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隧道襯砌質(zhì)量檢測與雷達(dá)探測技術(shù)應(yīng)用
更新時(shí)間:2021-04-10 17:51
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隧道施工中的地質(zhì)、水文情況復(fù)雜,不可預(yù)見因素較多,且其主體部分為隱蔽工程,工程質(zhì)量檢測較為困難。襯砌施工質(zhì)量的檢測是隧道工程質(zhì)量控制的重要環(huán)節(jié)。襯砌施工完成后,以常規(guī)手段無法進(jìn)行檢驗(yàn),開挖檢測又會(huì)對(duì)防水、支護(hù)系統(tǒng)造成損傷。探地雷達(dá)可以透視隧道襯砌與巖層,測出施工質(zhì)量檢驗(yàn)所需的數(shù)據(jù)。目前,該項(xiàng)技術(shù)在一些隧道工程中進(jìn)行了實(shí)際應(yīng)用,取得了較為理想的效果。
  一、隧道襯砌施工中最為常見的質(zhì)量缺陷
 ?。保斩?。一是在開挖中,由于發(fā)生超挖、洞頂洞壁塌落等問題,造成圍巖表面的凹陷。按規(guī)定應(yīng)以混凝土進(jìn)行回填,但有時(shí)施工單位為了節(jié)省材料和人工,用片石、竹片等填塞,表面再噴以噴射混凝土,由于回填不密實(shí)而形成空洞。二是在二次襯砌模筑混凝土施工時(shí),由于初襯表面凸凹不平和防水板不密貼的影響,會(huì)形成空洞。尤其在拱頂部位,由于混凝土在澆筑中振搗坍落,往往容易出現(xiàn)空洞。空洞的出現(xiàn)會(huì)造成襯砌結(jié)構(gòu)不能有效密貼圍巖形成共同承載的結(jié)構(gòu),從而加大襯砌結(jié)構(gòu)的荷載。在地下水發(fā)育的地區(qū),空洞中存水還會(huì)對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)形成侵蝕,在寒冷地區(qū)會(huì)造成凍害。
 ?。玻^桿、鋼拱架缺失。由于施工人員疏忽或?yàn)榻档驮靸r(jià)擅自減少錨桿、鋼拱架的用量。其危害是降低了支護(hù)、襯砌結(jié)構(gòu)的承載能力,容易發(fā)生塌方等事故,并且給業(yè)主造成經(jīng)濟(jì)損失。
 ?。常r砌厚度不足。由于開挖施工中存在欠挖現(xiàn)象,或圍巖松動(dòng)變形較大,超過了預(yù)留量,將造成隧道斷面尺寸減小。為保證隧道襯砌完工后的凈空,施工單位往往會(huì)減小襯砌的厚度。襯砌厚度不足會(huì)影響其承載能力,并且導(dǎo)致防滲水、抗凍能力的降低。
 ?。矗V炷临|(zhì)量缺陷。包括混凝土拌和、運(yùn)輸及澆筑振搗施工不當(dāng)造成的蜂窩、離析、混凝土不密實(shí)|來源|考試|大|等質(zhì)量缺陷。還有由于圍巖松動(dòng)變形等原因造成的襯砌裂縫等。這些質(zhì)量缺陷會(huì)降低襯砌結(jié)構(gòu)的承載能力,并且引發(fā)鋼筋銹蝕、漏水等病害。
  上述襯砌施工質(zhì)量缺陷如果不能被及時(shí)發(fā)現(xiàn)并進(jìn)行處理,都會(huì)給隧道的運(yùn)營埋下安全隱患,產(chǎn)生病害,增加養(yǎng)護(hù)工作困難,降低隧道的使用性能,減少使用壽命。因此,我們需要采用雷達(dá)探測技術(shù)這一有效的檢測措施,及早發(fā)現(xiàn)施工質(zhì)量缺陷,并進(jìn)行處理,以保證隧道的施工質(zhì)量達(dá)到要求。
  二、雷達(dá)探測技術(shù)的原理
  雷達(dá)探測系統(tǒng)由發(fā)射天線、接收天線和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)組成。發(fā)射天線將脈沖雷達(dá)波送入被測物體中雷達(dá)波能夠在不同介質(zhì)的層面發(fā)生反射與折射,接收天線接收不同介質(zhì)的界面反射的雷達(dá)波,雷達(dá)波在不同的介質(zhì)中有不同的波速,通過測取反射雷達(dá)波的波速即可區(qū)分不同的介質(zhì),判定介質(zhì)界面的情況。據(jù)此,可進(jìn)行隧道襯砌內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探測,檢測空洞、混凝土厚度及施工質(zhì)量、錨桿拱架數(shù)量等項(xiàng)目。具體應(yīng)用如下:
  在進(jìn)行隧道襯砌的檢測時(shí),將雷達(dá)的發(fā)射天線和接收天線均密貼在襯砌的表面,天線的發(fā)射的雷達(dá)波進(jìn)入襯砌層,能夠穿透混凝土、防水板、圍巖等各類介質(zhì),并在襯砌混凝土與鋼筋、鋼拱架、防水板、及圍巖表面的分界面以及不同襯砌層的分界面和襯砌裂縫開裂面、襯砌背后空洞界面上產(chǎn)生反射。反射波被接收天線接收,將數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)采集及分析系統(tǒng),測出雷達(dá)波的入射、反射雙向走時(shí),并計(jì)算出發(fā)射波行走路程長度,即可得到反射面的距離。由此,可判定出各介質(zhì)的分界面的存在及其位置。
  三、隧道襯砌雷達(dá)檢測的具體技術(shù)方法
  1.布置測線。在隧道襯砌檢察的重要部位布置測線,雷達(dá)天線沿著測線滑動(dòng)檢測。如檢測襯砌背后空洞,可在最容易出現(xiàn)空洞的拱頂布置測線。如檢測襯砌混凝土質(zhì)量,可選在內(nèi)力彎矩最大的部位,如拱腳等處。
 ?。玻畠x器參數(shù)選擇和標(biāo)定。不同波長和頻率的雷達(dá)波的穿透深度和分辨率不一樣。高頻天線可發(fā)射高頻雷達(dá)波,其分辨率高,但穿透深度小。低頻天線發(fā)射的雷達(dá)波頻率低,分辨率低,但是穿透深度大。因此,要根據(jù)檢測目的選取對(duì)應(yīng)不同頻率雷達(dá)波的天線。對(duì)于二襯的檢測可采用低頻的雷達(dá)波,對(duì)于初次襯砌及圍巖狀態(tài)的檢測要選擇頻率稍高些的雷達(dá)波。
  選定頻率后,要對(duì)儀器進(jìn)行標(biāo)定。在現(xiàn)場狀況下測取雷達(dá)波在各種主要介質(zhì)如混凝土、圍巖中的波速、介電常數(shù)。
 ?。常F(xiàn)場測試。在檢測時(shí),應(yīng)將雷達(dá)的發(fā)射、接收天線與隧道襯砌的表面密貼,并沿著測線勻速滑動(dòng)??蛇x用隧道施工的車輛或可沿軌道滑動(dòng)的工作平臺(tái)作為儀器的支架,將天線舉起密貼在襯砌上,沿著測線勻速滑動(dòng)。
 ?。矗?dāng)?shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)分析需要專業(yè)人員進(jìn)行操作。對(duì)原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,制成雷達(dá)時(shí)|來源|考試|大|間剖面圖,然后根據(jù)現(xiàn)場的記錄,標(biāo)示隧道名稱、測線、里程樁號(hào);再參考設(shè)計(jì)圖紙和地質(zhì)資料在雷達(dá)時(shí)間剖面圖上判釋出襯砌界面、空洞、鋼拱架、圍巖等信息;最后出具雷達(dá)檢測報(bào)告,對(duì)發(fā)現(xiàn)的異常情況進(jìn)行描述。
  總之,襯砌的雷達(dá)檢測是保證隧道施工質(zhì)量的有效質(zhì)量控制檢測方法。建議在初次襯砌、二次襯砌完工后分別進(jìn)行一次檢測,以保證檢測的精度,而且便于盡早發(fā)現(xiàn)問題,及時(shí)進(jìn)行處理。 來
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