土木工程測試與量測技術(shù)隧道工程的超前地質(zhì)預(yù)報、監(jiān)測和質(zhì)量檢測隧道工程的超前地質(zhì)預(yù)報、監(jiān)測和質(zhì)量檢測在隧道工程中，測試與量測主要是針對以下方面：隧道施工期：對隧道施工掌子面前方的地質(zhì)分析；對隧道施工安全、對周邊建構(gòu)筑物的影響的安全監(jiān)測；對施工質(zhì)量的檢測。隧道運營期：對運營期隧道質(zhì)量檢測等內(nèi)容。隧道工程的超前地質(zhì)預(yù)報、監(jiān)測和質(zhì)量檢測3超前地質(zhì)預(yù)報技術(shù)一隧道監(jiān)控量測技術(shù)二隧道施工質(zhì)量檢測技術(shù)三4一、超前地質(zhì)預(yù)報一、超前地質(zhì)預(yù)報在勘察階段，依靠區(qū)域地質(zhì)資料、衛(wèi)星遙感手段、大面積調(diào)繪、鉆探以及物探方法等綜合勘察手段，可查明重要的地質(zhì)問題，確定影響較大的地質(zhì)構(gòu)造和主要不良地質(zhì)現(xiàn)象，對隧道設(shè)計、施工起到宏觀指導(dǎo)作用。但是由于隧道地質(zhì)條件的復(fù)雜性、多變性，在勘察階段要準確無誤地確定圍巖的狀態(tài)、特征，并準確預(yù)測隧道施工中可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害的位置、規(guī)模及性質(zhì)是十分困難的。1、超前地質(zhì)預(yù)報的內(nèi)容地質(zhì)超前預(yù)報的內(nèi)容包括隧道所在地區(qū)地質(zhì)分析與宏觀地質(zhì)預(yù)報、隧道洞身不良地質(zhì)及災(zāi)害地質(zhì)超前預(yù)報和重大施工地質(zhì)災(zāi)害臨警預(yù)報。地區(qū)地質(zhì)分析與宏觀地質(zhì)預(yù)報主要預(yù)報開挖面前方的圍巖級別和穩(wěn)定性，及時修改設(shè)計，調(diào)整支護類型；預(yù)報洞內(nèi)涌水量大小和變化規(guī)律以及對環(huán)境地質(zhì)與工程的影響。1、超前地質(zhì)預(yù)報的內(nèi)容不良地質(zhì)及災(zāi)害地質(zhì)超前預(yù)報

主要預(yù)報開挖面前方巖性變化和不良地質(zhì)體的范圍、規(guī)模、性質(zhì)，以及突水、突泥、坍塌、巖爆、有害氣體等災(zāi)害地質(zhì)的發(fā)生概率，提出施工預(yù)防措施；預(yù)報斷層的位置、寬度、產(chǎn)狀、性質(zhì)、破碎帶物質(zhì)狀態(tài)、充水情況、穩(wěn)定程度等，提出施工對策。1、超前地質(zhì)預(yù)報的內(nèi)容重大施工地質(zhì)災(zāi)害臨警預(yù)報

針對開挖面前方有可能引發(fā)的大規(guī)模突水、突泥、坍塌、冒落、變形、瓦斯爆炸等重大地質(zhì)災(zāi)害建立臨警預(yù)報系統(tǒng)，主要預(yù)報隧道洞身所通過的深大富水?dāng)嗔?、富水向斜的核部、富水砂層、軟土、極軟巖、煤系地層等，評判其危害程度，提出施工方案對策。2、地質(zhì)超前預(yù)報的方法隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報方法主要有傳統(tǒng)地質(zhì)分析法、超前平行導(dǎo)坑預(yù)報法，超前水平鉆孔法、物探法及特殊災(zāi)害地質(zhì)所采用的相關(guān)預(yù)測方法。2、地質(zhì)超前預(yù)報的方法地質(zhì)分析法地質(zhì)調(diào)查與推斷是隧道地質(zhì)超前預(yù)報最基本的方法，可以隨時進行，不干擾施工。其他預(yù)報方法的解釋、應(yīng)用，都是在地質(zhì)資料分析、判斷基礎(chǔ)上進行的。通過收集和分析地質(zhì)資料、地表詳細調(diào)查、隧道內(nèi)地質(zhì)編錄、素描、數(shù)碼照相、超前鉆孔、涌水量預(yù)測等方法，了解隧道所處地段的地質(zhì)條件，通過對比、論證、推斷，預(yù)報隧道施工前方的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況。2、地質(zhì)超前預(yù)報的方法地質(zhì)分析法

2、地質(zhì)超前預(yù)報的方法超前平行導(dǎo)坑預(yù)報法

在隧道內(nèi)或隧道附近開挖一平行的小斷面導(dǎo)坑，對導(dǎo)坑出露的地質(zhì)情況進行地質(zhì)編錄、素描、作圖，綜合分析其地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)情況，根據(jù)地質(zhì)理論預(yù)測相應(yīng)段隧道的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，以及可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的位置、性質(zhì)、規(guī)模，并提出防治措施意見。超前平行導(dǎo)坑法最為直觀，精確度很高。其缺點是成本高，對施工影響大。在超前平行導(dǎo)坑中輔助以室內(nèi)物理力學(xué)測試、現(xiàn)場點荷載測試、地應(yīng)力測試、物探地震反射等方法，可以完善地質(zhì)超前預(yù)報的內(nèi)容。

2、地質(zhì)超前預(yù)報的方法超前水平鉆孔法

用鉆探設(shè)備向開挖面前方鉆探，直接揭示隧道開挖面前方幾十米的地層巖性、巖體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、地下水、巖溶洞穴充填物及其性質(zhì)、巖體完整程度等資料，還可通過巖芯試驗獲得巖石強度等定量指標，適用于已經(jīng)基本認定的主要不良地質(zhì)區(qū)段。超前水平鉆孔的方向控制和鉆探工藝有一定的技術(shù)難度，對施工干擾大。

2、地質(zhì)超前預(yù)報的方法物理探測法

物理探測法是利用物體物性差異進行地質(zhì)判斷的間接方法。采用物探技術(shù)進行超前地質(zhì)預(yù)報的優(yōu)點是快速、超前探測距離大、對施工干擾相對小、可以多種技術(shù)組合應(yīng)用。物探方法的應(yīng)用受環(huán)境及經(jīng)驗的影響，準確解譯物探資料具有一定的技術(shù)難度。物探技術(shù)存在一定的局限性，在地質(zhì)超前預(yù)報中應(yīng)進一步結(jié)合地質(zhì)理論，提高物探成果解譯水平。

2、地質(zhì)超前預(yù)報的方法物理探測法TGP隧道地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)

TGP隧道地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)可預(yù)報隧道前方150~200m（該值為中等硬度圍巖條件，視當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)構(gòu)造有所偏差）的巖性變化、斷層、破碎帶、巖溶發(fā)育帶、空洞等，并能計算出上述范圍內(nèi)圍巖的縱波與橫波速度、波速比、泊松比、相應(yīng)巖體的動彈模量和剪切模量等巖石力學(xué)參數(shù)。TGP儀器動態(tài)范圍大，可通過改變偏移距離和激發(fā)能量來實現(xiàn)增加預(yù)報距離。2、地質(zhì)超前預(yù)報的方法物理探測法TSP超前預(yù)報系統(tǒng)

TSP超前預(yù)報系統(tǒng)具有適用范圍廣、預(yù)報距離長、時間短、對施工干擾小、費用少等優(yōu)點，可推斷斷層和巖石破碎帶等不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模、產(chǎn)狀及巖石動力參數(shù)。

單純的TSP解譯包括影像圖解和隧道平剖面解譯。解譯技術(shù)是TSP實現(xiàn)超前地質(zhì)預(yù)報的最關(guān)鍵技術(shù)，也是難度最大的技術(shù)。2、地質(zhì)超前預(yù)報的方法物理探測法地質(zhì)雷達法

地質(zhì)雷達法是利用無線電波檢測地下介質(zhì)分布和對不可見目標體或地下界面進行掃描，以確定其內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)和位置的電磁技術(shù)。探測距離一般小于30m，潮濕含水層中小于10m。反射探測原理圖檢測結(jié)果與實際結(jié)構(gòu)的對照圖2、地質(zhì)超前預(yù)報的方法物理探測法全空間瞬變電磁法

通過接收和分析工作面前方的感應(yīng)二次場變化來確定介質(zhì)分布的一種地球物理方法。利用瞬變電磁法是可以有效探測含水裂隙、斷層和破碎帶。

瞬變電磁探測原理圖工作面(掌子面)發(fā)射回線接收探頭圍巖工作面前方目標體2、地質(zhì)超前預(yù)報的方法物理探測法陸地聲納法

陸地聲納全稱為“陸上極小偏移距超寬頻帶彈性波反射法”，是地震反射法的一種，它的特點是：可隨意提取不同頻段信號。超寬頻帶的激發(fā)和接收,信號范圍10Hz～4000Hz。一種中長距離（80m以內(nèi)）探測中小溶洞好方法2、地質(zhì)超前預(yù)報的方法物理探測法TRT法

TRT法采用的是地震波超前預(yù)報法，地震波反射探測的方法很早就在土木工程和采礦作業(yè)等許多方面得到利用。這種技術(shù)的原理在于當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅铰晫W(xué)阻抗差異（密度和波速的乘積）界面時，一部分信號被反射回來（圖1），一部分信號透射進入前方介質(zhì)。震源實際上反射物位置的確定需要很多震源-傳感器定義的橢球反射物Tunnel→SourceReflectorReceiverReceiver隧道傳感器傳感器2、地質(zhì)超前預(yù)報的方法特殊災(zāi)害地質(zhì)的預(yù)測方法

特殊災(zāi)害地質(zhì)的預(yù)報方法采用專門儀器進行。例如，當(dāng)確定隧道接近或通過煤系地層、儲氣構(gòu)造時，可采用沼氣氧氣兩用報警儀，在隧道內(nèi)進行長期跟蹤量測，根據(jù)數(shù)據(jù)的積累統(tǒng)計分析，對開挖面前方的有害氣體進行預(yù)測，為隧道安全施工提供依據(jù)。瓦斯?jié)舛葯z測報警儀2、地質(zhì)超前預(yù)報的方法掌子面地質(zhì)畫像

畫像系統(tǒng)由圖像測定、圖像處理及地質(zhì)解析三部分構(gòu)成，它利用數(shù)碼相機和圖像處理技術(shù)，把圖像中豐富的數(shù)據(jù)、素材提煉出來，解決關(guān)鍵問題。2、地質(zhì)超前預(yù)報的方法四結(jié)合

隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報預(yù)測是一項綜合性的技術(shù)工作，尤其是在長大復(fù)雜巖溶隧道的施工地質(zhì)預(yù)測預(yù)報上，任何單一方法和手段都是無法達到目的的。在實際施工過程中，宜根據(jù)隧道的物點和具體的工程水文地質(zhì)問題，選擇多種預(yù)測方法，綜合預(yù)測、相互印證。工程水文地質(zhì)與物探結(jié)合地面與地下（洞內(nèi)外）結(jié)合多種物探手段相結(jié)合,如地質(zhì)雷達法+TSP長短結(jié)合，如TSP、TGP、TRT長距離宏觀控制，紅外探水、地質(zhì)雷達補充3、地質(zhì)超前預(yù)報方法的應(yīng)用原則(1)地區(qū)地質(zhì)分析與宏觀地質(zhì)預(yù)報

采用傳統(tǒng)的地質(zhì)分析方法，輔以必要的物探技術(shù)等手段，對隧道圍巖的穩(wěn)定性、水文地質(zhì)情況進行宏觀的地質(zhì)預(yù)報。(2)不良地質(zhì)與災(zāi)害地質(zhì)超前預(yù)報

在傳統(tǒng)地質(zhì)分析方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合施工方法、施工工藝、工期等要求，以先進的物探技術(shù)為主要探測手段，并輔以必要的超前平行導(dǎo)坑預(yù)報法、超前水平鉆孔法，對開挖面前方不良地質(zhì)體的情況及有可能產(chǎn)生的災(zāi)害地質(zhì)進行預(yù)報，提出施工對策。3、地質(zhì)超前預(yù)報方法的應(yīng)用原則（3）重大施工地質(zhì)災(zāi)害臨警預(yù)報

在傳統(tǒng)地質(zhì)分析方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合施工方法、施工工藝、工期要求，以超前平行導(dǎo)坑預(yù)報法、超前水平鉆孔法為主，綜合利用各種有效的物探手段，對開挖面前方有可能誘發(fā)的重大的地質(zhì)災(zāi)害建立臨警預(yù)報系統(tǒng)，并評判其危害程度，提出施工預(yù)案對策。26二、隧道監(jiān)控量測技術(shù)1、監(jiān)控量測目的確保安全；指導(dǎo)設(shè)計、施工；如：修改施工方法、調(diào)整圍巖類別、變更支護設(shè)計參數(shù)、確定二次襯砌合理施作時間等積累資料，作為其它工程設(shè)計和施工的參考依據(jù)。未來預(yù)測的需要:對未來的性態(tài)進行預(yù)測,防患于未然法律的需要:確定事故責(zé)任原因研究需要

2、監(jiān)控量測內(nèi)容監(jiān)控量測流程圖2、監(jiān)控量測內(nèi)容監(jiān)控量測主要內(nèi)容包括三個方面的內(nèi)容：（1）現(xiàn)場監(jiān)控量測（2）數(shù)據(jù)分析和處理（3）信息反饋（對施工的指導(dǎo)，對預(yù)設(shè)計的修正）下臺階開挖仰拱開挖仰拱開挖2、監(jiān)控量測內(nèi)容1)前期原位觀測:圍巖多點位移2)施工期監(jiān)測

必測項目:

掌子面附近的地層特性及支護狀況觀測、水平收斂、拱頂下沉、地表下沉（淺埋）

選測項目:掌子面前方的地質(zhì)探測、隧道內(nèi)圍巖多點位移、圍巖壓力及兩層支護之間的壓力、鋼支撐內(nèi)力及外力、支護結(jié)構(gòu)應(yīng)力及應(yīng)變、圍巖彈性波松動圈測試、爆破監(jiān)測、滲壓和滲流及溫度測試（有水條件下）3)運營期觀測:

變形、應(yīng)力、支護應(yīng)力和應(yīng)變、裂縫等3、量測項目量測項目類：（1）必測項目：為保證隧道圍巖穩(wěn)定和反映設(shè)計、施工狀態(tài)而進行的日常量測。一般情況下均應(yīng)量測的項目。（2）選測項目是為未開挖地段的設(shè)計、施工，為未來施工計劃的確定或設(shè)計科研試驗而進行的項目。一般在重要或長大隧道中為檢驗支護參數(shù)和施工穩(wěn)定而設(shè)置。3、量測項目地質(zhì)素描與隧道施工進展同步進行的洞內(nèi)圍巖地質(zhì)（和支護狀況）的觀察及描述，稱為地質(zhì)素描。包括對以下內(nèi)容的描述：

代表性測試斷面的位置、形狀、尺寸；巖石名稱、結(jié)構(gòu)、顏色；層理、片理、節(jié)理裂隙、斷層等各種軟弱面的產(chǎn)狀、寬度、延伸情況、連續(xù)性、間距等。巖脈穿插情況及其與圍巖接觸關(guān)系，軟硬程度及破碎程度；

3、量測項目地質(zhì)素描巖體風(fēng)化程度、特點、抗風(fēng)化能力；地下水的類型、出露位置、水量大小及噴錨支護施工的影響等；施工開挖方式方法、錨噴支護參數(shù)及循環(huán)時間；圍巖變形、巖爆、掉塊，坍塌的位置、規(guī)模、數(shù)量和分布情況，圍巖的自穩(wěn)時間等；溶洞等特殊地質(zhì)條件描述；噴層開裂起鼓、剝落情況描述；地質(zhì)斷面展示圖（1:20~1:100)或縱橫剖面圖1:50~1:100)，必要時還應(yīng)附彩色照片。3、量測項目3、量測項目拱頂下沉在量測斷面的拱頂埋設(shè)測點，將鋼尺或收斂計掛在拱頂測點作為標尺，后視點可設(shè)在穩(wěn)定襯砌上，用精密水準儀進行觀測，通過計算求出連續(xù)兩次量測的拱頂高程，將前后兩次量測的數(shù)據(jù)相減得拱頂下沉值。NA2自動安平水準儀拱頂下沉量測示意圖3、量測項目水平收斂用隧道收斂計進行量測，主要由鋼卷尺、百分表測量拉力裝置及與錨栓測點相連的掛鉤組成。3、量測項目水平收斂也可用全站儀測水平收斂。3、量測項目地表沉降淺埋隧道地表沉降測點應(yīng)在隧道開挖前布設(shè)。地表沉降測點和隧道內(nèi)測點應(yīng)布置在同一斷面里程。地表沉降測點橫向間距2~5m，中線附近適當(dāng)加密，地表有控制性建筑物時，量測范圍應(yīng)適當(dāng)加寬。3、量測項目地表沉降

對監(jiān)測結(jié)果進行分析，可以得出累計沉降、單次沉降、沉降槽等曲線，并可對其進行擬合，進而可以對相似情況的沉降作出預(yù)測。下臺階開挖仰拱開挖沉降分析曲線示意圖地表沉降槽在各施工階段曲線3、量測項目建筑物沉降通過測定建筑物頂部相對于底部或各層之間上層相對于下層的水平位移與高差，分別計算整體或分層的傾斜度、傾斜方向以及傾斜速度。

3、量測項目爆破振動監(jiān)測目的：確保地表建筑物的安全。監(jiān)測儀器：爆破振動儀。IDTS3850型爆破振動記錄儀現(xiàn)場監(jiān)測3、量測項目錨桿軸力量測采用的主要儀器是錨桿應(yīng)力傳感器、測頻儀。錨桿應(yīng)力計的布置及傳感器在錨桿上的分布3、量測項目圍巖內(nèi)部的位移圍巖內(nèi)部的量測可以反映圍巖內(nèi)部的松弛強度，而且能反映圍巖松弛范圍的大小，是判斷圍巖穩(wěn)定性的一個重要參考指標。3、量測項目圍巖壓力及初支與二襯之間壓力圍巖壓力反映了圍巖施加于支護的形變壓力情況，常采用接觸式壓力盒進行量測。接觸式壓力盒埋設(shè)示意圖45三、隧道施工質(zhì)量檢測技術(shù)1、概述新建鐵路、公路隧道的等級、規(guī)模、數(shù)量逐年遞增。從而對隧道檢測技術(shù)提出了更高要求：采用高效且對隧道工程質(zhì)量能進行全面快速評價的無損檢測方法。隧道工程是一項隱蔽性很強的工程，其施工也是一個動態(tài)的過程，因此在工程檢測中，也按施工的先后順序分成三個階段進行：即施工前、施工中以及施工后檢測。1、概述施工前檢測施工前檢測主要是與現(xiàn)場中心試驗室配合，對結(jié)構(gòu)的原材料、混凝土配合比、外加劑等進行檢測，防止不合格的材料進入施工現(xiàn)場，只有用合格的材料才能修建出合格的工程。施工中檢測施工中檢測主要包括：開挖斷面、錨桿質(zhì)量（長度、砂漿飽和度及抗拔力）、鋼拱架或格柵鋼架、噴混凝土強度、厚度等，主體為初期支護。1、概述施工后檢測隧道施工完成后，檢測的主要項目為隧道凈空、二次襯砌強度、厚度、密實度以及襯砌背后的空洞等，主體為二次襯砌。2、錨桿質(zhì)量錨桿是將破碎或不穩(wěn)定巖體(塊)與牢固穩(wěn)定的巖體連結(jié)在一起以提高整體穩(wěn)定性的一種支護措施。當(dāng)錨桿發(fā)揮作用時，錨桿不同部段的功能各不相同。錨桿內(nèi)端處于牢固穩(wěn)定巖體的部段，其錨固力主要起著固定錨桿的作用；而錨桿外端處于破碎或不穩(wěn)定巖體的部段，其錨固力主要起著將該段巖體(塊)與錨桿連結(jié)在一起的作用（圖1）。要讓錨桿能發(fā)揮設(shè)計的效果，除保證錨桿的長度滿足設(shè)計要求外，還要使各段都能均勻而有效地與巖體錨固在一起（保證注漿飽和度）。2、錨桿質(zhì)量錨桿長度及注漿飽和度錨桿長度及注漿飽和度均采用應(yīng)力反射波法檢測。檢測儀器為錨桿質(zhì)量檢測儀，見下圖。錨桿質(zhì)量檢測儀2、錨桿質(zhì)量錨桿長度及注漿飽和度錨桿長度

應(yīng)力反射波法是一種無損檢測方法,該方法的基本理論依據(jù)為一維桿件的彈性應(yīng)力波反射理論。在錨桿頂部激發(fā)彈性應(yīng)力波,當(dāng)彈性應(yīng)力波傳播到錨桿底部時由于錨桿和錨桿底部的巖石存在波阻抗差異,將產(chǎn)生反射波回到錨桿頂。根據(jù)反射波的走時和錨桿中的應(yīng)力波傳播速度就可以用右式求出錨桿長度L，錨桿中的應(yīng)力波傳播速度可在現(xiàn)場已知長度的錨桿上進行標定。式中:vc——錨桿中應(yīng)力波傳播速度;t——應(yīng)力反射波的雙程走時。應(yīng)力波在錨固界面上的反射2、錨桿質(zhì)量錨桿長度及注漿飽和度注漿飽和度

注漿飽和度檢測通過測定錨桿不同方位、不同距離應(yīng)力波的阻尼情況，即錨桿與圍巖的耦合情況來判斷注漿飽和度。由應(yīng)力波在介質(zhì)中的傳播特性可知：應(yīng)力波在堅硬完整的介質(zhì)中傳播速度大，衰減速度快，而在松散及不完整介質(zhì)中應(yīng)力波的傳播速度小，衰減速度慢。全錨錨桿實測波形與錨固質(zhì)量結(jié)果2、錨桿質(zhì)量錨桿長度及注漿飽和度注漿飽和度

利用應(yīng)力波這一傳播特性來判斷注漿飽和度情況，對于注漿飽滿的，砂漿和巖石的耦合性好，可看成完整的介質(zhì)，因此應(yīng)力波的波形規(guī)則衰減快，近于指數(shù)衰減；對于注漿飽滿程度差的，則砂漿和巖石間的耦合性差，可看成松散不完整的介質(zhì)，應(yīng)力波的波形雜亂，衰減慢。根據(jù)不同方向、不同部位擊震的應(yīng)力波衰減曲線就可以對注漿飽和度作出判斷。部分錨固狀態(tài)實測波形及錨固狀態(tài)分析結(jié)果2、錨桿質(zhì)量錨桿檢測方法評述

試驗證明：對于高強螺紋錨桿，當(dāng)錨固長度達到錨桿直徑的42倍時，握裹力不再隨錨桿長度的增加而增加。高速鐵路隧道錨桿的長與直徑比達到幾百倍，錨桿拔抗試驗與實際錨桿的受力狀態(tài)有很大不同，得出錨桿抗拔力與錨桿質(zhì)量沒有必然的相關(guān)性，若僅采用抗拔試驗，可能導(dǎo)致將不合格錨桿依其抗拔力評定成合格錨桿。所以，對錨桿進行檢測時，要采用聲頻應(yīng)力波法對錨桿的錨固質(zhì)量進行無損檢測，再配合抗拔力試驗進行綜合分析，可對錨桿的錨固質(zhì)量作出較全面的評價。3、鋼架在隧道中所使用格柵或型鋼拱架支撐數(shù)量，也是隧道初期支護質(zhì)量控制中所關(guān)心的問題。格柵或型鋼拱架、混凝土厚度及背后襯砌缺陷均采用地質(zhì)雷達進行檢測。地質(zhì)雷達檢測原理是：利用雷達波通過結(jié)構(gòu)、構(gòu)造物反射回來的波形差異進行分析處理檢測對象。地質(zhì)雷達掃描形成的剖面圖中信號會有變化，可通過這些信號的變化讀出隧道施工時所使用的格柵或型鋼拱架支撐數(shù)量、混凝土厚度及缺陷。RAMACⅡ型地質(zhì)雷達各頻率天線3、鋼架、混凝土厚度及缺陷脈沖波走時按式（1）進行計算式中:ｘ值在剖面探測中是固定的；ｖ值(m·ns-1)可以利用現(xiàn)成數(shù)據(jù)或測定獲得，由上式可得目標體的深度值(ｍ)。3、鋼架、混凝土厚度及缺陷格柵當(dāng)混凝土中存在鋼筋時，雷達剖面圖中將產(chǎn)生連續(xù)點狀強反射信號，當(dāng)混凝土中有格柵拱架支撐時，靠得較近的兩主筋將形成兩個點狀強反射信號，則兩個點狀信號形成類似于字母M形狀的反射信號，每一個這樣的雷達波信號就對應(yīng)著一榀格柵拱架支撐，由此信號總數(shù)即可統(tǒng)計出整個隧道縱向的格柵拱架支撐數(shù)量。存在鋼筋的雷達波檢測圖存在格柵拱架的雷達波檢測圖

呈M形的格柵支撐3、鋼架、混凝土厚度及缺陷型鋼當(dāng)混凝土中有型鋼支撐時，雷達剖面圖中將出現(xiàn)特別強的月牙形反射信號，每一個這樣的信號表示有一榀型鋼拱架支撐，由此信號總數(shù)即可統(tǒng)計出整個隧道縱向的型鋼拱架支撐數(shù)量。襯砌內(nèi)有鋼架的地質(zhì)雷達圖像

4、混凝土強度氣壓射釘槍強度檢測系統(tǒng)(針對初期支護)

根據(jù)噴混凝土表面特征，宜采用氣壓射釘槍無損檢測方法對其強度進行檢測。整個系統(tǒng)由射釘槍、空壓計、空壓管、空壓機、變壓器、數(shù)顯深度游標卡尺等組成。其中變壓器為國產(chǎn)多功能變壓器，由于氣壓射釘槍系統(tǒng)額定工作電壓為100伏，故通過變壓器將國內(nèi)220伏轉(zhuǎn)換成100伏。氣壓射釘槍強度測試系統(tǒng)示意圖4、混凝土強度氣壓射釘槍強度檢測系統(tǒng)(針對初期支護)

氣壓射釘槍的工作原理是射釘槍在恒定高壓氣體推力作用下推動經(jīng)過特殊標定的射釘高速進入混凝土中，一部分能量消耗于鋼釘與混凝土之間的摩擦，另一部分能量由于混凝土受擠壓破碎而被消耗，發(fā)射槍引發(fā)的子彈初始動能是恒定的，則其貫入深度取決于混凝土的力學(xué)性質(zhì)，通過射釘?shù)呢炄攵瓤赏贫ɑ炷翉姸龋ㄉ疃扰c強度的關(guān)系由實驗標定公式確定）。4、混凝土強度超聲回彈綜合檢測方法(針對二次襯砌)

1）根據(jù)要求布置強度測區(qū)，隧道強度檢測時測區(qū)一般布置在左邊墻、右邊墻、拱頂?shù)任恢茫?/p>

2）在確定的測區(qū)內(nèi)，用超聲回彈模子標出回彈的彈擊點及超聲聲速值測點，用混凝土回彈儀測試回彈值（16個測點），用超聲波檢測儀測試3個超聲波聲時值（取其平均值）；

3）在檢測的同時，由專人對回彈值、超聲波聲時值作好記錄。

4）將現(xiàn)場測試的回彈值、超聲值按規(guī)范要求進行修正后，利用經(jīng)驗公式計算測區(qū)混凝土強度的推算值（若有鉆芯取樣，還要結(jié)合抗壓強度進行修正），從而對整個隧道襯砌混凝土強度進行評定?；貜棞y點示意超聲測點示意4、混凝土強度超聲回彈綜合檢測方法(針對二次襯砌)

對二次襯砌混凝土強度檢測采用超聲回彈綜合法結(jié)合少量的鉆芯取樣進行檢測。NM—4B超聲波測試儀機械混凝土回彈儀4、混凝土強度超聲回彈綜合檢測方法(針對二次襯砌)（1）超聲回彈檢測

在隧道內(nèi)沿縱向每隔一定距離、在不同部位設(shè)置測區(qū)，采用混凝土回彈儀在測區(qū)內(nèi)測得隧道襯砌混凝土的回彈值，并用超聲波測試儀在相同測區(qū)內(nèi)測得超聲波在隧道襯砌混凝土中傳播的波速，再根據(jù)“回彈—超聲”綜合法的以下公式求出隧道襯砌混凝土推定強度值。4、混凝土強度超聲回彈綜合檢測方法(針對二次襯砌)（2）鉆取芯樣檢測

鉆芯取樣為局部檢測，主要用于修正超聲回彈所得混凝土的強度。芯樣鉆取位置必須在超聲回彈檢測范圍以內(nèi)，在現(xiàn)場采用鉆機（如：ZKJ—200型金剛石鉆機）鉆取芯樣（芯樣直徑：φ100或φ150）后，在室內(nèi)進行芯樣試件制作并養(yǎng)護后采用壓力試驗機（NYL—60型）對芯樣試件進行抗壓強度試驗，得出襯砌混凝土芯樣強度值。4、混凝土強度超聲回彈綜合檢測方法(針對二次襯砌)（2）鉆取芯樣檢測

鉆芯機4、混凝土強度超聲回彈綜合檢測方法(針對二次襯砌)

回彈超聲檢測鉆孔取芯芯樣加工芯樣養(yǎng)護測抗壓強度檢測原理地質(zhì)雷達發(fā)射天線向隧道混凝土內(nèi)發(fā)射高頻寬帶短脈沖電磁波，電磁波遇到具有不同介電特性的混凝土與圍巖界面時部分會由反射返回，接收天線接收反射波并記錄反射波的旅行時間。根據(jù)接收到波的旅行時間(雙程走時)、標定的地質(zhì)雷達在混凝土中的波速值，再由式（2）可求出混凝土厚度。

(2)

式中:v——地質(zhì)雷達波的波速；

t——地質(zhì)雷達波的雙程走時。5、混凝土厚度及缺陷5、混凝土厚度及缺陷測線布置根據(jù)《鐵路隧道襯砌質(zhì)量無損檢測規(guī)程》測線布置應(yīng)符合下列規(guī)定：

1、隧道施工過程中質(zhì)量檢測應(yīng)以縱向布線為主，橫向布線為輔。縱向布線的位置應(yīng)在隧道拱頂、左右拱腰、左右邊墻和隧底各布1條;橫向布線可按檢測內(nèi)容和要求布設(shè)線距，一般情況線距8-12m;采用點測時每斷面不少于6個點。檢測中發(fā)現(xiàn)不合格地段應(yīng)加密測線或測點。

2、隧道竣工驗收時質(zhì)量檢測應(yīng)縱向布線，必要時可橫向布線?？v向布線的位置應(yīng)在隧道拱頂、左右拱腰和左右邊墻各布1條;橫向布線線距8-12m;采用點測時每斷面不少于5個點。需確定回填空洞規(guī)模和范圍時，應(yīng)加密測線或測點。

3、三線隧道應(yīng)在隧道拱頂部位增加2條測線。

4、測線每5~10m應(yīng)有一里程標記。5、混凝土厚度及缺陷測線布置圖4雷達測線縱斷面布置圖

雷達測線橫斷面布置圖

檢測方式圖5、混凝土厚度及缺陷混凝土厚度混凝土背后缺陷

混凝土背后的缺陷形式主要有不密實及空洞兩種情況?；炷良氨澈蟠嬖诓幻軐崳翰幻軐嵉囊r砌混凝土體及混凝土背后不密實的圍巖在地質(zhì)雷達剖面圖上的波形雜亂，同相軸錯斷。由于空氣與混凝土介電常數(shù)差別較大，電磁波在混凝土與空氣之間將產(chǎn)生強反射信號。當(dāng)空洞比較大時，圍巖界面清晰可見，在地質(zhì)雷達剖面圖上主要表現(xiàn)為在混凝土層以下出現(xiàn)多次反射波，同相軸呈弧形，并與相鄰道之間發(fā)生相位錯位，且其能量明顯增強。5、混凝土厚度及缺陷存在空洞的雷達波檢測圖

存在不密實的雷達波檢測圖

混凝土背后缺陷

5、混凝土厚度及缺陷右線K0+000~K0+250拱頂襯砌厚度、背后缺陷示意圖左線K0+000~K0+250拱頂襯砌厚度、背后缺陷示意圖混凝土背后缺陷

5、混凝土厚度及缺陷右線K0+000—K0+250注漿量示意圖

右線K0+000—K0+250注漿量示意圖

混凝土背后缺陷

5、混凝土厚度及缺陷6、斷面檢測對隧道在各施工階段的凈空尺寸（橫斷面凈空及超欠挖情況）采用激光斷面儀（如國產(chǎn)BJSD-2型隧道限界檢測儀）或全站儀進行檢測。通過激光斷面儀對隧道各施工階段凈空尺寸的檢測、數(shù)據(jù)處理，可以評價隧道開挖質(zhì)量、取代收斂量測以及對地質(zhì)雷達檢測混凝土厚度時進行波速標定和厚度修正等。BJSD-2型隧道限界檢測儀隧道斷面現(xiàn)場檢測照片6、斷面檢測開挖質(zhì)量在隧道開挖后，將激光斷面儀架設(shè)在檢測橫斷面上對開挖輪廓進行檢測，對實測數(shù)據(jù)進行分析處理，得出隧道開挖輪廓斷面，與設(shè)計的開挖線相比較，可評價隧道開挖的超欠挖情況，對隧道的開挖質(zhì)量進行評價，詳見圖3、4所示。檢測凈空與設(shè)計輪廓比較圖

檢測斷面數(shù)據(jù)統(tǒng)計6、斷面檢測開挖質(zhì)量在隧道開挖后，用激光斷面儀對開挖斷面進行測量，待混凝土完成后在相同斷面作凈空斷面進行測量，利用兩次測量結(jié)果的差值，可得出該斷面混凝土厚度的準確值（見圖5），結(jié)合地質(zhì)雷達圖像分析得到的脈沖波雙程走時，再根據(jù)式（3）求出混凝土內(nèi)傳播的雷達波速（見圖6）。圖5混凝土厚度圖6拱頂測線處厚度及雷達圖像6、斷面檢測凈空斷面檢測采用激光斷面儀對隧道開挖斷面、襯支后斷面、二