无损检测方案(隧道质量)

隧道质量的无损检测方案

一、隧道质量无损检测的内容

隧道质量无损检测分为以下几项检测内容：浇灌混凝土的强度检测、钢筋保护层厚度的检测、混凝土衬砌质量检测和锚杆拉拔力、长度、饱满度检测。

二、隧道无损检测方法

2.1 地质雷达检测混凝土衬砌质量

2.1.1 检测内容、方法的选定

隧道混凝土衬砌质量检测包括：①隧道衬砌厚度，②隧道衬砌背后未回填的空区，③复合式衬砌中两层衬砌间较大的空段，④施工时坍方位置及坍方的处理情况，⑤衬砌混凝土强度。有时还可检测围岩中地下水向隧道侵入的位置。衬砌混凝土质量的现场检测，曾经常采用电阻率法、瑞利面波波速法等来检测前面的①-④项，近年来采用地质雷达检测混凝土质量得到了广泛的应用，用地质雷达检测混凝土衬砌质量。

2.1.2 检测仪器选定

检测采用SCCI公司出产的SIR-3000型地质雷达，根据需要探测的深度选定天线的频率，天线选用450～500MHz的工作天线检测厚于20～30cm的衬砌厚度。

2.1.3 检测步骤

2.1.

3.1 测线布置

隧道的轴向检测：沿隧道拱部轴向布置5条测线：拱顶、左拱腰和右拱腰、以及左边墙和右边墙。检测其中的3条线，拱顶必须检测，当检测的其它两条线在隧道拱顶的一侧时，每测300m应换边检测。

隧道的横向检测：沿隧道每50米布置一条剖面线，检测该条线。

本次检测的隧道长8317m,检测的轴向长度为8317m×3=24951m,横向共设166条剖面线，检测的横向长度为166×24m=3984m，共需测28935m。

2.1.

3.2 介质参数标定

检测前对衬砌混凝土的介电常数或电磁波速做现场标定，对隧道长度小于3km 的隧道，取一处进行实测，实检不少于3次，取平均值为该隧道的介电常数或电磁波速。当隧道长度大于3km，应适当增加标定点数。标定采用以下方法的其中一种：①在已知厚度部位或材料与隧道相同的其他预制件上测量；②在洞口或洞内避车洞处使

用双天线直达波法测量；③钻孔实测。求取参数应具备两点：①标定目标体的厚度一般不小于15cm ，且厚度已知；②标定记录中界面反射信号应清晰、准确。标定结果按下式计算：

2)23.0(

d t r =ε （1-1） 9102⨯=t

d v （1-2） 式中： r ε—相对介电常数；

v —电磁波速（m/s ）；

t —双程旅行时间（ns ）；

d —标定目标体厚度或距离（m ）。

2.1.

3.3 工作步骤

1、在卡车车厢上或铁路平板车上用钢管搭架并铺木板制成工作平台。

2、检查主机、天线以及运行设备，使之均处于正常状态。

3、检测：检测时，将发射和接收天线与隧道衬砌表面密贴，沿测线以5km/h 左右的速度滑动，由雷达仪主机高速发射雷达脉冲，进行快速连续采集。为保证点位的准确，在隧道壁上每5m 或10m 作一标志，标上里程。当天线对齐某一标记时，由仪器操作员向仪器输入信号，在雷达记录中每5m 或10m 作一里程标记。内业整理资料时，根据标记和记录的首、末标及工作中间核查的里程，在雷达的时间剖面图上标明里程。

2.1.4 地质雷达的资料处理与解释

2.1.4.1 资料处理和编录整理以及设计资料的汇集

现场采集的数据要经过滤波、去噪、均衡等处理，打印成时间剖面图。为了使图纸的计算与实际里程相符，必须在图纸上标注里程及5或10m 的间隔标记，并要将一些特殊情况，如电气化线路隧道中的锚节点位置、隧道中的变截面位置、灯或通风机位置等标于图上。

对隧道衬砌质量作检测和评价，还必须掌握该隧道的设计情况，如围岩分类、设计参数、施工方法和步骤等，特别是长隧道，地质复杂，设计参数变化多，有时还由不同单位分段施工，掌握这些资料，对探查资料判释和隧道质量评价很有必要。

图1 在在建隧道中用铺设防水板的全断面工作台架作检测（用装载机牵引）2.1.4.2 资料处理及判释：

1、数椐处理步骤：

图2 数据处理与解释流程图

ε）和电磁波速（v）的确定

2、介电常数（

r

ε）和电磁波速（v）。

由式（1-1）和（1-2）计算确定介电常数（

r

2.1.4.3 资料的分析原则

1、二衬砌界面的判识

在探地雷达图像的上部，一般振幅较强，同轴同相比较连续的第一组波形为衬砌界面反射信号。界面判识后输入正常的介电常数值，即可由计算机自动计算出衬砌厚度值，厚度的计算公式为：

2/1)

(5.0r t C D ε∆= （1-3） 2、钢拱架位置及判识

在地质雷达图像中，电磁波遇到钢筋时产生极强的反射，反射波的位置为钢筋距测试面的距离（背水面保护层厚度）；通过滤波处理，确定各里程段钢筋拱架分布情况及背水面保护层厚度。

3、衬砌混凝土缺陷及位置判识

由于衬砌混凝土与空气的相对介电常数的差异较大，所以探地雷达图像中表现为振幅较强的界面反射信号（多次波），空洞的明显特征就是有强烈的多次反射，波从相对介电常数大的物质（C20混凝土r ε为8左右）进入相对介电常数小的物质（空气r ε为1）中时，根据波动原理，在上界面处会先叠加为负波，可在雷达图像中准确拾取界面反射的双程旅时，根据公式求得缺陷的位置；衬砌不密实可能是由于混凝土离析振捣造成的，从波形特征与空洞的反射相似，但反射很弱；混凝土中有钢筋时也会产生反射，波从相对介电常数小的物质（C20混凝土r ε为8左右）进入相对介电常数大的物质（钢筋r ε为∞）中时，根据波动原理，在上界面处会先叠加为正波。

对于复合衬砌隧道,当第一次衬砌与第二次衬砌之间存在空隙时,界面上读取的厚度值为隧道的二次衬砌厚度，若二者密贴良好，则为一、二次衬砌合值；对于非复合衬砌隧道,该界面上读取的厚度值即为隧道的衬砌厚度值。

2.1.5 雷达探查的典型图象

2.1.5.1 衬砌界线

混凝土衬砌、喷射混凝土与围岩（或其间空区中的空气）有明显的介电常数差，因此在时间剖面图上，衬砌底面和岩石之间有明显的界线。雷达发射的直达波延续4个周期以上，0～12ns 左右的目标物的反射波均与它相叠。雷达的直达波呈现几条平直的水平同相轴的图像，而围岩开挖总有或大或小的不平，故衬砌底界，即它与围岩的分界面的反射波同相轴一般为有起伏的非直线图像，这是很易辨认的。喷射混凝土与模筑衬砌介电常数有差别，但不是很大，它们之间若接触很好或粘结，则可能没有