隧道施工过程中存在的质量问题及检测技术

隧道施工过程中存在的质量问题及检测技术

二零一三年七月

讲授人：刘红生

讲授内容1、隧道工程质量检测的目的和意义2、隧道施工中存在的质量问题3、隧道运营过程中的土建结构病害类型4、隧道衬砌质量及病害检测技术1、隧道工程质量检测的目的和意义

1.1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③隧道运营过程中土建结构安全评估的重要环节1.2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推动隧道施工技术进步⑤提高养护水平⑥及时了解隧道运营过程中土建结构的安全性2、隧道施工中存在的质量问题2.1洞身开挖

2.2工字钢以及钢格栅

2.3锚杆

2.4喷射混凝土

2.5仰拱2.1洞身开挖

1.暗洞开挖欠挖，导致断面尺寸不足，挖方量直接就少了。

2.超挖不按要求回填，超挖回填片石更有甚者有编织袋装洞碴回填。

3.开挖过程中设计的预留沉降量一点都没有开挖，到二次衬砌时到处是欠挖。

4.加大进尺。可增大一次开挖长度，减小工序交接次数。

5.双侧壁导坑开挖变成了三台阶七步开挖,或者台阶法，变成全断面也有。

2.2工字钢以及钢格栅

工字钢

1.工字钢的间距一般设计为60cm，实际施工中能按间距80cm甚至更大进行施工。

2.同样的一种工字钢从b型换成a型，I20的变成I18。

3.工字钢长度不按照设计长度做，施工中经常存在工字钢的腿部悬空的现象。

4.工字钢有些是用两根粗钢筋做成，然后用混凝土喷上，外表看还以为是真的工字钢；

5.纵向连接钢筋能省就省，连接板就是从钢板上量一个大致尺寸，切割下来，大致位置钻个孔就算完成了，很少或没有橡胶垫板，象混凝土垫块一类的东西，走走形式，很少或基本没用过。图2.1工字钢有些是用两根钢筋做的

钢格栅

1.格栅加工制作粗糙，格栅架立的间距严重超标，连接筋搭接长度不够，降低安装和加工时间。

2.一榀钢架设计是拱顶拱墙7个单元，在实际施工存在由4个单元组成，还把连接板留在拱顶处，让受力最大的地方设成了接头，仰拱的钢架一般都较少。

3.间距超标，60cm的拉大成80cm，80cm的拉大成1.2m，1m的成了1.5m，还有用两根钢筋搭成个拱架的样子，然后喷射混凝土把没有做的格栅喷出来，看上去和真的一样。

4.钢架高度明显低于设计要求，相临两榀钢架就能差个十几厘米，预留变形量和施工误差成了其降低钢架的借口了，有的钢架为了焊接，倾斜度就能到5度，很难保证钢架的稳定性；

5.连接角钢设计是10/8#的，厚度8mm，实际就用6#的，厚度5mm，连接锚筋基本就没有，连墙角垫钢板也是被省了，就象是穿鞋没鞋底。2.3锚杆

1、加大间距，导致数量不够，锚杆能省就全省，不注浆，不按间距施工，只要看看掌子面不出事情就可以了。

2、锚杆长度不足，3.5m的锚杆甚至用80cm-100cm的来代替，先用冲击钻打上洞,然后用锚固剂锚住.主要是便于检查(设计一般是3.5米左右),更有在检查后再抽出换短锚杆的；

3、直径不足（小直径替换大直径），甚至有用跟φ6钢筋焊上一节φ22的锚杆插进去,检查了一看外面,锚杆一根根的很漂亮,其实里面猫腻很大；

4、使用不合格锚杆或者中空锚杆使用普通锚杆等等；

5.用锚固剂代替水泥沙浆；

6.孔洞打的不少,人能够到的地方深度也够，插入钢筋也差不多够长，可等检查完就给抽出来换了。

7.中空注浆锚杆不注浆，端部用水泥浆堵死，看上去像注满了，锚杆尾部折弯，拉拔试验时确保拉不出。

图2.2锚杆长度过短图2.3该设锚杆的地方实际未布设锚杆2.4喷射混凝土

1.喷砼湿喷设计采用湿喷，在实际过程中可能采用干喷，这是大干喷工艺，会有粉尘污染、回弹严重以及混凝土品质的不均匀等问题；

2.有用石粉代替水泥的,速凝剂不舍得放的；

3.不按照配合比施工，喷射砼中不加粗骨料的，砼拌和时私自调整配合比,相对增加石子、砂的用量,减少水泥用量，从而节省成本。

4.在工字钢内侧贴上石棉瓦,

面上喷一层混凝土，里面是空心,喷混凝土厚度不够,与设计相差太远,塌腔空洞用石棉瓦遮盖不注浆。

5.纤维喷射混凝土纤维不是拌的，是洒在拌好的料上。

6.初支混凝土喷射砼强度也不足；

图4.4超挖地段在工字钢内侧贴上石棉瓦2.5仰拱

1.仰拱填充与仰拱同时施工；

2.仰拱半幅施工，没有仰拱栈桥。

3.需打仰拱的不打仰拱，即使做了仰拱，也是欠挖严重，混凝土不按照配合比施工，有的直接用片石混凝土代替了；

4.监理抽检完了，把仰拱下的工字钢再割掉的都有；

5.仰拱的钢筋混凝土打成片石混凝土的或着用喷射混凝土回弹下来的混凝土填充的都有,再用砂浆抹面跟真的似的,不注意还真看不出来。

6.底板钢筋直接不放，也有放好让监理检查，过后直接撤走。3、隧道运营过程中的土建结构病害类型3.1隧道渗漏水

3.2衬砌裂损3.1隧道渗漏水

隧道衬砌渗漏水衬砌周围积水隧道路面冒水3.1.1衬砌渗漏水

隧道衬砌渗漏水发生的主要原因是隧道的排水系统遭到了阻塞且隧道衬砌出现了裂缝。按渗漏发生的部位分为：拱部有渗水、滴水、漏水成线和成股射流四种，边墙有渗水、淌水两种，少数有涌水灾害。其主要危害：隧道渗水对隧道稳定、洞内设施、行车安全、地面建筑和隧道周围水环境产生诸多不利影响甚至威胁。

图3.1某隧道内发生透水事现场

图3.2隧道在运营过程中拱顶地下水呈喷射状3.1.2衬砌周围积水

隧道施工过程中发生了塌方或超挖现象严重，然而回填不密实，同时隧道开挖影响了原来地下水的排泄途径，这些不密实的地方就成为了地下水的贮存空间。其主要危害：水压过大时会导致衬砌破裂；软化围岩，从而加大衬砌压力，导致衬砌破裂；膨胀性围岩体积膨胀，导致衬砌破裂；寒冷地区引发冻胀病害图3.3某隧道俊左线拱糕顶积水绵雷达图3.嘴1.陷3隧道路找面冒水对于路妙面行车拆道冒水火，一方苗面隧底挨围岩含脆水量大偶、水压揉较高，内另一方把面是路猴面以下本隧底结民构（仰底拱填充改和仰拱料结构）炮松散，方透水性窝强，排雁水能力全差，导裳致地下母水容易池渗入而散无法排物出。路面探冒水烈会冲柿毁路炼面，睬同时贡对隧捆道路垦面的杰结构底稳定签性造雀成不屋良影译响，忆产生撑不均素匀沉通降，喂从而残影响梅行车添安全嘴；图3.4某运营晶隧道路绞面渗漏灰水图3.蓬5某隧弦道道侦路面景渗水孝引起符的交重通事旱故3.御2衬砌裂析损造成脆衬砌棕裂损步的主略要原拾因为敌：由腔于衬档砌混术凝土稻施工侍质量慕不佳邀，出隆现离屋析、夏气泡钻、麻贷面、妨不密颈实等涛缺陷手，导介致承芬载能减力不瓜满足绣要求袍，引陈起衬甚砌开柴裂；厅由于驻隧道葵施工善质量斧不佳请，导蜡致衬设砌厚四度不狮足、榨初期哨支护啊与二庙次衬待砌不朋密贴掀等问全题，以引起呆衬砌迹结构停受力近特性胁不良破，最断终引广起衬默砌开虎裂。膏受地伐下水冷影响倦，隧败道基态底软咳化，异导致魄隧道兆结构算出现堆沉陷附、底投鼓或吼收敛减等变帮形现政象，粪由于苏混凝眼土结警构变信形而园导致纪衬砌旦裂损附。图3.6某隧乱道左奥拱腰圣裂缝4、隧序道衬乌砌质宏量及哈病害档检测障技术4.1隧道谈衬砌筐质量包检测崇技术4.2隧道运乞营过程愉中土建芦结构病煤害检测姓技术4.锅1隧道棒衬砌悔质量赶检测序号检测项目检测设备1喷射砼厚度、初衬与围岩的接触情况探地雷达2初期支护钢支撑的数量及分布探地雷达3锚杆的长度、砂浆饱满度锚杆质量检测仪4锚杆拉拔力锚杆拉拔计5初期支护轮廓线激光断面仪6喷射混凝土抗压强度钻孔取芯机、万能试验机7二衬厚度、二衬及与初衬接触的情况探地雷达8二衬混凝土抗压强度回弹仪9二衬钢筋保护层厚度探地雷达、钢筋位置测定仪表4.韵1隧道衬亦砌质量手检测项宫目及检衬测设备怒一览表4.1袄.1隧道退衬砌代质量敲检测利用探需地雷达壳对初衬流和二衬榴的厚度净、围岩泪与初衬莫、初衬辛与围岩丸的胶结及情况以蒙及初衬失钢拱架僻数量及闪间距、Ⅳ、Ⅴ级围菌岩钢少筋保廊护层糠厚度休进行连检测卖。（1）仪器碎设备现场测夕试采可幸以用美致国SI除R型探地耽雷达、善瑞典的MAL盖A探地伞雷达幕、意散大利RIS探地哈雷达欧以及闸中国锦的LTD雷达念，天翠线采小用90拍0M努Hz、50窜0M挠Hz、400冠MHz的屏蔽尸天线。倡检测时伸，天线蛮紧贴隧词道衬砌套表面，篮沿测线档滑动，找由雷达控主机高禾速发射廉电磁脉讯冲，快之速连续定采集。图4.丸1灶SI桶R-绪20型地质呆雷达图4.2涨M抬ALA探地雷澡达（2）原理探地宵雷达旁技术泥检测煤隧道似衬砌翅质量秩的原尿理是扫利用冷高频申电磁并波（威主频珠为数南百兆喜赫兹纠）以拴宽频撇带短赢脉冲疾的形禽式，候在隧帖道衬挂砌面妻通过狐发射犹天线膀传播也到隧扔道衬貌砌内讲，经区过不坦同的镰层面烘（或末目的凭体）奶反射宁后返旁回至泼衬砌席面，失被接佣收天盗线所县接收烫，并样将接闹收到恰的信栏号经泼过数封字处游理，云形成氏直观研的图焦象显如示出卖来，刮这些礼数字批信号则和图镰象同驼时储困存在歪雷达巩主机方中，古再将遗雷达辞主机颤中的性数据缴传输饮到计庆算机缺中，吗利用称计算奋机对借接收炼到的削信号葛进行辱分析哗、处懂理，鸭从而哨判断怒隧道摧衬砌骑的质系量。（3）测线淹布置分离式强隧道单阀洞在隧就道的拱边顶、左狂右拱腰遵及左右出边墙各陆布置1条测线偿，共布暂置5条测止线，翠即1＃～5＃测顷线（且见图4.3）。笋由于耽隧道况内进盲行施游工、肺局部谁存在闸障碍怕物，闪实际周测线狡存在念一定厅误差庙。图4.3探地设雷达退法检禽测测扑线布束置图（4）资捡料解红译图4.4探地雷犯达数据烈处理及你解释流剃程图（5）评价炎标准⒈喷射南混凝捡土①喷发层厚运度：绞平均纱厚度可≥设尺计厚费度；护检查挑点的60%备≥设计厚志度；最薯小厚度扶≥0.遭5设计厚版度，且谱≥50杂mm；②空洞惨检测纸：无空款洞，无俗杂物厨；⒉二衬矛混凝土①衬浮砌厚雅度:不少甘于设搁计值毕。②拱墙竟背后的番空隙必于须回填肥密实荒。⒊钢支亦撑安装间骑距：50m洲m。4.二衬油混凝卵土钢榜筋间沾距主筋烘间距交：±10察mm。锚杆质咏量检测（1）原助理采用锚障杆质量倍检测仪走（图4.5）对糕锚杆竿的长蚁度、拨砂浆称饱满虽度进袍行检轰测。小锚杆灶质量炭检测教仪由城采集贪仪、留发射墨震源冒、检勿波器琴和分辩析处记理软搅件组馆成。幕发射低震源卫产生桂的弹锻性波宰，沿木着锚养杆传干播并怠向锚余杆周良围辐陪射能于量，述检波驴器检始测到震反射碎回波获，并帮由检祥测仪诉对信撕号进看行分场析与茶存储超。反雄射信洲号的废能量魄强度形和到维达时倾间取扑决于虑锚杆数周围粗或端堆部的燃灌浆婶状况哪。检朴测资名料依白据波踪蝶的反墨射信列号、盗频率枪、振厅幅等呈进行那处理词和分设析，德计算可出锚乎杆长蛛度、拒砂浆私密实减度及耐缺陷任位置构。对比餐分析裙端发毙端收罗或侧迟发侧饼收的铺波形携，避粉免将雾地层克结构刃的反浮射信晌号与恼锚杆赖底端墨或不值密实糊砂浆黎段的揪反射尾信号泻相混夫淆。梁对比厘分析疮实测穷锚杆平和试奸验锚抹杆的王波形泛信号梯、频输率特捆征，略判断感锚杆短的锚暂固质缩慧量。邮根据虚工程稠设计蕉要求爷确定亩评价于标准只，凡痛锚杆暖长度歪或砂盐浆密乳实度聪不满陷足要春求的哲均属称不合溉格。图4.尘5锚杆质订量检测浑仪（2）评僻价标获准①锚而杆插拒入孔绘内的轮长度洒不得弹短于狡设计喘长度嗽的95%。②砂浆猴锚杆和帖注浆锚尤杆的灌袋浆强度泥应不小仇于设计膨和规范辽要求，容锚杆孔恰内灌浆鼻密实饱不满，饱白满度不瘦少于75%。4.抱1.叉3锚杆拉岁拔力检选测（1）原堤理锚杆拉扁拔力测嗓试是为霸了解锚斤杆锚固谁围岩的仔作用和灰施工安幕装质量叉的检测。锚杆拉幼拔力指线锚杆能阁够承受轻的最大绸拉力，羡它是锚匙杆材料﹑加工和搭施工安导装质量始的综合勉反映，荡是锚杆添质量检校测的一奸项基本垒内容。赠锚杆拉兽拔试验配的常用任设备为委中空千造斤顶﹑手动油蛮压泵﹑油压表﹑千分拿表。图4.技6锚杆拉肠拔仪器（2）评价亦标准①28甚d拔力平俊均值≥吉设计值甩，最小话拔力≥0.9设计值姑。②按锚杆仆数1％做拔衬力试验烤，且不贺小于3根做俘拔力葱试验初期支炭护轮廓捎线检测（1）原芒理利用激目光断面酬仪（图4.哗7）对远隧道冷断面愁的尺缺寸进好行测佣量，格有效司控制永隧道晴的断凡面尺颤寸。经激光票断面舍仪法腹的测任量原员理为佛极坐热标法炉，是跃以某陶物理由方向州（如练水平穷方向苦）为汪起算傍方向统，按尺一定屈的间示距（庆角度轻或距滨离）免依次估测定堡仪器辛旋转斯中心凯与实鹿际开烈挖轮苦廓线副的交扫点之立间的增矢径宅（距罗离）谦及该哥矢径樱与水俘平方圆向的喉夹角孤，将博这些遵矢径秀端点脾依次完相连杏即可醋获得埋实际佳开挖施轮廓境线。辫通过像隧道臂洞内挤的施识工控翁制导态线可熄以获拜得断摆面仪馅的定众点定芦向数板据，胶在计妈算软拒件的渴帮助辽下自桑动完蓬成实主际开属挖轮钥廓线登与设木计轮蔬廓线平的空很间三效维匹屠配，抬最后蚊可以忙输出靠包括尾各测使点与闸相应穷设计抱开挖乔轮廓课线之青间的载超欠气挖值跑（距犬离、缸面积悦）的比图形断。图4.7锄BJS波D型激乓光断坐面仪（2）评价斜标准应严格岁控制欠斗挖。当盐石质坚声硬完整沉且岩石吗抗压强味度大于30通MP传a并确蜡认不顾影响凤衬砌们结构居稳定灯和强垃度时债，允叛许岩趟石个铁别凸是出部偿分(每1m2不大于0.1洗m2)凸入衬恰砌断面度，锚喷束支护时押凸入不在大于30m皇m，衬畅砌时寸不大恩于50m列m，拱俱脚、蚁墙脚尸以上lm内严禁份欠挖。表4.1洞身开厘控质量君标准初衬喷射射混凝因土强度懒检测（1）原延理喷射混总凝土强锯度测试明是采用炸万能试描验机对辞从混凝丛土中钻恼孔取出娃来的芯夸样进行严抗压强谋度试验扰，从而斥确定芯壳样的抗凶压强度糊。钻孔搬取芯是榜利用钻消机和人米造金刚缩慧石空心承薄壁钻趣头，从询结构混蝴凝土中恰钻取芯浴样以检鸭测混凝讲土的强饶度。该津方法是超一种直祸观、可且靠和准沃确的方抗法，但递对结构拼造成一忆定的损侍伤。（2）评琴价标饿准喷射缴混凝枯土强处度(MP卫a)：在锦合格搅标准贡内图4.8万能试对验机二衬丙混凝久土强阴度检达测（1）原论理衬砌斑混凝锣土强俯度采雷用回炒弹法住进行扯检测挖，回符弹法父的原秩理是挥：由蚕于混乳凝土裕的抗户压强挺度与移其表茎面硬救度之染间存陪在某么种相陈关关赚系，赔而回枕弹仪折的弹粥击锤牌被一估定的鸟弹力凉打击污在混颗凝土弟表面帝上，禽其回苹弹高眼度（片通过鉴回弹佳仪读碰得回壶弹值区）与苏混凝蛙土表简面硬霸度成私一定头的比逼例关挪系。茅因此白以回雹弹值拣反映翠混凝监土表蜡面硬躁度，晒根据满表面惑硬度将则可铺推求命混凝威土的绒抗压洽强度倒。（2）评色价标冶准混凝远土强轮度(M碑Pa票)：在合木格标准刮内图4.场9回弹阻仪4.驻1.切7钢筋保才护层厚读度检测(1)原理钢筋保虚护层厚况度可以捷采用探丝式地雷达疾也可以相采用钢垄筋位置密测定仪沃，探地鸣雷达原核理前面助已经介掠绍了，箭这里不家做介绍相。钢筋永位置悼测定劈燕仪属湖于工垄程检盗测仪给器，薪该仪游器可榜用于岛现有唇钢筋鉴混凝添土工不程及胸新建庸钢筋雀混凝底土结祝构施倘工质暴量的慌检验稠，可漆测定稠钢筋蜓的位衣置、穴走向伪及布马筋情婚况，演已知配钢筋怒直径锹检测预混凝召土保本护层逃的厚非度，谋未知稿直径剃时同戏时估引测钢贱筋的尘直径敢和保稳护层垒厚度渠。此耳外,也可镇对非基磁性节和非躬导电蜂介质克中的杠磁性棚体及失导电罗体进泄行探艺测，拐如墙杆体内赞的电啦缆、难水暖嚼管道冒的检阶测，啦更高款级的约还能谈图像自显示闸混凝鸟土结舍构内里部钢沸筋的字平面纤分布诵图和识剖面山分布奸图。图4.1银0集DJ既GW-其-2A钢筋位榴置测定躺仪（2）评刑价标蒙准①二衬把钢筋保赶护层厚诞度：满公足设计票要求；②钢支摄撑保护评层厚度尘：≥20炊m蹈m；③仰汉拱钢艺筋保粉护层爆厚度桑：摘≥50竭m贺m；④钢居筋网角保护油层厚纵度：贱≥10紧mm。4.2隧道土阁建结构般病害检丙测技术表4.2隧道翻土建扶结病熊害监市测类泉型检括测项圈目及妖检测象设备东一览琴表序号检测项目检测设备1二衬混凝土抗压强度回弹仪、非金属超声波测试仪2二衬混凝土裂缝裂缝观测仪、非金属超声波测试仪，卷尺、地质罗盘、量角器3二衬厚度、二衬及与初衬接触的情况

探地雷达4蜂窝、麻面等混凝土外部缺陷刻度放大镜、照相机、直尺5渗漏水水杯、水压测试系统、秒表、PH试纸4.朽2.愈1二衬盗混凝锤土抗祸压强网度检将测可以故采用箭回弹脊法、狼超声贝波法产、超街声——回弹法蚕，本节徒对后两余种方法欣的原理怒进行介激绍。(1)超声凑波法刚原理超声轧波在些混凝脾土中叶传播玻时，眯纵波俱波速牵的平舰方与现混凝滑土的挎弹性帖模量刃成正柜比，轮与混仇凝土良的密悟实度拣成反隙比，盼而混年凝土熄的强忧度又起与其瞧密度乎相关每，一疮般来藏说混输凝土树强度晴越高洪，超莫声波纪的速奏度和钉频率休也越贪高。剂因此议，根滑据超宗声波回在混匙凝土饲中传恭播速句度可绪推定累混凝转土的道强度络。图4.凭11超声帖波测毯试仪(2)超声—回弹艇综合强法原路理回弹值龄只反映暗混凝土督表层的毅情况，近而超声梁法也有材一定局圾限性，蛇如混凝昂土的干未湿程度网对波速锹就有影码响。采旱用综合电法则可泳以消除逗或减弱酱使用单殿一方法状时的某毯些缺陷姑，有较宾好的评武定效果丝式。我国19踢88年开蓝始实抹施《超声思回弹悔综合性法检耳测混乏凝土捎强度钱技术向规程》。4.陵2.柄2隧道冻混凝非土裂艺缝检扯测（1）用皮规卷尺测颜量裂缝馆的位置早（距洞服口、或惨所在的润里程桩秧号）（2）用出量角神器或缎罗盘于测量疮在裂乏缝起倡始端眉处裂版缝起稼始端青和终北端的简连线萄与起嫩拱线劲或墙售底线料的夹翁角。（3）用钢编卷尺测幅量裂缝腔的长度狡。（4）用裂窄缝观测放仪或游萝标卡尺苏观测裂继缝的宽择度。（5）用超炊声波测犁试仪器绞测试裂倒缝的深昆度。具体砌来说跑裂缝足的检弄查分协为两箱种方世法即装裂缝叶简易颂检查蒙和裂蔬缝变杏化检控查：①裂缝界简易检黎查：使折用简易山的测量财器具或搏方法，配查明裂狸缝形状要有无发困展变化检。图4.1农2所示为词四种简清易检查酷方法。图4.闻12裂缝废观测楼仪器图4.笋13裂印缝末简者易横检究查方范法a)砂浆扁毙饼；b)标记诱；C)裂缝萝测量拥计；d)标点②裂缝意变化讨检测醒：:主要窝针对旺裂缝幸的发礼展变增化进罪行连霉续观警测，摸可采蛮用电物阻丝韵应变袖型的版裂缝裂变形艺计进舒行测啊量，卖图4.1房诚4为裂渗缝变咱化检苦测示阵例。而由于澡季节娇的变嫂化雹，裂时缝宽现度会回随着槐混凝瞎土的感热胀醉冷缩湿而变蛾化，仙因此热宜连别续测联量1年以穷上的薄时间予，将才检查炉结果种按时口间顺负序记腐录整绒理，陷掌握旦裂缝孤发展库速度锅及其肿规律碌等。额检却查时厦间和榜周期抬可参晌考以虽下:周期:1次/月—设置虫后3个月内踏；1次/3个月—惰3个月哥后；当确