(jīng)常處于一定的地下水環(huán)境中，水往往是混凝土襯砌劣化的主要因素。已有的回彈法和超聲回彈綜合法都是通過制備各種標(biāo)號的混凝土試件,分別進(jìn)行大量的回彈、超聲和單軸抗壓強度試驗，建立回彈值、聲速和強度的相關(guān)關(guān)系，得到回彈測強基準(zhǔn)曲線和超聲回彈測強基準(zhǔn)曲線,進(jìn)而間接推定混凝土強度的。實際上，在試驗室進(jìn)行回彈和聲速測試時，都是在試件含水量可控制的范圍內(nèi)和零應(yīng)力狀態(tài)下測試的,而公路隧道卻相反,它總是處于一定的應(yīng)力狀態(tài)和含有一定的地下水。由于這些基礎(chǔ)條件的差異，在隧道混凝土強度檢測中，鉆芯法必不可少,它的結(jié)果直觀、準(zhǔn)確、代表性強,可用來對回彈法和綜合法結(jié)果進(jìn)行校正,以提高檢測的可靠性。但是，鉆芯法屬于半破損檢測方法，隧道襯砌是隧道工程主要的承重結(jié)構(gòu)和最后的防水措施。對襯砌鉆孔，必然造成結(jié)構(gòu)的局部損傷，可影響到襯砌的整體性和剛度，也影響著隧道的美觀，且造價昂貴。故鉆孔數(shù)量不能太多，難以用來對整條隧道進(jìn)行綜合評判和推定，只能用于對回彈法和綜合法進(jìn)行強度校核,對混凝土的強度檢測起著以點控面的作用。由于公路隧道只有一個面暴露在外，其內(nèi)部缺陷和潮濕程度等無法觀察，回彈法和綜合法測試時只能采取沿面測試方法，這也加大了測試工作的難度。在橫斷面上，公路隧道襯砌按同一模板長度澆注成型，在整個橫斷面上形成完整的拱圈。所以,拱圈是隧道襯砌的基本結(jié)構(gòu)，在公路隧道混凝土襯砌的強度檢測中，以同一橫斷面上的拱圈為檢測單元，是回彈法和綜合法的首選方式。對于隧道而言,拱頂、拱腰和拱腳是關(guān)鍵的受力部位，其強度的滿足與否，直接關(guān)系到結(jié)構(gòu)的變形大小與穩(wěn)定性，故橫斷面的強度檢測中，應(yīng)分別將它們作為獨立的測區(qū)，進(jìn)行單獨評價。回彈法是混凝土強度無損檢測的一種基本方法。它是通過回彈值測試混凝土表層硬度(主要是砂漿部分的強度)來由表及里地間接推定混凝土強度的。它操作簡便，重復(fù)性強，價格便宜，對襯砌質(zhì)量不產(chǎn)生破壞，在檢測混凝土的勻質(zhì)性方面優(yōu)勢明顯。但是，回彈法也有其不足之處，如低強度混凝土，受力時易產(chǎn)生塑性變形，表面彈性不足，對回彈法測強不敏感。對于內(nèi)外質(zhì)量不一的混凝土,回彈法測強結(jié)果只能代表襯砌表層一定深度范圍內(nèi)的混凝土。不同型號的回彈儀，測試厚度不一，現(xiàn)場測試時，必須根據(jù)襯砌厚度靈活選用合適的回彈儀。超聲回彈綜合法是利用低頻超聲波儀和回彈儀對結(jié)構(gòu)或構(gòu)件同一測區(qū)進(jìn)行原位聲速和回彈測試，利用已建立起來的全國統(tǒng)一測強曲線,推算該測區(qū)混凝土抗壓強度的一種方法。較之于單一的回彈法和超聲法，綜合測強法具有明顯的優(yōu)勢。襯砌混凝土的齡期和含水率都對回彈值和聲速有著明顯的影響，但在綜合測強方法中，齡期、含水率兩個因素對回彈值和聲速的影響卻能在相當(dāng)程度上相互抵消,從而能較大地提高強度測試的準(zhǔn)確性與可靠性。如上所述，回彈法對低強度混凝土測試不敏感，單純的聲速法卻對高強度混凝土反映不靈敏,而將兩者結(jié)合起來的超聲-回彈綜合法，既能將混凝土內(nèi)外質(zhì)量檢測結(jié)合起來，又能在較低或較高強度區(qū)彌補各自的不足，所以，綜合測試能較全面地反映混凝土襯砌的整體質(zhì)量，提高無損檢測混凝土強度的精度。工程應(yīng)用及結(jié)果分析某隧道全長656m，于1992年底建成通車。隧道設(shè)計為雙向四車道，進(jìn)出口洞門均采用翼墻形式，洞身支護(hù)形式為曲墻式。隧道襯砌采用模板澆注,插入式振搗器振搗，設(shè)計強度為C20。該隧道襯砌表面蜂窩、麻面較為常見;隧道輪廓異形現(xiàn)象比較多，內(nèi)凹或外凸較為明顯；多數(shù)地段的橫斷面輪廓也不甚平整光滑，模板縱橫縫間的錯位較嚴(yán)重;在整個長度范圍內(nèi)，隧道混凝土襯砌的開裂和滲漏水等病害較為發(fā)育，局部區(qū)段比較嚴(yán)重，主要集中在隧洞進(jìn)出口部位和隧道右側(cè)，有的地段甚至已影響到了隧道內(nèi)行車的安全。為了查明隧道病害的成因，對其安全狀況作出綜合評價，對該隧道的混凝土襯砌進(jìn)行了回彈法和超聲回彈綜合法強度測試，并在局部地段布置鉆孔，采用鉆芯取樣進(jìn)行了強度試驗，以配合無損檢測工作。針對隧道工程的實際特點,隧道監(jiān)測共布置了5條測線，包括左右拱腳（2條）、左右拱腰（2條）和拱頂（1條）。具體測試時,在同一里程處的檢測工作以隧道橫斷面為測試單元,沿測線共布置了19個測試單元,使其在隧道所處的各類圍巖和襯砌類型中均有分布,具有代表性;并在出口段等重點部位加密，確保研究工作的可靠性及測試精度。在每個測試單元內(nèi)，共布置了5個測區(qū)，具體為:左、右拱腳各1個測區(qū)（各含2個測點），位于人行蓋板上方0.6-0.8厘米處;左、右拱腰各1個測區(qū)（各含2個測點）,分布在人行蓋板上方2.6-2.8米處;拱頂1個測區(qū)（含2個測點）?；貜棞y試過程和數(shù)據(jù)處理，均按《回彈法檢測混凝土抗壓強度技術(shù)規(guī)程》（JTJ/T23-2001）嚴(yán)格施行。在回彈測試工作的基礎(chǔ)上，按《超聲回彈綜合法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》（CECS02:88）的要求，進(jìn)行了相應(yīng)各測點的聲波測試工作。聲波測試采用沿面測試方法，將接受和發(fā)射換能器置于隧道襯砌的測區(qū)表面的同一高程,逐步增大距離，測出穩(wěn)定的波速,將這一速度作為測區(qū)的聲速。按《鉆芯法檢測混凝土強度技術(shù)規(guī)程》（CECS03:88）的要求，也選取了回彈和綜合測強法測點所在部位的混凝土襯砌，進(jìn)行了芯樣鉆取和強度試驗工作。對于隧道工程而言，同一隧道的不同地段,由于圍巖類別和襯砌形式的變化以及施工方法的不同,襯砌質(zhì)量在一定范圍內(nèi)出現(xiàn)差異是正常的。某些情況下，即使是同一斷面的不同部位，由于巖層產(chǎn)狀的影響,也可導(dǎo)致襯砌內(nèi)部應(yīng)力狀態(tài)和變形的顯著不同,從而影響測強結(jié)果的一致性。該隧道于1992年建成通車，當(dāng)時，還未建立正式的監(jiān)理制度，施工質(zhì)量缺乏監(jiān)督。所以,某一位置的鉆孔巖芯，代表的襯砌區(qū)域是有限的，不宜過多外推。從同一測區(qū)的測試結(jié)果來看,回彈法、超聲回彈綜合法的所得結(jié)果，在某些地段雖跟鉆芯法有一定出入,個別測區(qū)甚至有較大差異,但總的說來,兩種無損方法的結(jié)果，基本上是在鉆芯法測值附近分布，在工程允許的范圍內(nèi)波動。并且，在大多數(shù)地段，三種方法的檢測結(jié)果還是比較接近的。如里程520m左拱腳處，回彈法和綜合法結(jié)果為17.9MPa、18.5MPa,與鉆芯法結(jié)果18.1MPa相當(dāng)一致，差幅分別為-1.1%和2.2%。里程580m左拱腳處，回彈法、綜合法、鉆芯三種方法的結(jié)果也是非常相似的,分別為26.9MPa、25.4MPa,25.3MPa,

兩者較之于鉆芯法結(jié)果，其波動幅度分別為6.3%和0.4%。鉆芯法和回彈、綜合法的結(jié)果相一致表明，回彈法和超聲回彈綜合法的正確應(yīng)用，是可以用來檢測隧道混凝土襯砌的強度的，并且可以保證其精度和可靠性。旬「*||C頒 M 就。里程圖I隧道左拱腳強度分布3D20

LO回弭沽熟芯法0 100100300400500WO700旬「*||C頒 M 就。里程圖I隧道左拱腳強度分布3D20

LO回弭沽熟芯法0 100100300400500WO700里程0圖3建道右拽腳強度分甲用2隆道左拱曜強度分布圖/睦道右拱腰強度分布里程㈤TB-㈱合法*旨'芯活4。302DIfi--?---D.onoooO543_2L，■回彈法蹤合法2Cf400 G00 300里程S)圖5履道拱質(zhì)強度分布根據(jù)設(shè)計資料，該隧道襯砌混凝土為200號防滲混凝土，相當(dāng)于新規(guī)范C18的混凝土。因此，如果各測點由回彈法、綜合法或鉆芯法獲得的推定抗壓強度或混凝土強度代表值大于或等于18MPa，即可判定該處混凝土強度為合格。由強度分布圖可以看出:從判定混凝土強度是否合格這一角度來看，三種方法的檢測結(jié)果是完全一致的，回彈法和綜合法評價結(jié)果與相應(yīng)的鉆芯法并沒有差別。就整體而言，不同檢測方法的測試結(jié)果都表明，隧道襯砌的強度大都滿足設(shè)計要求，達(dá)到了18MPa。但局部地段的強度明顯不夠，最小的僅有10MPa，遠(yuǎn)未達(dá)標(biāo)。如里程360m?500m范圍內(nèi)的左拱腳、左拱腰部位和440m處的右拱腰部分,三種方法所得的強度都遠(yuǎn)小于18MPa，判定結(jié)果為該處襯砌強度不合格，三者結(jié)論全部一致。同時,對該隧道的現(xiàn)場調(diào)查、地質(zhì)雷達(dá)和斷面輪廓測試資料的研究表明:隧道襯砌強度的檢測結(jié)果，其分布規(guī)律同變形形式、裂縫的分布情況和襯砌滲漏水特點是比較一致的。