隧道的检测方案设计

隧道质量检测方案

1.1目的

根据《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004对施工质量的相关要求及《公路工程竣(交)工验收办法实施细则》2010年03月05日的相关规定，通过对隧道施工过程中的质量检测，达到以下目的：

（1）保证隧道初期支护和二次衬砌的施工质量；

（2）加强对施工质量的过程控制；

（3）把施工过程中存在的质量缺陷，经过相应的工程处治后消除隐患，从而保证施工及运营期间的安全；

（4）满足叫竣工验收的要求。

1.2检测依据

（1）《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)；

（2）《公路工程竣(交)工验收办法实施细则》2010年03月05日；

（3）《混凝土中钢筋检测技术规程》（JGJ/T152-2008）；

（4）国家及交通部颁其他相关技术规范、规程等。

2检测内容及频率

根据《公路工程竣（交）工验收办法》（交通部令2004年第3号）、《关于印发公路工程竣（交）工验收办法实施细则的通知》（交公路发【2010】65号）及《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）等规定的内容对隧道工程进行实体检测，内容及频率如表3-1-1所示。

3质量检测工作的方法、原理及措施

4.1超挖及欠挖

开挖是控制隧道施工工期和造价的关键工序。超挖过多，不仅会因出渣量和衬砌量增多而提高工程造价，而且会因局部超挖而产生应力集中问题，影响围岩稳定性；而欠挖则直接影响到衬砌厚度，对工程质量和安全产生隐患，处理起来费时、费力、费物。因此必须保证开挖质量，为围岩的稳定和安全支护创造良好条件。

4.1.1原理

断面仪法精度高、速度快、效率高，应首先选用。其原理如下：激光断面仪法的测量原理为极坐标法。如图3.3.1所示，以某物理方向（如水平方向）为起算方向，按一定间距（角度或距离）依次测定仪器旋转中心与实际开挖轮廓线交点之间的矢径（距离）及该矢径与水平方向的夹角，将这些矢径端点依次相连即可获得实际开挖的轮廓线。通过洞内的施工控制导线可以获得断面仪的定点定向数据，在计算软件的帮助下，自动完成实际开挖轮廓线与设计开挖轮廓线的空间三维匹配，最后形成如图3.3.2所示的输出图形，并可输出各测点与相应设计开挖轮廓线之间的超欠挖值（距离、面积）。

图3.3.1 断面仪测量原理图3.3.2 断面仪图形成果

4.1.2 基本要求及频率

根据《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)，隧道开挖断面尺寸要符合设计要求；严格控制欠挖。拱脚、墙脚以上1m范围内严禁欠挖。当石质坚硬完整且岩石抗压强度大于30MPa，并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，允许岩石个别凸出部分（每1m2内不大于0.1m2）侵入断面，但其隆起量不得大于50mm；应尽量减少超挖。不同围岩地质条件下的允许超挖值规定如表3-3-1所示；隧道开挖轮廓线应按设计要求预留变形量，预留变形量大小宜根据监控量测信息进行调整。

表3-3-1 隧道允许超挖值（单位：mm）

备注：①、超欠挖的测量以爆破设计开挖线为准；

②、硬岩是指岩石抗压极限强度R

b ﹥60MPa，中硬岩R

b

=30～60MPa，软岩R

b

＜30MPa。

③、平均线性超挖值=超挖面积/爆破设计开挖断面周长（不包括隧底）

④、最大线性超挖值是指最大超挖处至设计开挖轮廓切线的垂直距离。

⑤、表列数值不包括测量贯通误差、施工误差。

⑥、炮孔深度大于3m时，允许超挖值可根据实际情况另行确定。

（3）测量方法

激光断面仪需全站仪配合，其使用步骤如下:

①、用全站仪通过洞内的施工控制导线获得断面仪的定点定向数据。

②、将断面仪架设在中心轴线上，对中整平后定向。

③、设置测量参数、测定断面数据

④、通过专用软件分析所测断面超欠挖情况。

4.2雷达对衬砌质量的检测

地质雷达作为一种新型的物探方法，是采用高频电磁波（中心频率可从几十兆赫至千兆赫）以宽频带短脉冲（脉冲宽度小至1～2ns）和高速采样技术（采样间隔可达小于1ns）。可用于检测：隧道初期支护厚度、钢支撑间距、初期支护背后空隙及回填状况、隧道二次衬砌厚度及安全状况描述、二次衬砌背后空隙及回填状况、衬砌背后及围岩的裂隙水分布。

4.2.1原理

在工程质量检测中，由发射天线向受检测体内发射高频电磁波，当高频电磁波达到受检测体内两种不同介质的分界面（如：衬砌界面、空洞、不密实带等）时，由于两种介质的介电常数不同而使电磁波发生反射、折射和透射，入射波、反射波和折射波的传播遵循反射定律和折射定律，反射波返回受检测体的表面由接收天线所接收，形成雷达图像信息。

雷达图像包含的地质信息丰富，根据雷达图像特征对异常（如：衬砌界面、空洞、裂缝、不密实带、钢筋与格栅钢架等）进行定性判识，再根据公式（1）可对异常作定量解释。

h=0.5vt (1)

式中：v 为电磁波在介质中的传播速度，t 为电磁波从受检测体表面传播至异常后反射回表面的双程时间，h 为异常深度。如图3.3.3所示。

雷达根据测得的雷达波走时，

图3.3.3 地质雷达工作原理

由于地质雷达方法在其探测深度范围内具有工作效率高、高分辨率和异常图像直观等优点，因此，该方法广泛应用于工程质量检测领域。

对地质雷达原始数据进行处理。其处理流程为：数据传输→文件编辑→水平均衡→数字滤波→零点归位→偏移处理→能量均衡→时深转换→文件注释→输出雷达时间（或深度）剖面图。将雷达时间（或深度）剖面图作为资料解释的基本图件。

根据雷达时间（或深度）剖面图上的波组、能量强弱分布和双曲线等特征，解释喷射混凝土厚度、混凝土衬砌厚度和判识空洞、钢支撑位置及数量、拱顶及侧壁后空洞、不密实带等异常的存在位置和规模等。

4.2.2测线设置及天线配置

隧道施工病害出现的结构薄弱环节多数在隧道上拱部。在通常情况下对结构施工质量缺陷检测重点放在上拱部，对边墙及仰拱的检测主要侧重于施工质量整体性评估。因此要根据隧道质量控制的重点针对性的布置测线。

测线沿隧道上、下行线各布置7条测线。测线a、b、c、d、e、f、g（当隧道跨幅较大时，增加h、i测线）以隧道拱顶为中心，测线间距约为2m，可以保证2m2以上的缺陷不被漏检，初期支护采用500～800MHz屏蔽天线进行检测，800MHz天线控制测深1～2m，以检测隧道衬砌结构可能存在的缺陷隐患及规模状况；500MHz天线控制测深2～6m，对围