隧道工程试验检测技术

Chang’anUniversityPage1隧道工程试验检测技术———阳光心语Chang’anUniversityPage2隧道总体施工常规程序Chang’anUniversityPage3隧道工程试验检测技术第一章总论第二章超前支护与预加固围岩施工质量检测第三章开挖质量检测第四章初期支护施工质量检测第五章防排水材料及施工质量检测第六章施工监控量测第七章混凝土衬砌质量检测第八章通风检测第九章照明检测本课程的安排Chang’anUniversityPage4第一章总论Chang’anUniversityPage5本章主要内容1.公路隧道的特点2.隧道施工的技术特性3.公路隧道常见的质量问题4.出现主要质量问题的原因分析5.隧道施工质量控制的理念Chang’anUniversityPage61.公路隧道的特点断面大形状扁平需要通风照明防水要求高Chang’anUniversityPage72.隧道施工的技术特性隐蔽性大；作业的循环性强；作业空间有限；作业的综合性；施工是动态的，施工过程的力学动态是变化的，围岩的物理力学性质也是变化的；作业环境恶劣；作业的风险性大。Chang’anUniversityPage83.公路隧道常见的质量问题衬砌后空洞大变形（限界受侵）通风不良衬砌裂缝照明不足渗漏水常见问题Chang’anUniversityPage9大变形Chang’anUniversityPage10衬砌裂缝Chang’anUniversityPage11渗漏水Chang’anUniversityPage124.出现主要质量问题的原因分析在施工中没有牢固树立“保护围岩、爱护围岩”的观点和理念；不能有效地控制对遗留围岩的损伤和松弛；“重外美、轻内实”，结构存在隐患。如：衬砌背后充填不密实，甚至留有空洞；衬砌厚度不足，有的严重不足；衬砌初期开裂普遍存在；基底处理不彻底，运营不久出现翻浆冒泥现象等；地下水处理始终是薄弱环节，防水质量欠佳，渗水、漏水现象时有发生；Chang’anUniversityPage13环境意识薄弱，洞内施工作业环境欠佳，减少对周边环境和结构物影响的措施不力；施工阶段的工程质量的检测体制不完善，更为重要的是缺乏有效的检测手段和方法；没有真正地实现动态施工和施工管理。Chang’anUniversityPage145.隧道施工质量控制的理念爱护围岩内实外美重视环境动态施工Chang’anUniversityPage15（1）爱护围岩：一层含义是不损伤或少损伤遗留围岩的固有支护能力，这可以通过采用机械开挖技术和控制爆破技术予以解决。一层含义是通过各种手段和方法增强围岩的自支护能力，如采用支护技术、加固或予加固技术以及各种辅助施工技术等。这些技术形成了隧道施工的核心技术。Chang’anUniversityPage16（2）内实外美：关键是内实。而内实的关键就是要作到“四密实（贴）”，即：二衬混凝土密实；喷混凝土密实；喷混凝土与围岩密实（贴）；二次衬砌与初期支护密实（贴）。Chang’anUniversityPage17（3）重视环境：也有2层含义：一层含义是指内部环境，即施工作业环境，一层是对外部环境即对周边环境的影响。Chang’anUniversityPage18（4）动态施工是指：隧道施工过程中的地质条件是不断变化的；其力学动态也是不断变化的。因此，施工过程就不可能是一成不变的。我们在施工过程中采用的各种施工方法和技术都是为了适应这种“动态”变化的。因此，隧道施工的各种决策都要在施工阶段的地质技术、施工阶段的量测技术和施工阶段的质量控制技术的基础上进行管理。这也就是动态施工的基本含义。Chang’anUniversityPage19隧道检测技术之内容材料施工环境6.公路隧道检测技术的内容施工质量检测施工监控量测施工环境检测运营环境检测Chang’anUniversityPage20第二章超前支护与预加固围岩施工质量检测Chang’anUniversityPage21本章主要内容1.超前支护与预加固围岩的主要措施2.材料检测3.施工检测Chang’anUniversityPage221.超前支护与预加固围岩的主要措施超前深孔围幕注浆超前小导管注浆注浆加固围岩和堵水超前管棚超前锚杆或小导管Chang’anUniversityPage23超前锚杆超前锚杆是沿开挖轮廓线，以稍大的外插角，向开挖面前方安装锚杆，形成对前方围岩的预锚固，在提前形成的围岩锚固圈的保护下进行开挖等作业。超前锚杆Chang’anUniversityPage24a)棚管的环向布置b)管棚钢管纵向错接c)钢管端部横向联接管棚是利用钢拱架沿开挖轮廓线以较小的外插角、向开挖面前方打入钢管或钢插板构成的棚架来形成对开挖面前方围岩的预支护。管棚Chang’anUniversityPage25Chang’anUniversityPage26超前小导管注浆超前小导管注浆是沿坑道周边向前方围岩内打入带孔小导管，并通过小导管向围岩压注起胶结作用的浆液，待浆液硬化后，坑道周围岩体就形成了有一定厚度的加固圈。在此加固圈的保护下即可安全地进行开挖等作业。特点：浆液被压注到岩体裂隙中并硬化后，不仅将岩块或颗粒胶结为整体起到了加固作用，而且填塞了裂隙，阻隔了地下水向坑道渗流的通道，起到了堵水作用。适用于一般软弱破碎围岩，也适用于地下水丰富的软弱破碎围岩。Chang’anUniversityPage27b)注浆半径及孔距选择a40cmrrb(取30cm)钻孔15oa)超前小导管布置小导管钢支撑0.2m3.5~6.0mc)小导管全图管箍(φ6钢筋加焊)出浆孔1.5m不钻孔0.2mφ25~35mm有缝钢管Chang’anUniversityPage28Chang’anUniversityPage29超前深孔围幕注浆正洞平行导坑(c)平导超前注浆正注浆区域已注浆区域(a)洞内超前注浆(b)地表超前注浆Chang’anUniversityPage30力学计算法工程经验法检测内容材料检测施工检测Chang’anUniversityPage31（1）杆体材料（超前锚杆、小导管、管棚）检验内容：杆体材质、型号、品种、规格以及各部件质量和技术性能（直径、长度、均匀度等）抗拉强度和稳定性等。2.材料检测Chang’anUniversityPage32（2）注浆材料浆液的稳定性好，在常温、常压下较长时间存放不改变其基本性质，不发生强烈的化学反应。浆液粘度低、稳定性好、可注性强，能注入到细小裂缝或粉细砂层中。浆液的胶凝时间在一定时间内可调，并能准确地控制。浆液无毒、无臭、不污染环境、对人体无害，属非易燃易爆品。Chang’anUniversityPage33浆液对注浆设备、管路、混凝土建（构）筑物及橡胶制品无腐蚀性，并能容易清洗。浆液固化时无收缩现象，固化后与岩土体、混凝土等有一定的粘接性。结石体有一定的抗拉抗拉强度，不龟裂，抗渗性能、防冲刷性及耐老化性能好，能长期耐酸、碱、盐、生物细菌等腐蚀，并且不受温度、湿度变化的影响。材料来源丰富，价格低廉。注浆配制方便，操作简便。Chang’anUniversityPage34浆液性能名称粘度(mPa.s)可能注入的最小粒径(mm)——渗透能力胶凝时间渗透系数(cm/s)结石体抗压强度(MPa)纯水泥浆15~140s1.112~24h10-1~10-35.0~25.0水泥加添加剂6~15h水泥－水玻璃十几秒～十几分钟10-2~10-35.0~20.0水玻璃类3~40.1瞬间～几十分钟10-23.0铬木素类3~40.03十几秒～几十分钟10-3~10-50.4~2.0脲醛树脂类5~60.06十几秒～几十分钟10-32.0~8.0丙烯酰酸类1~20.01十几秒～几十分钟10-5~10-60.4~0.6聚氨脂类几十～几百厘泊0.03十几秒～几十分钟10-4~10-66.0~10.0注浆材料的主要性能指标Chang’anUniversityPage353.施工检测（1）超前锚杆(或钢管)基本要求：超前锚杆与隧道轴线外插角宜为5－10度。长度应大于循环进尺，一般为3～5m；锚杆或钢管与钢架支撑配合使用时，应从钢架腹部穿过，尾端与钢架焊接；锚杆插入孔内的长度不得短于设计长度的95%；锚杆搭接长度不应小于1m。Chang’anUniversityPage36实测项目：项次检查项目规定值或允许偏差检查方法和频率1长度(m)不小于设计尺量：检查锚杆数的10%2孔位(mm)±50尺量：检查锚杆数的10%3钻孔深度(mm)±50尺量：检查锚杆数的10%4孔径(mm)大于锚杆杆体直径±15大于钢管杆体直径±20尺量：检查锚杆数的10%Chang’anUniversityPage37（2）注浆效果检查1.分析法分析注浆记录，查看每个孔的注浆压力、注浆量是否达到设计要求；注浆过程中露浆、跑浆是否严重，从而以浆液注入量估算浆液扩散半径，分析是否与设计相符。2.检查孔法用地质钻机按设计孔位和角度钻检查孔，提取岩芯进行鉴定。3.声波探测法用声波探测仪测量注浆前后岩体声速、振幅及衰减系数等来判断注浆效果。Chang’anUniversityPage38第三章开挖质量检测Chang’anUniversityPage39隧道开挖质量检测评定主要包含两方面内容：一是检测开挖断面的规整度（一般通过目测）；二是超欠挖量测与控制（需要实测分析）。Chang’anUniversityPage40本章主要内容开挖质量标准爆破控制超欠挖测定方法一点说明Chang’anUniversityPage411.开挖质量标准当岩层完整，岩石抗压强度大于30MPa，并确认不影响结构稳定和强度时，允许岩石个别突出部分欠挖（每1.0m2内不大于0.1m2），但隆起量不得大于5cm，拱、墙角以上1.0m内断面严禁欠挖。Chang’anUniversityPage42开挖围岩条件类部位别硬岩，一般相当于I级围岩(cm)中硬岩，软岩(相当于II~IV级围岩)(cm)破碎松散岩石及土质，相当于V~VI级围岩(一般不需爆破开挖)(cm)拱部平均10，最大20平均15，最大20平均10，最大15边墙、仰拱、隧底平均10平均10平均10隧道允许超挖值Chang’anUniversityPage432.爆破控制（1）必须采用控制爆破（光面爆破、预裂爆破等），通过工程类比和现场实验，优化爆破参数设计；（2）在满足技术经济要求的情况下，应优先考虑采取操作简单、且精度高、有良好性能的钻孔机械、测量放线仪器、断面检测仪器以及爆破器材等；（3）应严格控制断面的测量放线精度，特别是要避免随意放大或缩小断面的现象；（4）必须严格控制钻孔精度，重点是控制周边眼的外插角、开口误差以及炮眼在断面分布的均匀性；Chang’anUniversityPage44（5）必须严格控制重要爆破作业质量，特别是要控制装药量，并保证正确的起爆顺序；（6）必须做到及时检测和及时反馈；（7）必须强化施工组织管理、推行作业标准化、并经常加强作业人员文化和责任心的教育等。Chang’anUniversityPage45Chang’anUniversityPage463.超欠挖测定方法Chang’anUniversityPage471.以内模为参照物直接测量法2.使用激光束的方法3.使用投影机的方法4.三维近景摄影法5.直角坐标法利用激光打点仪照准开挖壁面各变化点,用经纬仪测出各点的水平角和竖直角,利用立体几何的原理,计算出各测点距坐标原点的纵横坐标,按比例画出图形量测断面的方法直接量测开挖面断面积的方法以内模为参照物，用直尺直接测量超欠挖量在隧道内设置摄影站,采用三维近景方法获取立体像对,在室内利用立体测图仪进行定向和描绘,得出实际开挖轮廓线非接触观测法6.极坐标法（断面仪法）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)依次一一测定仪器旋转中心与实际开挖轮廓线的交