2021盾构隧道壁后注浆无损检测技术规程

盾构隧道壁后注浆无损检测技术规程目次1总则2术语和符号2.1术语2.2符号3基本规定3.1基本要求3.2检测项目3.3检测部位3.4检测数量4探地雷达法4.1一般规定4.2现场数据采集4.3数据处理与解释5声波法5.1一般规定5.2现场数据检测5.3数据处理与解释6检测结果的检查与评定6.1检测结果的检查6.2检测结果的评定附录A隧道壁后注浆无损检测报表格式附录B规范条文说明1总则1.0.1盾构隧道管片壁后注浆效果检测对同步注浆和二次注浆效果，进而控制地表沉降，保护盾构隧道、周边建(构)筑物及管线的安全具有重要意义。1.0.2利用探地雷达法(GPR)和声波法对管片注浆进行无损检测具有分辨率高、无损、速度快、操作简单、使用范围广等优点。1.0.3本规范适用于盾构隧道管片施工过程中注浆体的缺陷情况所进行的无损检测工作。1.0.4本规范一般性地规定了探地雷达法和声波法的检测技术指标、操作规程、数据采集与处理等内容。1.0.5执行本规范进行无损检测的单位须具备相应的资质。1.0.6从事盾构隧道管片壁后注浆检测除符合本规范外，尚应符合国家现行的有关标准规定。2术语和符号2.1术语2.1.1无损检测(Undestructivedetection)无破损性检测。2.1.2探地雷达法(GroundPenetratingRadarmethod)利用介质对电磁波的反射特性，对介质内部的构造和缺陷(或其他不均匀体)进行探测的方法。2.1.3声波法(Acousticalwavemethod)利用声波在介质中的传播特性及有关参数，对介质特征和内部的构造与缺陷进行探测的方法。2.1.4盾构法(Shieldmethod)是暗挖法施工中的一种全机械化施工方法，它是将盾构机械在地中推进，并拼装预制混凝土管片，形成隧道结构的一种机械化施工方法。2.1.5管片(Segment)隧道预制衬砌环的基本单元，管片的类型有钢筋混凝土管片，钢管片等。2.1.6壁后注浆(Backfillgrouting)用浆液填充隧道衬砌环与地层之间空隙的施工工艺。2.1.7介电常数(Dielectricconstant)在有外电场作用时，物质存储电荷能力的量度。是一个点上电位移和电场强度的比值。2.1.8相对介电常数(Relativedielectricconstant)介质相对于真空的介电常数。2.1.9采样率(Samplingrate)某发射频率范围的中心频率。2.1.10采样间隔(Samplinginterval)指相邻采样点间的时间间隔。2.1.11分辨率(Imageresolution)探地雷达的分辨率是指雷达分辨最小异常体的能力，可分为垂向分辨率和横向分辨率。2.1.12磁导率(Permeability)它表征介质在介质在磁场作用下产生磁感应能力的强弱。单位是(H/m)。2.1.13相对磁导率(Relativepermeability)在相等磁场强度H的情况下物体的磁通密度B与真空中的磁通密度B0之比。是一个无量纲的物理量。2.1.14电导率(Conductivity)是表征介质导电能力的参数，单位是(S/m)。2.2符号—盾构隧道埋深，m—电磁波在介质中的传播速度(m/ns)—介质的介电常数(F/m)—真空介电常数—介质的相对介电常数—电导率，(S/m)—介质的相对磁导率(一般≈1)—真空中的磁导率—介质的磁导率(H/m)3基本规定3.1基本要求3.1.1工程检测前应收集并分析有关的水文气象资料、岩土工程勘察报告，以了解场地地质条件，周边环境条件等。3.1.2管片壁后注浆检测应在同步注浆和二次注浆后进行，以便掌握施工安全和围岩稳定程度等信息。3.1.3在实施检测工作前应编写检测大纲与方案，内容包括：1．工程概况，包括工程位置、地形、地质条件、复杂性等；2．检测目的、对象等；3．现场工作的细则，包括测线(测点)布置、仪器选取及参数设置等；4．数据采集与处理分析；5．测线布置图(表)。3.2检测项目管片壁后注浆体的检测项目主要由两项：一是注浆体的充填程度(密实度)，以空洞、空隙量来表征；二是注浆体的裂缝，即裂纹的走向、开裂的宽度等。如表3.2.1所列。表3.2.1盾构壁后注浆体检测项目序号横断面的位置检测项目空洞裂缝气泡蜂窝疏松1拱顶√√√√√2拱腰√√○○○3拱墙√√○○○4拱脚√√○○○5仰拱√○○○○注：√为必测项目○为选测项目3.3检测部位3.3.1检测部位的选择(1)选择检测部位应结合地质条件、围岩状态、施工要求等因素，综合测量；(2)检测部位要合理，注意时空关系和控制工程的关键部位；(3)仪器检测点应为典型的断面和有代表性的位置(4)一般情况下，应注重拱顶、左右拱腰、左右拱墙所在的位置。3.3.2测线(点)布设鉴于探测空洞位置大小、形状均未知，故现场布置测线宜布设方格状的探测网。通常盾顶部分，换刀位置地层受干扰程度大，因此在布网时就应该关注这些薄弱地段的测线布设。一般情况下，沿盾构纵向左右线分别布设一条测线，在换刀位置从中心至两边布设三条横向侧线，间距5.0m，探测时沿侧线以一定速度移动天线，得到雷达剖面图。对于重点部位或有异常部位的区域可适当加密测线。对于无异常，注浆后均质稳定的地段可间隔10环进行抽检。3.4检测数量3.4.1对于一般断面，则按6环～10环进行管片壁后注浆质量检查，每100环为一个检验批，自检率达到100%，抽检率为10%～30%。3.4.2纵向布线的位置在拱顶、左右拱腰(起测线)、左右边墙和底部各一条。纵向布线应采用连续测量的方式，扫描速度不得小于40道(线)/s；特殊地段或条件不允许时可采用点测的方式，测量点距不得大于20cm。3.4.3横向布线一般线距8m～12m，点测时每个断面不少于6个点。对于直径在10m以内不少于4条测线，但必须包括拱顶、底部、拱腰；直径10m到15m不少于6条，必须满足拱顶1条、拱腰4条、隧底1条；直径大于等于15m不少于8条；对于异形隧道，根据实际情况另行确定测线布置。4探地雷达法4.1一般规定4.1.1本规定限于探地雷达检测管片壁后注浆的缺陷情况。4.1.2探地雷达探测系统一般由探地雷达主机、收发天线、计算机、电源数据采集软件、数据分析处理软件等几部分组成。4.1.3探地雷达主机技术指标应符合以下要求：1、系统分辨率不低于5Ps；2、信噪比应大于60dB；系统增益大于150dB；3、A/D转换不低于16位；4、信号叠加次数可选择；5、采样间隔一般不大于0.5ns；6、性能稳定(对于0.8ns的脉冲，在整个扫描过程中，时间漂移不超过5ps)7、实时滤波功能可选择；8、具有点测与连续探测功能及距离探测功能；9、具有手动或自动位置标记功能；10、具有现场处理的功能；11、工作环境温度-10～+40，温度<95%。4.1.4探地雷达天线可采用不同频率的天线组合，其技术指标应符合下列要求：1、天线频率序列可选，具有高增益、高屏蔽功能；2、最小探测深度大于1m；3、垂直分辨率应高于2cm。4.1.5执行本规范时，除检测单位应具有相应的资质外，从事检测的人员应经专业培训合格后，方可从业。4.1.6雷达系统检测前应到具有相关许可能力的机构进行标定。

4.2现场数据采集4.2.1现场检测流程图4.2.1探地雷达壁后注浆检测流程图4.2.2相对介电常数的标定1、检测前应对被测注浆体的介电常数或电磁波波速做现场测定，每次实测应不小于3次。2、标定方法：①在已知厚度部位或与注浆体材料相同的其他预制体上进行测量；②用钻孔法量测实际厚度。3、求取参数时应具备以下条件：①标定目标体的厚度一般大于15cm，且厚度已知；②标定记录中界面反射信号应清晰、准确。4、标定结果按下式计算出相对介电常数：(4.2-1)式中—相对介电常数—双程旅行时间(ns)—被测目标体厚度或距离(m)4.2.3测量参数的选择1、天线中心频率的选取一般说来，在满足分辨率及场地条件许可的情况下，应尽量使用中心频率低的天线。天线的中心频率可由下式初步选定：(4.2-2)式中—要求的空间分辨率(m)—介质的相对介电常数—天线的中心频率(Hz)为了探测不同深度的目标体和缺陷，需要选取适当的中心频率的天线。2、测量时窗时窗长度可由下式确定：(4.2-3)式中：—时窗长度(ns)—时窗调整系数，一般取1.5～2.0—介质的相对介电常数—标定目标体厚度或距离(m)3、扫描样本数可由下式确定：S=2×△T×f×K×10-3(4.2-4)式中：S—扫描样本数△T—时窗长度(ns)f—天线中心频率(MHz)K—系数，一般取6～10倍4.2.4检测时注意事项1、检测前的准备工作①标注里程；②加工检测台；③检查探地雷达系统是否能正常工作,波形是否正常。2、检测时应确保天线与被检测表面密贴；3、检测天线应移动平稳，速度均匀，移动速度为(3～5)Km/h；4、记录时应包括记录记录测线号、方向、标记间隔以及天线类型等；5、应随时记录对测量可能产生电磁干扰的物体及位置；6、应准确标记测量位置；7、检测时应保证隧道内的通风和照明。4.3数据处理与解释4.3.1数据处理与解释数据处理与解释流程图如图4.3.1所示图4.3.1数据处理与解释流程图4.3.2数据处理要求：1、确保位置标记准确无误；2、确保信号不失真，有利于提高信噪比；4.3.3解释工作要求：1、应在掌握测区内物性参数和管片结构的基础上，按由已知到未知和定性指导定量原则进行；2、根据现场记录，分析可能存在的干扰体位置与雷达记录中异常的关系，准备区分有效异常与干扰异常；3、应准确读取双程旅行时间；4、解释结果和成果图应符合管片、注浆质量检测要求；5、管片界面应根据反射信号强弱、频率变化及同相轴延伸情况确定。4.3.4管片壁后注浆缺陷情况的判读1、密实——信号幅度较弱，甚至没有界面反射信号；2、松散——管片注浆界面的强反射信号同相轴呈紊乱，不连续，且较分散；3、空洞——管片界面反射信号强，在其下部仍有强界面反射，存在极性反转现象，通常有双曲绕射的强反射同相轴。

5声波法5.1一般规定5.1.1声波法是利用弹性波场进行工程质量检测及工程地质勘察的一种方法。在盾构工程质量检测中主要采用反射波法和直达波法。5.1.2反射波法适用于检测隧道管片壁后注浆体的内部缺陷情况，而直达波法适用于检测隧道管片壁后注浆质量等。5.1.3采用声波法探测隧道管片壁后注浆体的过程就是声波发射、传播和接收的过程，其相应的探测仪器有发射换能器、接收换能器和声波仪。5.1.4声波仪的主要技术指标：1、测频范围：1KHz～100KHz；2、模/数转换精度不低于12位；3、采样间隔不低于0.2s；4、量程范围：0.1V～5V；5、记录长度不低于4KB；6、内置软件具有频谱分析功能；7、具有负延时和通道触发功能。5.2现场数据检测5.2.1测线布置沿隧道里程，单线隧道每20m、双线隧道每10m布置一个测试断面。1、直径在10m以内的盾构隧道，每个测试断面不少于4个测点，但必须包括拱顶、隧底、拱腰；2、直径10m到15m的盾构隧道，每个测试断面不少于6个测点，必须满足拱顶1条、拱腰4条、隧底1条；3、直径大于等于15m的盾构隧道，每个测试断面不少于8个测点；4、对于异形隧道，根据实际情况另行确定测点布置。5.2.2检测工作应符合以下要求：1、确认检测断面里程和测点位置；2、收集注浆混凝土龄期、配合比等相关资料；3、管片外观检查呈现平整、清洁、无裂纹、无缺边、掉角等；4、采用直达波法时，应以测点位置为中心点，在管片壁后表面安装发射换能器和接收传感器，并使其耦合良好。测试直达波，重复测试3次。5、采用反射波法时，应以测点位置为中心点。5.3数据处理与解释5.3.1测点注浆混凝土纵波速度应按式计算：(5.3-1)式中，—纵波速度(m/s)—纵波旅行距离(m)—纵波旅行时间平均值(s)t0—系统延迟时间(s)5.3.2反射波时域分析，包括：1对信号偏移距为5cm的反射波时域分析；2对点反射的分析；3对反射界面的判读，并按点反射界深度公式计算；(5.3-2)式中，—界面深度(m)—测点反射波走时(s)5.3.3反射波频域分析，包括：1频域中界面所对应的频差△f,应满足下式：△f=νp/2d(5.3-3)2确认时域分析中的每一个反射界面与其峰值对应。5.3.4管片注浆混凝土质量的判释1注浆混凝土强度等级的推定：以设计混凝土等级相应的波速值为标准；以室内标准试