隧道工程质量检测

第十章隧道工程质量检测2009.11隧道工程质量检测重庆交通大学土木学院2009年12月§10.1概述一、隧道工程质量检测的目的和意义是什么呢？（一）隧道工程质量检测的目的：①隧道施工质量控制的需要②隧道工程竣工验收评定工作中的重要环节（二）隧道工程质量检测的意义：①提高工程质量②加快工程进度③降低工程造价④提高养护水平⑤推动隧道施工技术进步二、公路隧道常见的病害①隧道渗漏隧道位于地下，时刻受到地下水的侵扰，如果防排水没做好，容易产生渗漏，影响行车②衬砌开裂a工程上出现衬砌开裂更多的则是由于施工管理不当造成；b因为衬砌厚度不足；c因为混凝土强度不够。③限界受侵a为了保证施工安全和避免塌方，容易形成仓促衬砌，忽视断面界限，使建筑限界受侵；b施工中常见现象是衬砌砼在浇筑过程中，模板强度、刚度不足出现走模，也会导致限界受侵。④结合部不密实a初期支护与围岩结合部b二次衬砌与初期支护结合部⑤通风照明不良a设计欠妥；b器材质量存在问题；c运营管理不当。另外，我进行检测时，建成运营期间，还发现有一些其它局限和问题。水泥砼断板；沥青路面开裂；压浆不密实；预制块蜂窝麻子•总结公路隧道特点•①断面积大•②形状扁平（断面扁平容易在拱顶围岩内出现拉伸区）•③通风要求（为什么要通风）•④照明要求（为什么要照明）•⑤防排水要求（为什么要防排水）三、公路隧道检测技术的内容按施工顺序分：1、超前支护－－注浆材料检测2、开挖－－超欠挖控制3、支护体系①初期支护质量检测－－锚杆、钢支撑、喷射砼②防排水层质量检测a材料的质量检测－－合成材料、土工布、防水混凝土b防水的质量检测－－防水板铺设、止水带c排水的质量检测－－环向排水管、纵向排水管、中央水沟③二次衬砌质量检测a模筑砼的抗压强度；b模筑砼的厚度c衬砌背后空洞检测4、量测技术①位移量测a地表下沉量测（针对浅埋隧道、洞口段）b拱顶下沉量测（预测拱顶坍方）c围岩周边位移量测（收敛量测检验围岩和初期支护变形）d围岩内部位移量测（多点位移计测径向位移和松驰范围）②力的量测a锚杆轴力量测（与拉拔力的区别）b钢支撑压力量测（是否达到极限压力）c喷射砼应力量测d二次衬砌压力量测③量测数据的处理5、通风检测①施工期间②运营期间6、照明检测7、交工验收质量检测隧道总体1、车行道宽度；±10mm2、净总宽；不小于设计2、隧道净高；不小于设计3、隧道轴线偏位20mm4、路线中心线与隧道中心线衔接；20mm5、边坡仰坡不大于设计§10.2超前支护与预加固围岩施工质量检测隧道在浅埋地段、自稳性差的软弱破碎地层，严重偏压、岩溶流泥地段，砂土层、砂卵（砾）石层、断层破碎带以及大面积淋水或涌水地段施工时，由于开挖后围岩的自稳时间小于完成支护所需的时间，往往会发生开挖面围岩失稳，或由于初期支护的强度不能够满足围岩稳定的要求以及大面积淋水、涌水而导致洞体围岩丧失稳定而产生坍塌、冒顶。这时需要进行超前支护或预加固。超前支护及预加固的方法有：地表砂浆锚杆或地表注浆加固；超前锚杆或超前小导管支护；管棚钢架超前支护；超前小导管注浆；超前围岩深孔预注浆。其他方法：冻结法；水平高压旋喷法；隔断墙法。1、地表砂浆锚杆或地表注浆加固；适用于浅埋、洞口地段和某些偏压地段。能有效防止地表下沉、稳定隧道掌子面、处理偏压、防止坡面崩塌。优点：对开挖作用无影响。2、超前锚杆或超前小导管支护；适用于浅埋松散破碎的地层内；地层应力不太大，地下水较少的软弱破碎围岩的隧道。这类超前支护的柔性较大，整体刚度较小。优点：施工的灵活度较大。3、管棚钢架超前支护；适用于极破碎的地层、塌方体、岩堆等地段。管棚钢架与围岩一起形成棚架体系，产生下列效果：⑴梁效应：因钢管是先行设置的，在掘进时，钢管在掌子面及其后方的支撑下，形成梁式结构，防止围岩崩塌和松弛。⑵加固效应：钢管插入后，压注水泥浆，加强了钢管周边的围岩。优点：最大限度控制变形和松弛，对地表结构物有利。缺点：施工太麻烦、费用太高。4、超前小导管注浆；适用于自稳时间很短（12h）的砂层、砂卵（砾）石层、断层破碎带、软弱围岩浅埋地段或处理塌方等地段。5、超前围岩深孔预注浆。适用于极其松散、破碎、软弱地层，或大量涌水的软弱地段以及断层破碎带的隧道。多用于断面较大和不允许有过大沉陷的各类地下工程中。注浆材料性能试验1、理想的注浆材料应满足的要求：①浆液粘度低，渗透力强，流动性好；②可调节并准确控制浆液的凝固时间；③浆液凝固时体积不收缩；④浆液稳定性好，长期存放不变质；⑤浆液无毒，无臭，不污染环境。2、注浆材料的主要性质：①粘度；②渗透能力；③凝胶时间；④渗透系数；⑤抗压强度超前支护施工质量检测《公路工程质量检验评定标准》－JTGF80/1－2004一、超前锚杆1、基本要求①锚杆的材质、规格；②超前锚杆与隧道轴线的外插角5°～10°；③锚杆搭接长度不小于1m。2、实测项目①长度－－不小于设计值；②孔位偏差－－±50mm；③孔深偏差－－±50mm；④孔径－－大于杆体直径＋15mm。检查方法与频率：尺量：检查10％3、外观鉴定二、超前钢管1、基本要求①超前钢管的型号、规格、质量符合设计和规范要求；②超前钢管与钢架配合使用时，应从钢架腹部穿过，尾端与钢架焊接。2、实测项目①长度－－不小于设计值；②孔位偏差－－±50mm；③孔深偏差－－±50mm；④孔径－－大于杆体直径＋20mm。检查方法与频率：尺量：检查10％3、外观鉴定三、注浆效果检查1、分析法2、检查孔法3、声波监测仪这些方法目前应用还不成熟，准确性有待进一步改进，隧道检验评定标准尚未列出注浆检验评定的方法。§10.3、开挖质量检测控制开挖直接关系到工程质量和工程造价：a)欠挖影响支护衬砌厚度，处理费时费力b)严重超挖导致出渣量、衬砌材料的增加c)开挖面不规整，应力集中影响围岩稳定开挖质量评定内容：a)开挖断面的规整度b)超欠挖量控制值检测评定办法：a)正确测出隧道实际开挖轮廓线b)与设计轮廓线(考虑预留量）比较c)计算分析超欠量值及部位d)对照开挖质量标准进行评判一)钻爆开挖质量标准1、开挖断面形状尺寸符合设计开挖线a)考虑测量贯通误差b)考虑施工误差c)考虑支护沉落量2、开挖断面欠挖控制a)岩层完整、岩石抗压强度大于30MPa，确认不影响衬砌稳定和强度时允许个别岩石凸出b)个别岩石凸出范围每1平方米内不大于0.1平方米，其隆起量不大于5厘米c)拱脚、墙脚以上1米范围内禁止欠挖3、尽量减少超挖采用支架式风钻和浅眼(不超过3米)爆破允许超挖量规定见下表，采用特殊方法支护允许超挖量适当降低围岩条件开挖部位硬岩，一般相当1级围岩中硬岩，软岩相当于2～4级围岩破碎松散岩石、土质，相当于5～6级围岩，一般不需爆破开挖拱部平均10cm最大20cm平均10cm最大20cm平均10cm最大20cm边墙、仰拱、隧底平均10cm平均10cm平均10cm4、采用支架式风钻和浅眼(不超过3米)爆破，两茬炮衔接处台阶不得大于15厘米。如眼浅则要减少，孔深则要加大5、周边炮眼痕迹保存率，要满足下表规定:围岩条件硬岩中硬岩软岩炮眼痕迹保存率大于等于80％大于等于70％大于等于50％a、炮眼痕迹在开挖轮廓面均匀分布b、炮眼痕迹大于孔长70％，按可见炮眼计算c、松散软岩很难保留炮眼痕迹，主要应以满足平整圆顺，可认为合格e、周边炮眼痕迹保存率＝残留有痕迹的炮眼数/周边眼总数（不含底板）×100％6、钻孔台车深孔光面爆破效果要求:项目硬岩中硬岩软岩平均线性超挖量（cm)16～1818～2018～20最大线性超挖量(cm)202525两茬炮衔接台阶最大尺寸(cm)152020炮眼痕迹保存率（％）16～1816～1816～18局部欠挖（cm)555炮眼利用率（％）909090其中: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)最大线性超挖值指最大超挖处至设计开挖轮廓切线的最大距离岩面不得有明显的爆破裂缝平均线性超挖值随循环进尺长度而变，孔深时取大值二)超、欠挖值测定施工中要根据现场条件采用切实可行的超欠挖量测方法。一般常用的有：1、全站仪直角坐标法测量a)由洞内控制点测放检测断面中线点的坐标及隧底高程b)安放全站仪、测仪器高、照准前后视点、输入检测断面中线点坐标c)拨角90度，由隧道中线一侧按一定角度间隔向另一侧，测取开挖面坐标值d)将量测的岩面坐标值换算，并绘出开挖断面图与设计开挖轮廓线比较，得出超欠挖量值2、全断面仪极坐标法测量a)由洞内控制点测放检测断面中线点的坐标及隧底高程b)在中线测点垂面安放仪器c)瞄准中线测点，以一定间距测量一周。可测出仪器旋转中心到开挖面各测点的矢径，及与水平面的夹角d)经软件处理可绘制开挖轮廓线，与设计扩挖线比较，可知超欠开挖量与分布3、以内模为参照净空测量衬砌立模就位，以模板轮廓为起测面，量取模板轮廓至开挖面的净距，得出超欠挖量断面仪检测结果图断面仪操作三）开挖质量评价的要求a、以50米（或100米）长度段、围岩类别相同段的开挖实测数据作为一个分析群b、每5米或10米量测一个开挖断面c、每个量测断面自左墙脚至拱顶到右墙脚，最少均分18段、19个测点d、综合计算分析评价该段开挖质量。如：50米隧道测11个断面，每断面19个数据。对这209个超欠挖的量值和出现部位进行统计分析。得出普遍超挖、欠挖；局部超挖、欠挖；超挖、欠挖严重程度等评价二、钢支撑施工质量检测钢支撑是被动支撑维持围岩稳定，主要用于围岩自稳能力极差，及时控制围岩的变形和坍塌钢拱支撑根据采用的钢材分为：a、钢格栅拱。由钢筋焊接而成，截面分矩形、三角形；主筋为直径一般不小于22毫米的二级钢筋；每副格栅拱分3～5节，用法兰、螺栓连接，并焊接。特点是与喷射混凝土构成刚度较大支护结构b、型钢拱。弯曲机冷弯成型，有H型钢、工字钢、U型钢、管型钢拱。每副型钢拱分3～5节，可用法兰、螺栓连接（H型钢、工字钢），或焊接（管型钢拱），或卡具嵌套（U型钢）。一）加工质量检测1、加工尺寸检测a、检测钢拱架与连接件的形状、尺寸b、检查所用材料型号c、检查连接件眼孔配合情况d、检查钢架分节位置，应便于施工安装、有利于钢架受力、与开挖方法适应2、强度与刚度抽检a、一定数量的钢架在试验台加载试验，建立荷载与变形关系，计算出钢架的强度和刚度b、检查型钢有无冷弯褶皱、翘曲现象c、检查钢架锈蚀、硬伤现象3、焊接质量检查检查焊接长度、深度，氧焊皮清除，是否有假焊二）安装质量检测1、安装就位检测a、测量钢架排距，误差不应超过5厘米b、测量钢架拱顶标高，不得侵入衬砌空间5厘米c、测量钢架拱脚、墙脚到隧道中线的水平距离其误差应满足贯通误差e、测量钢架平面的偏斜度和倾斜度，于隧道中线方向偏差不得大于2度2、固定与连接检查a、检查钢架脚安放在稳固的基础上b、检查钢架背后垫块数量和楔紧程度c、检查钢架间连接筋的布设与焊接质量d、检查钢架与锚杆的连接三）检测方法1、对加工用的大样靠模按加工数量定期检测2、钢架加工尺寸采用随机抽查方法，检测已成型的部件和构件；可用靠模比较和钢尺测量3、每十榀钢架抽检一榀就位检查。可用全站仪直角坐标法检测4、观察每榀钢架固定和连接质量三、砂浆锚杆施工质量检测锚杆是具有深入、主动加固围岩的支护构件。通过“悬吊作用”、“组合梁作用”、“加固拱作用”等对围岩加固。锚杆分机械锚固和粘结锚固两类。机械锚固锚杆对锚头材料、加工精度以及钻孔质量等要求高，但可立即提供锚固力，必要时可施预加力；粘结锚固锚杆对锚杆加工、钻孔的要求较低，安装工序少，一般提供锚固力较慢，不能施预加力。目前公路隧道广泛使用的是早强砂浆药包全粘结锚杆。锚杆由螺纹钢筋截取而成。一）锚杆加工质量检查1、锚杆材料a、抗拉强度b、延展性和弹性2、杆体规格a、直径、长度b、有无弯曲、缩径现象3、加工质量a、杆尾丝纹是否偏心、断丝b、与螺母、垫板配合适度二）锚杆安装检查1、锚杆位置。允许孔位偏差15毫米，系统锚杆检查时应注意间距和排距的尺量2、锚杆方向。局部锚杆钻孔方向以串过岩层不利组合结构面为宜；系统锚杆钻孔方向尽量垂直围岩壁面，兼顾尽可能的多穿过岩层主要结构面3、钻孔质量。砂浆锚杆的钻