隧道工程试验检测技术四

长安大学公路学院王亚琼200602隧道工程试验检测技术四长安大学2006年2月§4初期支护施工质量检测初期支护：隧道开挖后，除围岩完全能够自承而无须支护以外，在围岩稳定能力不足时，则须加以支护才能使其进入稳定状态，称为初期支护。初期支护质量检测包含：锚杆、喷射混凝土、钢拱架。一、锚杆1、锚杆作用原理①“悬吊”作用。所谓“悬吊”作用是指为防止个别危岩的掉落或滑落，用锚杆将其同稳定围岩联结起来，悬吊作用主要表现的加固局部失稳的岩体。②提高层间摩阻力，形成“组合梁”；对于水平或缓倾斜的层状围岩，用锚杆群能把数层岩层连在一起，增大层理间摩阻力，从结构力学观点看就是形成“组合梁”③加固围岩；由于锚杆的加固作用，使围岩中，尤其是松动区中的节理裂隙，破裂面等得以联结，因而增长了锚固区围岩的强度（即c、值）；锚杆将节理发育的岩体和松动围岩形成整体，成为隧道外围的道“加固带”2、锚杆质量检测锚杆质量检测包括加工质量、安装尺寸、拉拔力试验、砂浆锚杆注满度等。①安装尺寸检查锚杆位置；孔位偏差±15mm；孔深偏差±50mm；孔径大小＞15mm。②锚杆拉拔力试验（拉拔力指锚杆能承受的最大拉力）锚杆拉力试验不是检验锚杆的安装质量，而是检验该类围岩能否用锚杆加固⑴拉拔力设备：中空千斤顶、手动油压泵、油压表、千分表⑵测试方法⑶注意事项：a、防偏心；b、匀加压（10KN/min）；c、尽量不做破坏性试验；d、安全⑷试验要求a、按锚杆数1％且不小于3根；b、F≥F设；c、Fi≥0.9F设③砂浆锚杆注满度检测Thurner原理：为了检查锚杆周围的砂浆是否均匀、密实。1978年，瑞典的H.Thurner提出测超声能量损耗来判定砂浆、灌注质量的好坏。在锚杆体外端发射一个超声波脉冲，它沿杆体钢筋以管道波形式传播，到达钢筋底端反射，在杆体外端可接收此反射波。如果钢筋外密实、饱满地由水泥砂浆握裹，砂浆又与周围岩体粘结，则超声波在传播过程中，不断从钢筋通过水泥砂浆向岩体扩散，能量损失很大，在杆体外端测得的反射波振幅很小，甚至测不到；如果无砂浆握裹，仅是一根空杆，则超声波仅在钢筋中传播，能量损失不大，接收到的反向波振幅则较大；如果握裹砂浆不密实，中间有空洞或缺失，则得到的反射波振幅的大小介于前二者之间。由此，可以根据反射波振幅大小判定水泥砂浆的饱满程度。④在什么情况下采用锚杆在不连续围岩中要横切不连续面时设置；在连续性围岩中位移差较大时，可设置锚杆；锚杆和围岩间要有适当的锚杆力。二、喷射混凝土1、喷射混凝土作用原理①支承围岩由于喷层能与围岩密贴和粘结并给围岩表面以抗力和剪力，从而使围岩处于三向受力的有利状态，此外喷层本身的抗冲能阻止不稳块体的塌滑。②卸载作用由于喷层属柔性，能有控制地使围岩在不出现有害变形的前提下，进入一定程度的塑性，从而使围岩“卸载”。③填平补强围岩喷射混凝土可射入围岩张开的裂隙，填充有凹穴，使裂隙分割的岩块层面粘联在一起，保持岩块间的咬合、镶嵌作用，提高其间的粘结力摩阻力，有利于防止围岩松动，并避免或缓和围岩应力集中。④覆盖围岩表示（封闭作用）喷层直接粘贴表面，形成防风化和止水的防护层，并阻止节理裂隙中充填物流失。⑤分配外力通过喷层把外力传给锚杆、网架等，使支护结构受力均匀分担。2、检测项目及方法㈠检测项目①强度：（压、拉、剪、劳、粘）相互关联，喷射砼抗压强度是表示其物理力学性能及耐久性的一个综合指标。故一般只检测抗压强度及粘结强度。②厚度：（100mm～300mm）之间③粉尘、回弹检查㈡强度及厚度的检测方法⑴抗压强度试验方法①喷大板切割法——简单不准确②凿方切割法——可靠太麻烦⑵喷射砼与围岩粘性强度试验试块制作方法：①成型试验法；用劈裂法进行试验②直接拉拔法。⑶厚度①凿孔：喷射8h以内，用短杆将孔凿出，厚度不足时可及时补喷。②激光断面仪③地质雷达（三）质量评判：10组以下用非数理统计方法求Rn≥1.15RRmin≥0.95R10组以上用数理统计方法求代表值Rn-K1Sn≥0.9RRmin≥K2R三、钢支撑1、钢支撑的型式支撑型式优点缺点钢支撑1架立后能立即承载，充分发挥其力学作用；2加工比较容易，但需较大的加工设备；3安装及构件连接比较简洁、方便1背后的混凝土不易填充密实，留有空隙；2质量大，架设安装困难；3钢支撑的变形与混凝土变形不协调，混凝土易开裂钢格栅1格栅必须与混凝土配合才能充分发挥其力学作用；2加工比较容易，且不需要大型加工设备；3质量小，易于安装1喷射混凝土完全包裹格栅，整体性好，背后不易留下空隙；2架立后不能立即承载，初期作用小；3在围岩变形大的场合，不能有效地控制围岩的变形2、钢支撑的检测⑴加工质量检测：①尺寸；②强度、刚度；③焊接；⑵安装质量检测：①安装尺寸；②倾斜度；③连接与固定；3、钢支撑与锚喷支护的区别区别在于作用机理不同钢支撑是依靠“被动支撑”来维护围岩稳定传统的支护方式锚喷支护则依赖“主动加固”来保持围岩稳定现代的支护方式锚喷支护中锚杆和喷射混凝土两者是相互依存的关系，在某些情况下可能是以其中的一种为主，另一种为辅；在大多数情况下两者应并重。而我们在施工过程中往往会出现“重喷轻锚”的不正确观点，在某些情况下（如大跨度洞室，层状顶板或软弱围岩等情况），锚杆起着主要作用。若不加锚杆光靠喷层往往难以解决问题，在这种情况下，设计上应“以锚为主，锚喷结合”。在实际的施工过程中，经常会出现“长锚短打”、“厚喷减薄”的情况，因此应加强施工期间锚喷支护的质量检测。四、初期支护及二衬背后的检测1、检测方法：地质雷达法2、检测内容：①支护、衬砌厚度②背部回填的密实度③背后的空洞④内部的钢架、钢筋分布3、地质雷达检测原理：地质雷达探测是根据电磁波在不同电性介质里传播时其波形特征发生改变，进而推测介质分布情况。介质的电性特征是指介质的介电常数，电导率和衰减系数。4、现场测线布置现场测线一般以纵向为主，环向为辅，纵向测线有3测线、5测线、7测线等。环向测线一般以点测为主。楚雄上行线下行线中导洞图1雷达测线布置示意图雷达测线雷达测线图1雷达测线布置示意图中导洞上行线下行线安宁