隧道工程质量检测

位移计上的对应读数，当压力或者位移读数达到预定值时，或者当压力计读
数下降而位移计读数迅速增大时，停止加压。测试后，整理出锚杆的位移-
荷载曲线，进而分析出试验锚杆的抗拔力大小。试验时锚杆的受力状态见图
2。
P
轴 力
(kN)
距岩面距离(m)
x
图2 抗拔试验时锚杆的受力示意图
二、锚杆质量
2.2 锚杆检测方法评述
四、混凝土强度
西南交通大学
Southwest Jiaotong University
四、混凝土强度
4.1 气压射钉枪强度检测系统(针对初期支护)
根据喷混凝土表面特征，宜采用气压射钉枪无损检测方法对其强 度进行检测。整个系统由射钉枪、空压计、空压管、空压机、变压器、 数显深度游标卡尺等组成。其中变压器为国产多功能变压器，由于气 压射钉枪系统额定工作电压为100伏，故通过变压器将国内220伏转换 成100伏。气压射钉枪检测系统及射钉枪照片详见下图。
轴 力
(kN)
距岩面距离(m)
x
图1 理想锚杆受力示意图
二、锚杆质量
2.1 锚杆长度及注浆饱和度
锚杆长度及注浆饱和度均采用应力反射波法检测。检测仪器为锚 杆质量检测仪，见下图。
锚杆质量检测仪
二、锚杆质量
2.1 锚杆长度及注浆饱和度
1）锚杆长度
应力反射波法是一种无损检测方法, 该
方法的基本理论依据为一维杆件的弹性应力
（3）施工后检测 隧道施工完成后，检测的主要项目为隧道净空、二次衬砌强度、 厚度、密实度以及衬砌背后的空洞等，主体为二次衬砌。
一、概述
（1）按施工过程
2、无损检测内容及其方法
施工过程及检测项目
检测方法
采用仪器
锚杆长度、注浆饱和度；锚 杆抗拔力
应力反射波 拉拔试验
施
喷混凝土强度
工 中
喷混凝土厚度、背后缺陷
3）在检测的同时，由专人对回弹值、超声波声时值作好记录。 4）将现场测试的回弹值、超声值按规范要求进行修正后，利用 经验公式计算测区混凝土强度的推算值（若有钻芯取样，还要结合抗 压强度进行修正），从而对整个隧道衬砌混凝土强度进行评定。
四、混凝土强度
4.2 超声回弹综合检测方法(针对二次衬砌)
回弹测点示意
三、钢架
在隧道中所使用格栅或型钢拱架支撑数量，也是隧道 初期支护质量控制中所关心的问题。由于喷混凝土中存在 格栅或型钢拱架支撑时，地质雷达剖面图中信号会有变化， 可通过这些信号的变化读出隧道施工时所使用的格栅或型 钢拱架支撑数量。
检测仪器是地质雷达，见下图。
三、钢架
图1 RAMAC Ⅱ型主机
图2 1000MHz天线
格栅/型钢榀数
射钉枪 地质雷达 地质雷达
开挖断面净空
激光断面仪或全站仪
衬砌混凝土强度
超声回弹综合法
施 衬砌混凝土厚度及背后缺陷
工 后
衬砌背后围岩状况
衬砌裂缝及渗漏水
地质雷达 地质雷达 人工目测分格素描
隧道净尺寸
激光断面仪或全站仪
锚杆质量检测仪 锚杆拉拔仪
气压射钉枪系统 RAMAC/GPR RAMAC/GPR 激光断面仪
四、混凝土强度
4.1 气压射钉枪强度检测系统(针对初期支护)
气压射钉枪检测方法具有检测结果客观可靠、操作方便、省工省 时等优点,在隧道初期支护喷混凝土的强度检测中发挥了重要作用,取 得了令人满意的结果。
喷混凝土强度与射钉贯入深度关系曲线
四、混凝土强度
4.1 气压射钉枪强度检测系统
在检测中，对喷混凝土的早期强度及晚期强度进行检测，通过大 量的试验建立起强度龄期成长曲线后，即可通过检测早期强度预测晚 期强度，用以及时调整施工方法及配合比参数，以确保隧道初期支护 喷混凝土的晚期强度是否满足要求。
个隧道纵向的格栅拱架支撑数量。
存在格栅拱架的雷达波检测图
三、钢架
1000MHz天线检测出的衬砌内存在钢筋的地质雷达图像 500MHz天线检测出的衬砌内存在钢筋的地质雷达图像（标点间距2m）
三、钢架
1.6GHz天线采集的数据，钢筋更加清晰 上图为在隧道拱腰处检测的钢筋网图像 ，用1000兆天线
三、钢架
所以，对锚杆进行检测时，要采用声频应力波法对锚杆的锚固质 量进行无损检测，再配合抗拔力试验进行综合分析，可对锚杆的锚固 质量作出较全面的评价。
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三、钢架
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2）型钢 当混凝土中有型钢支撑 时，雷达剖面图中将出现特 别强的月牙形反射信号，每 一个这样的信号表示有一榀 型钢拱架支撑，由此信号总 数即可统计出整个隧道纵向 的型钢拱架支撑数量。
存在型钢拱架的雷达波检测图
三、钢架
2）型钢
衬砌内有钢架的地质雷达图像
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图3 500MHz天线
三、钢架
1）格栅
当混凝土中存在钢筋时，雷达剖
面图中将产生连续点状强反射信号，当混
凝土中有格栅拱架支撑时，靠得较近的两 主筋将形成两个点状强反射信号，则两个
存在钢筋的雷达波检测图
点状信号形成类似于字母M形状的反射信号，
每一个这样的雷达波信号就对应着一榀格
呈M形的格 栅支撑
栅拱架支撑，由此信号总数即可统计出整
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一、概述
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一、概述
1、隧道衬砌质量无损检测
改革开放以来，国民经济持续稳定向前发展，国家对基础 设施建设力度日渐加强，随着国家交通的不断发展，高速（客运 专线）/重载铁路和高速公路分别是铁路、公路陆路交通发展的 主方向，使得新建铁路、公路隧道的等级、规模、数量逐年递增。 从而对隧道检测技术提出了更高要求：采用高效且对隧道工程质 量能进行全面快速评价的无损检测方法。
超声波检测仪 混凝土回弹仪
RAMAC/GPR RAMAC/GPR 游标卡尺、数码像机 激光断面仪
备注
钻芯取样
一、概述
（2）按检测项目
检测项目
锚杆质量
2、无损检测内容及其方法
方法
应力反射波 拉拔试验
仪器
锚杆质量检测仪 锚杆拉拔仪
备注
锚杆长度、注浆饱 和度；抗拔力
钢架
地质雷达
RAMAC/GPR
格栅/型钢数量
应力波在锚固界面上的反射
的锚杆上进行标定。
二、锚杆质量
2.1 锚杆长度及注浆饱和度
2）注浆Fra Baidu bibliotek和度 注浆饱和度检测通过测定锚杆不同方位、不同距离应力波的阻尼情 况，即锚杆与围岩的耦合情况来判断注浆饱和度。由应力波在介质中的 传播特性可知：应力波在坚硬完整的介质中传播速度大，衰减速度快， 而在松散及不完整介质中应力波的传播速度小，衰减速度慢。
混凝土强度
射钉枪
气压射钉枪系统
超声回弹综合法 超声波检测仪和混凝土回弹仪
钻芯取样
衬砌厚度及缺陷
地质雷达
隧道断面
激光断面仪
衬砌裂缝及渗漏水 人工目测分格素描
RAMAC/GPR 激光断面仪 游标卡尺、数码像机
开挖断面、隧道净 空尺寸
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高速铁路隧道质量检测
仇文革 教授
2010年01月
西南交通大学
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一、概述
汇
二、锚杆质量
报
三、钢架 四、隧道衬砌强度
提
五、隧道衬砌厚度及缺陷
要
六、隧道断面
七、衬砌裂缝及渗漏水
（1）施工前检测 施工前检测主要是与现场中心试验室配合，对结构的原材料、 混凝土配合比、外加剂等进行检测，防止不合格的材料进入施工现场， 只有用合格的材料才能修建出合格的工程。
一、概述
1、隧道衬砌质量无损检测
（2）施工中检测 目前的质量控制大多是“重二衬，轻初支”，实际上隧道初期 支护是隧道的主要承力结构，对整个隧道结构的耐久性起着很重要的 作用，故在隧道施工质量过程控制中，对初期支护各结构的施工质量 均需进行必要的检测。施工中检测主要包括：开挖断面、锚杆质量 （长度、砂浆饱和度及抗拔力）、钢拱架或格栅钢架、喷混凝土强度、 厚度等，主体为初期支护。
全锚锚杆实测波形与锚固质量结果
二、锚杆质量
2.1 锚杆长度及注浆饱和度
2）注浆饱和度 利用应力波这一传播特性来判断注浆饱和度情况，对于注浆饱满
的，砂浆和岩石的耦合性好，可看成完整的介质，因此应力波的波形规 则衰减快，近于指数衰减；对于注浆饱满程度差的，则砂浆和岩石间的 耦合性差，可看成松散不完整的介质，应力波的波形杂乱，衰减慢。
这是其他方法不便实现的。
四、混凝土强度
4.2 超声回弹综合检测方法(针对二次衬砌)
1）根据要求布置强度测区，隧道强度检测时测区一般布置在左 边墙、右边墙、拱顶等位置；
2）在确定的测区内，用超声回弹模子标出回弹的弹击点及超声 声速值测点，用混凝土回弹仪测试回弹值（16个测点），用超声波检 测仪测试3个超声波声时值（取其平均值）；
气压射钉枪强度测试系统示意图
四、混凝土强度
4.1 气压射钉枪强度检测系统(针对初期支护)
气压射钉枪的工作原理是射钉枪在恒定高压气体推力作用下推动 经过特殊标定的射钉高速进入混凝土中，一部分能量消耗于钢钉与混 凝土之间的摩擦，另一部分能量由于混凝土受挤压破碎而被消耗，发 射枪引发的子弹初始动能是恒定的，则其贯入深度取决于混凝土的力 学性质，通过射钉的贯入度可推定混凝土强度（深度与强度的关系由 实验标定公式确定）。
（1）超声回弹检测 在隧道内沿纵向每隔一定距离、在不同部位设置测区，采用混凝土 回弹仪在测区内测得隧道衬砌混凝土的回弹值，并用超声波测试仪在相同 测区内测得超声波在隧道衬砌混凝土中传播的波速，再根据“回弹—超声” 综合法的以下公式求出隧道衬砌混凝土推定强度值。
波反射理论。 在锚杆顶部激发弹性应力波, 当弹性应
力波传播到锚杆底部时由于锚杆和锚杆底部 的岩石存在波阻抗差异, 将产生反射波回到
L vc t
（1)
2
式中: vc——锚杆中应力波传播速度; t——应力反射波的双程走时。
锚杆顶。根据反射波的走时和锚杆中的应力
波传播速度就可以用(1)式求出锚杆长度L ， 锚杆中的应力波传播速度可在现场已知长度
试验证明：对于高强螺纹锚杆，当锚固长度达到锚杆直径的42倍 时，握裹力不再随锚杆长度的增加而增加。高速铁路隧道锚杆的长与 直径比达到几百倍，而且从图1、2可知，锚杆拔抗试验与实际锚杆的 受力状态有很大不同，得出锚杆抗拔力与锚杆质量没有必然的相关性， 若仅采用抗拔试验，可能导致将不合格锚杆依其抗拔力评定成合格锚 杆。
无损检测方法即是无破损性的检测方法，是针对钻芯取样 等有破损性检测提出的。
一、概述
1、隧道衬砌质量无损检测
保证工程质量是建设者们的基本要求，因此检测技术作为质量 管理的重要手段越来越为人们所重视。隧道工程是一项隐蔽性很强的 工程，其施工也是一个动态的过程，因此在工程检测中，也按施工的 先后顺序分成三个阶段进行：即施工前、施工中以及施工后检测。
二、锚杆质量
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二、锚杆质量
锚杆是将破碎或不稳定岩体(块)与牢固稳定的岩体连结在一起以 提高整体稳定性的一种支护措施。
当锚杆发挥作用时，锚杆不同部段的功能各不相同。锚杆内端处 于牢固稳定岩体的部段，其锚固力主要起着固定锚杆的作用；而锚杆外 端处于破碎或不稳定岩体的部段，其锚固力主要起着将该段岩体(块)与 锚杆连结在一起的作用（图1）。要让锚杆能发挥设计的效果，除保证 锚杆的长度满足设计要求外，还要使各段都能均匀而有效地与岩体锚固 在一起（保证注浆饱和度）。 P
根据不同方向、不同部位击震的应力波衰减曲线就可以对注浆饱 和度作出判断。
部分锚固状态实测波形及锚固状态分析结果
二、锚杆质量
2.2 锚杆抗拔力
锚杆抗拔力通过拉拔试验进行检测。拉拔试验检测方法是一种传统的锚
杆锚固质量检测方法。进行拉拔试验时，将液压千斤顶放在托板和螺母之间，
拧紧螺母，施加一定的预应力，然后用手动液压泵加压，同时记录液压表和
超声测点示意
四、混凝土强度
4.2 超声回弹综合检测方法
对二次衬砌混凝土强度检测采用超声回弹综合法结合少量的钻芯取 样进行检测。超声波测试仪及回弹仪见图:
NM—4B超声波测试仪
TICO超声波测试仪
四、混凝土强度
4.2 超声回弹综合检测方法
α—2000数显回弹仪
机械混凝土回弹仪
四、混凝土强度
4.2 超声回弹综合检测方法