隧道工程检测技术

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隧道工程检测技术
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1 概述
隧道工程属重要的混凝土结构工程,随着对隧道工程 质量的重视,隧道工程的检测手段不断提高,从隧道各个 施工工序进行监控和检测,以前认为是隐蔽工程的隧道现 在已经不再是‘隐蔽’,比如有的工程要求在施作二衬前对 喷射混凝土进行雷达检测、对锚杆长度和砂浆密实度进行 检测等,确保了工程质量内实外美。
充气检查
衬砌
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新拌混凝土强度
每拌制100盘且不超过100方取样一
组;每工作班拌制同一配比不足 100盘取一组;现浇混凝土每一结
构部位取样不少于一次。同条件试 件(衬砌每200m;仰拱、底板每
500m检测结构实体强度1次)
抗压强度
混凝土抗渗
衬砌、仰拱、底板每500m应制 作检查试件1组,不足500m也 抗渗检测
• TB10753-2010 附录K对试件的制作方法进行规定如
下:
• ①喷大板切割法应在施工同时,将混凝土喷射在
45*35*12cm(可切割6块)或45*20*12cm(可切割3块)
的模型内,当达到一定强度后加工成10*10*10cm的立方
体试件,在标准条件下养护至28d进行试验(精确至
20210/5./217MPa)。
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3开挖
• 根据以下原则进行: ①振幅分析:反射波振幅越高,反射系数和波阻抗的差别越
大,说明存在断面的可能性较大。 ②相位分析:正反射振幅表明正的反射系数,也就是刚性岩
层;负反射振幅指向软弱岩层。 ③能量分析:若S波反射比P波强,则表明岩层可能饱含水。 ④波速分析:Vp/Vs较大的增加或泊松比δ突然增大,常常
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3开挖
• TSP和TRT法属于多波多分量高分辨率地震反射波法。地 震波在设计的震源点(通常在隧道的左或右边墙,大约 24个炮点)用小量炸药激发产生。当地震波遇到岩石波 阻抗差异界面(如断层、破碎带和岩性变化等)时,一部 分地震信号反射回来,一部分信号透射进入前方介质。 反射的地震信号将被高灵敏度的地震检波器接收(图1)。 数据通过TSPwin软件处理,便可了解隧道工作面前方不 良地质体的性质(软弱带、破碎带、断层、含水等)和 位置及规模。
• 适用范围一般适用于一般性粘土、粉土和砂类土,可用来 判断砂土密实程度、黏性土塑性状态和地基承载力,评定 砂类土粉土的地震液化,确定土层剖面。已被列入国家 《工业与民用建筑地基基础设计规范》中 。
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2明洞
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2明洞
• 2.2明洞回填
• ⑴标准规定 • TB10753-2010:回填密实度符合设计要求,回填土压实
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2明洞
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2明洞
• ②标准贯入检测 (SPT)
• 基本原理是用63.5kg的锤,自76cm的高度自由落下,将长度 51cm、外径5.1cm、内径3.49cm的对标准贯入器击入土 中30cm所需的锤击数,称为标准贯入击数N。是一种动力 触探。
• 设备组成主要由贯入器、触探杆和穿心锤三部分组成。
检验频次
检验方法 备注
明洞
明洞开挖
地基承载力
每一施工段检查一次,检查不 静力触探和标
少于5次
准贯入检测
回填 回填土密实度 每一作业循环检查一次 压实度检测
早期强度
每级连续围岩进行一次工艺性 贯入法、拔出
试验
法或无底试模
初期支护
喷射混凝 土
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强度 厚度
每一作业循环检验一次,每个喷大板切割法、
留一组。
硬化后混凝土强度 二衬厚度及缺陷
每板检测 布6条测线,全检
回弹法、超声回
弹综合法、钻芯 已为

必检
无损检测法
项目
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1 概述
• 接下来将着重从明洞、洞身开挖、支护、防排水、衬 砌等施工过程中包含的重要场检测加以讲解,主要引用的 标准:
• 《高速铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10753-2010) • 《铁路隧道工程施工技术指南》(TZ204-2008) • 《铁路隧道防排水施工技术指南》(TZ331-2009) • 《铁路工程结构混凝土强度检测规程》(TB10426-2004) • 《铁路原位测试规程》(TB10018-2003) • 《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》(JGJ/T136-2001) • 《公路隧道工程设计规范》(JTG D70-2004) • 《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004) • 《公路隧道施工技术规范》(JTG F60-2009)
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4初期支护检测
• ②拔出法:分为预埋拔出法和后装拔出法。通过测定拔出 力的大小来确定混凝土强度,目前国内以后装拔出法为主, 是在硬化混凝土上钻孔、磨槽、安装锚固件后用拔出仪做 拔出试验,具有测试结果可靠、适用范围广,操作简单、 成本低等特点。该技术被中国标准化协会批准为协会标准 《后装拔出家常呢混凝土强度技术规程》(CECS69:2001)。
• ③无底试模法:使用无底试模成型,砂浆容易失水,所测 得的强度更接近工程实际值,无底试模的边长为150cm, 成型起来比较方便,抗压试验加载方向应与试块喷射成型 方向垂直,抗压强度换算系数应通过试验确定。
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4初期支护检测
• 4.2喷射混凝土强度 • ⑴标准规定 • TB10753-2010: 喷射混凝土强度必须符合设计要求。 • JTG F80/1-2004:喷射混凝土强度在合格标准内。 • ⑵检测频率 • TB10753-2010 • 每一作业循环检验一次,每个循环至少在拱部和边墙各
留置一组检验时间。 • JTG F80/1-2004 • 双车道隧道每10延米,至少在拱脚和边墙各取1组(3个)
试件。其它工程,每喷射50方~100方混合料的独立工程, 不少于1组。
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4初期支护检测
• ⑶检测方法
• 采用喷大板切割法。必要时采用凿方切割法或钻孔取芯 法。
• ⑷检测方法简介
隧道工程检测包含很多方面,涉及面很广,包含原材 料、混凝土配合比、新拌混凝土性能、硬化后混凝土强度 厚度、注浆检测、现场控制检测、及工程监测等,这些检 测分别包含在各个工序中,隧道现场检测一览表见表1。
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1 概述
• 表1隧道现场检测一览表(TB10751-2010)
工序名称
试验项目
度不低于0.8。 • JTG F80/1-2004:回填密实度符合设计要求。
• ⑵检测频率 • TB10753-2010: 每一作业循环检查一次。
• ⑶检测指标 • TB10753-2010: 压实度 • JTG F80/1-2004: 控制层厚及碾压遍数。
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3开挖
• 洞身开挖前及开挖过程中必须进行地质超前预报,《高速 铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10753-2010), 把超前地质预报作为一道工序纳入施工组织设计和施工管 理中。
检验频次
检验方法 备注
与围岩结合 力
无明确要求
成型试验法、 直接拉拔法
喷射混凝 土
初支背后脱 空
每10m检查一个断面,每个断 面从拱顶中线起每3m检查1个

凿空、雷达 检测仪监测
初期支护 锚杆
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物理性能(公称直径及质量、 尺量、材料
锚杆材质 壁厚)指标随机抽样3%检验力 试验机拉伸
学性能:每批次抽样2套
• JTG F80/1-2004:早期强度未作明确要求,需根据设计文件 。
• ⑵检测频率
• TB10753-2010: 每级连续围岩进行一次工艺性试验。
• ⑶检测方法
• TB10753-2010: 贯入法、拔出法或无底试模。
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4初期支护检测
• ⑷检测方法简介
• 所谓工艺性试验是为考查工艺方法、工艺参数的可行性或 材料的可加工性等而进行的试验,高铁验标要求每级围岩进 行一次工艺性试验。

砂浆锚杆长 检测抽样率不应低于总锚杆数 声波透射法
度及锚固密 的10%,且每批不宜少于20根。 (锚杆无损
实度
检测仪)
抗拔力
每300根抽检3根,或锚杆总数 的1%
拉拔仪法
公路
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1 概述
• 表1隧道现场检测一览表(续)
工序名称
试验项目
检验频次
检验方法 备注
防排 防水 水板
焊缝质量检测
每一浇筑段环向检查1条、纵 向检查2条焊缝
• 超前地质预报采用的方法、预报范围和频次应符合设计要 求,超前地质预报的施作里程、位置、搭接长度必须符合 设计要求。要求超前地质预发应无缝连接。
• 采用超前地质钻和物探法相结合。2009年我局也下了相 应的文件(中铁四技[2009]21号)作了明确规定,强制要 求地质预报。
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3开挖
循环至少在拱部和边墙各留置 凿方切割法、
一组检验时间
钻孔取芯法
全断面开挖时,施工单位每一
无损
作业循环检查一次,分部开挖 埋钉法、凿孔 法检
时,施工单位每3~5m检查一 法或无损检测 测项
次,每个断面应从拱顶起,每

目较
间隔2m布设一个检查点。
全面
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1 概述
• 表1隧道现场检测一览表(续)
工序名称
试验项目
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4初期支护检测
• ②当采用喷大板切割法对强度有怀疑时,可用凿方切割法。 凿方切割法应在具有一定强度的支护上,用凿岩机打密排 钻孔,取出长35cm,宽15cm的混凝土块,加工成 10*10*10cm立方体试件,在标准条件下养护至28d进行 试验(精确至0.1MPa)。
• ①贯入法(射钉法):根据射钉贯入砂浆的深度和砂浆抗压 强度间的相关关系,采用压缩工作弹簧加荷,把一测钉贯入 砂浆中,由测钉的贯入深度通过现场建立的测强曲线来换算 抗压强度的检测方法。设备由发射枪、子弹、钢钉和测量卡 尺组成。
• 贯入法优点快捷、时效性比较强,可操作性强且对喷射混凝 土无损伤;缺点是检测强度的准确性受回归方程的精度、喷 射混凝土的骨料及所选点的位置等因素的影响较大。(引用 标准《贯入法检测砌筑砂浆抗压强度技术规程》JGJ/T1362001)
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2明洞
• ⑷检测方法简介 • ①静力触探 (CPT) • 基本原理就是用准静力将一个内部装有传感器的触探头以
匀速压入土中,由于地层中各种土的软硬不同,探头所受 的阻力自然也不一样,传感器将这种大小不同的贯入阻力 通过电信号输入到记录仪表中记录下来,再通过贯入阻力 与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系,来 实现取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和 预估单桩承载力等工程地质勘察目的 • 设备组成有贯入装置、传动系统及测量系统三部分组成, 测量系统包括探头(单桥、双桥)、电缆和电阻应变仪等。 • 适用范围粘性土、粉性土、砂性土。地面以下50m内的各 种土层,特别是对于地层情况变化较大的复杂场地及不易 取得原状土的饱和砂土和高灵敏度的软粘土地层的勘察, 更适合采用静力触探进行勘察
以探测断层分部、围岩变化、溶洞情况等。一般情况,在 隧道进洞前50米内采用地质雷达法,50米后采用TSP法或 TRT法进行超前地质预报。
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TSP原理示意图
反射波前
检波 器
震源 隧道 检波

入射波前
地层 或 断层
图1 TSP 原理图
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TSP超前地质预报仪
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• ⑴超前地质钻 • 优点:探测直观、有效、真实,施工时间短; • 缺点:是探测距离有限,一般25m~40m,探测面小,因
为探测的孔不多,往往存在一孔之见。
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3开挖
• ⑵物探法 • 物探法常用的主要有地质雷达法、红外探测法及TSP法、
TRT法等。 • 地质雷达法测的探测距离比较近; • 红外探测法主要探测水; • TSP和TRT 是一种比较常用先进的超前地质预报法,它可
因流体的存在而引起。 ⑤若Vp下降,则表明裂隙密度或孔隙度增加。
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4初期支护检测
• 初支是隧道工程中重要的施工环节,主要的现场检测有喷射 混凝土(早期强度、厚度等)及锚杆的检测:
• 4.1喷射混凝土早期强度
• ⑴标准规定
• TB10753-2010:早期强度应符合设计要求,24h强度不小于 10MPa。(指南里还规定喷射混凝土3h强度应达到1.5MPa)
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2明洞
• 2.1明洞开挖
• 明洞基础地质情况和地基承载力检测方法和频率在铁路标准中 有明确规定,而公路标准未明确检测方法和频率。
• ⑴标准规定 • 高铁验标—TB10753-2010、 公路验标—JTG F80/1-2004 • 均要求明洞基础地质情况和地基承载力应满足设计规范要求; • ⑵检测频率 • 高铁验标—TB10753-2010: 每施工段检测一次,不少于5处; • ⑶检测方法 • 高铁验标—TB10753-2010: 静力触探或作标准贯入检测。
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