隧道工程试验

隧道工程试验检测技术第一节概述一、隧道分类按隧道所处的位置可分为：山岭隧道、城市隧道、水下隧道；按隧道穿越地层可分为：岩石隧道、土质隧道；按隧道修建方式可分为：明挖隧道、暗挖隧道、沉管法隧道按隧道开挖掘进方式可分为：钻爆法（也叫矿山法）隧道、盾构法隧道、掘进机法隧道、破碎机法隧道；按隧道布置方式可分为：分离隧道、小净距隧道、联拱隧道、分岔隧道；按隧道跨度或车道数可分为：一般跨度隧道、中等跨度隧道、大跨度隧道；隧道按长度分为：特长隧道（L>3000m)、长隧道（3000≥L>1000m）、中隧道（1000≥L>500m）、短隧道（500≥L）；公路隧道基本组成围岩、喷锚衬砌（初期支护）、模筑混凝土衬砌（二次衬砌）、仰拱衬砌、仰拱填充、防水层、排水盲管、深埋水沟、路侧边沟、路面结构、电缆沟及盖板等组成；隧道内还须配备照明、通风、监控、交通工程设施、防火、防灾救援设施等机电设施和管理设施。公路隧道特点：断面大、形状扁平、围岩条件复杂、结构受力不确定、不可预见的因素多、施工环境差、隐蔽工程多、需要运营通风、照明、防水要求高；常见质量问题和主要病害现象：渗漏、衬砌开裂、界限受侵、衬砌厚度不足、衬砌围岩结合不密实、混凝土劣化、强度不足、路面隆起、下沉、开裂、通风照明差、悬挂件锈蚀、松动、脱落、缺失、附属设施损害。公路隧道试验检测内容公路隧道检测技术涉及面广，内容多，其主要内容包括：材料检测，开挖断面检测，初期支护检测（包括辅助措施检查、临时支撑检测），衬砌结构强度检测，结构几何尺寸检测，外观质量检测，衬砌背后的空洞及密实检测，防排水检测，围岩松动检测，围岩预加固检测，施工监控量测，超前地质预报，施工环境检测等。开挖质量基本要求开挖断面尺寸要符合设计要求。应严格控制欠挖。拱脚、墙脚以上1m范围内严禁欠挖。当石质坚硬完整且岩石抗压强度大于30MPa，并确认不影响衬砌结构稳定和强度时，允许岩石个别突出部分（每1㎡内不大于0.1㎡）侵入断面，但其隆起量不得大于50mm。应尽量减少超挖。隧道开挖轮廓应按设计要求预留变形量，预留变形量大小宜根据监控量测信息进行调整。超挖部分必须回填密实。爆破效果要求开挖轮廓圆顺，开挖面平整。周边眼炮痕（炮眼残痕）保存率计算：周边眼炮痕保存率=（残留有痕的炮眼数/周边眼总数)×100%炮眼保存率标准围岩条件硬岩中硬岩软岩炮痕保存率(%)≥80≥70≥50两茬炮衔接时,出现的台阶形误差不得大于150mm。对于炮眼深度大于3m的情况，可根据实际情况另行确定。开挖断面检测方法隧道开挖断面检测目前最常用的方法为极坐标法，其代表设备为隧道激光断面仪。断面仪法精度高、速度快、效率高，是一种非接触式测量方法。另外也可采用以内模为参照物直接测量法、使用激光束的方法和使用投影机的方法。激光断面仪检测开挖断面测量原理为极坐标法，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）依次测定仪器旋转中心与实际开挖轮廓线交点之间的矢径（距离）及该矢径与水平方向的夹角，将这些矢径端点依次相连即可获得实际开挖的轮廓线。与设计开挖轮廓线对照即可得出超欠挖数量。喷锚衬砌施工质量检测锚杆施工质量检测锚杆加工质量检查锚杆的种类主要包括：砂浆锚杆、药卷锚杆、中空注浆锚杆、自钻式锚杆、组合中空锚杆、树脂锚杆、契缝式端头锚固式锚杆、管缝式锚杆等，每一种锚杆在使用安装前，都必须对其材质、规格和加工质量进行检查。锚杆杆体材料力学性能检测a抗拉强度b延展性c弹性杆体规格锚杆杆体的直径必须与设计相符，中空锚杆还应检查管壁厚度，可用卡尺或直尺测量。杆体直径和壁厚允许偏差小或等于4%锚杆长度锚杆杆体长度必须与设计相符，用直尺测量，长度偏差不得小于设计长度的95%加工质量锚杆安装质量检查锚杆孔位锚杆方向钻孔深度孔径锚杆锚固剂（砂浆）强度检测锚杆垫板锚杆数量锚杆抗拔力锚杆锚固长度和砂浆注满度检测锚杆抗拔力测试锚杆抗拔力常用锚杆拉拔计来测试。锚杆拉拔计构成：手动泵、空心千斤顶、高压油管、传力板、压力表构成。在隧道内由于锚杆与岩面不完全垂直，还需配备锲形调节垫块，如需测试锚杆抗拔位移，可增加行程计量装置。锚杆拉拔试验注意事项：砂浆锚杆应在锚固砂浆强度达到100%后进行。被测锚杆应将锚杆垫板取下。安装拉拔设备时应将千斤顶与锚杆同心，避免偏心受拉。锚杆抗拔力试验应逐级加载，每级应均匀加载，速率一般不大于10KN/min,稍作停顿，并观测记录其变形数值和破坏情况。拉拔力到设计要求的抗拉力即可停止加载，一般不做破坏性试验。锚杆抗拔力试验不应少于同类型锚杆总数的1%，并不得少于3根。千斤顶应固定牢靠，并有必要的安全保护措施。锚杆锚固长度和注满度检测通常采用无损检测仪，声波反射法原理，在锚杆杆体外端发射一个声波脉冲，它沿杆体钢筋以管道波形式传播，到达钢筋底端后反射，在杆体外端接收此反射波。喷射混凝土质量检测质量检测内容喷射混凝土强度喷射混凝土抗压强度是主要性能指标。喷射混凝土强度包括抗压强度、抗拉强度、抗剪强度、抗疲劳强度、粘结强度等。（抗压强度检测目前主要采用喷大板切割法）喷射混凝土厚度喷射混凝土外观及平整度喷射混凝土背后空洞喷射混凝土回弹率影响喷射混凝土强度的因素原材料主要包括水泥、砂、碎石、速凝剂等。速凝剂要求初凝时间不大于5min,终凝时间不大于10min施工作业喷射中要控制好水灰比、喷射距离、喷射风压，分层喷射；喷射后注意洒水养护。影响喷射混凝土厚度的因素爆破效果（2）回弹率（3）喷射参数喷射时的风压、水压、喷头与喷面的距离、喷射角度、喷射料的粒径等（4）施工控制措施GB50086-2015岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范锚喷衬砌断面尺寸检测应在防水板铺设前，检测喷锚衬砌（初期支护）是否侵入二次衬砌结构以内。检测方法：1、激光断面仪检测法2、直接测量法模筑混凝土衬砌质量检测主要质量检测指标：混凝土强度、混凝土衬砌结构厚度、混凝土密实度、混凝土外观及表面平整度、混凝土衬砌背后空洞。混凝土强度以抗压强度为主要指标进行检测，强度指标应符合设计要求。混凝土衬砌结构厚度混凝土密实度混凝土衬砌外观包括蜂窝麻面、裂缝、平整度和几何轮廓、钢筋外露等，混凝土衬砌表面轮廓线应顺直、规整、光滑、色泽一致。每平方米面积中蜂窝麻面和气泡面积不应超过0.5%。蜂窝、麻面深度不应超过5mm。混凝土衬砌背后空洞第四节隧道防排水检测隧道防排水的基本原则及要求隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则。隧道防排水设计应对地下水妥善处理，洞内外形成一个完整畅通的防排水系统。隧道防排水应满足以下要求：1、拱部、边墙、路面、设备箱洞不渗水。2、有冻害地段隧道衬砌背后不积水，排水沟不冻结。3、车行横通道、人行横通道等服务通道拱部不滴水，边墙不淌水。隧道工程防水混凝土的一般要求隧道模筑混凝土衬砌应满足抗渗要求，混凝土抗渗等级一般不小于P8；当衬砌处于侵蚀性地下水环境中，混凝土的耐侵蚀系数不应小于0.8.混凝土耐侵蚀系数计算：Ns=Rws/RwyNs-混凝土耐侵蚀系数；Rws--在侵蚀性水中养护6个月的混凝土试块抗折强度；Rwy--在饮用水中养护6个月的混凝土试块抗折强度；当受冻融作用时，不宜采用火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥。隧道工程防水混凝土的水泥用量不得少于320Kg/m³，水泥强度等级不低于42.5，水灰比不大于0.50.当掺入活性细粉时，不得少于280Kg/m³防水混凝土结构应满足：裂缝宽度应不大于0.2mm，并不贯通。迎水面主钢筋保护层厚度不应小于50mm。衬砌厚度不应小于30cm试件抗渗等级应比计要求提高0.2MPa。当采用防水混凝土时，应对衬砌的各种缝隙采取有效的防水措施，已使衬砌获得整体防水效果。防水混凝土的实际坍落度与要求坍落度之间的偏差一般不得超过要求值的30%。混凝土抗渗性试验目的和适用范围：主要用于检测混凝土硬化后的防水性能，以测定其抗渗等级。防水混凝土抗渗等级可分为三种：（1）设计抗渗等级；（2）试验抗渗等级，试验时在设计抗渗等级基础上提高0.2MPa来确定；（3）检验抗渗等级；防水层施工质量检测防水层材料基本要求防水卷材及无纺土工布的材料品种、规格、性能必须符合设计要求和有关标准，材质均匀、无破损。2、防水卷材施工工艺防水卷材铺设要求铺设基面不得有锚杆露头和钢筋断头外露；在防水施工前，如拱墙有渗漏、涌水，应用不透水薄膜隔离、铺排水管，将水隔离，引至边墙脚；明洞衬砌拱背混凝土应平整，不得有钢筋露头露出。如有不平整现象，可用砂浆抹平。3、防水层质量检查（1）外观检查防水层表面平顺、无褶皱、无气泡、无破损，与洞壁密贴，松弛适度，无紧绷现象。接缝、修补片焊缝密贴饱满，无气泡、空隙。（2）充气检查采用双缝焊接的焊缝可用充气法检查防水板焊缝。将5号注射针与压力表相接，用打气筒充气，当压力表达到0.25MPa时，保持15min，压力下降在10%以内，焊缝合格。如压力下降超过10%，证明焊缝有假焊、漏焊。用肥皂水涂在焊接缝上，找出产生气泡地方重新补焊，直到不漏气为止。4、排水系统施工质量检查排水系统包括：排水盲管、横向导水管、路测边沟、深埋水沟、防寒泄水洞等。第五节隧道施工环境检测公路隧道在施工中带来强烈的噪声、冲击、振动、大气污染、弃渣污染，并对施工人员的身体产生危害。因此，在隧道的施工阶段必须采取相应的措施，降低施工过程给环境和人员带来的不利影响，并加强施工环境检测。隧道施工环境检测的主要任务是监测隧道施工过程中隧道内的粉尘、有害气体及核辐射。粉尘浓度检测我国常采用质量法测定粉尘浓度，目前普遍采用滤膜测尘法。总粉尘浓度检测原理空气中的总粉尘用已知质量的滤膜采集，由滤膜的增量和采气量，计算出空气中总粉尘的浓度。呼吸性粉尘浓度检测原理空气中粉尘通过采样器上的预分离器，分离出的呼吸性粉尘颗粒采集在已知质量的滤膜上，由采样后的滤膜增量和采气量，计算出空气中呼吸性粉尘的浓度。总粉尘浓度计算:C=（m2-m1）*1000/(Q*t)--空气中总粉尘浓度(mg/m³)m2--采样后的滤膜质量(mg)m1--采样前的滤膜质量(mg)-采样流量(L/min)-采样时间(min)瓦斯检测（CH4）催化型瓦斯测量仪光干涉瓦斯检定器CO检测检知管CO传感器分为：电化学CO气体传感器、催化可燃CO气体传感器、固态传感器、红外气体传感器；硫化氢检测亚甲基蓝比色法