隧道检测方案

隧道检测方案

隧道质量检测方案

1.1 目的

根据《公路工程质量检验评定标准》JTG F80/1-2004对施工质量的相关要求及《公路工程竣(交)工验收办法实施细则》2010年03月05日的相关规定，通过对隧道施工过程中的质量检测，达到以下目的： （1） 保证隧道初期支护和二次衬砌的施工质量； （2） 加强对施工质量的过程控制；

（3） 把施工过程中存在的质量缺陷，经过相应的工程处治后消除隐患，从而保证施工及运营期间的安全；

（4） 满足叫竣工验收的要求。 1.2 检测依据

（1） 《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1-2004)；

（2） 《公路工程竣(交)工验收办法实施细则》2010年03月05日； （3） 《混凝土中钢筋检测技术规程》（JGJ/T152-2008）； （4） 国家及交通部颁其他相关技术规范、规程等

。

2 检测内容及频率

根据《公路工程竣（交）工验收办法》（交通部令2004年第3号）、《关于印发公路工程竣（交）工验收办法实施细则的通知》（交公路发【2010】65号）及《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1-2004）等规定的内容对隧道工程进行实体检测，内容及频率如表3-1-1所示。

单位 检测内工程 容 隧道 二次衬

检测频率 每座中隧道测不少于10个测

工程 砌强度 初期支区。 护衬砌用高频地质雷达连续检测拱顶、厚度及缺陷 二次衬砌厚度及缺陷 钢架数量 超欠挖

拱腰、边墙、仰拱共7条测线 用高频地质雷达连续检测拱顶、拱腰、边墙共5条测线 同初期支护检测同步 按JTGF80/1-2004规定的频率 3 质量检测工作的方法、原理及措施

4.1超挖及欠挖

开挖是控制隧道施工工期和造价的关键工序。超挖过多，不仅会因出渣量和衬砌量增多而提高工程造价，而且会因局部超挖而产生应力集中问题，影响围岩稳定性；而欠挖则直接影响到衬砌厚度，对工程质量和安全产生隐患，处理起来费时、费力、费物。因此必须保证开挖质量，为围岩的稳定和安全支护创造良好条件。

4.1.1原理

断面仪法精度高、速度快、效率高，应首先选用。其原理如下：激光断面仪法的测量原理为极坐标法。如图3.3.1所示，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。通

过洞内的施工控制导线可以获得断面仪的定点定向数据，在计算软件的帮助下，自动完成实际开挖轮廓线与设计开挖轮廓线的空间三维匹配，最后形成如图3.3.2所示的输出图形，并可输出各测点与相应设计开挖轮廓线之间的超欠挖值（距离、面积）。

图3.3.1 断面仪测量原理 图3.3.2 断面仪图形成果 4.1.2 基本要求及频率

根据《公路工程质量检验评定标准》(JTGF80/1-2004)，隧道开挖断面尺寸要符合设计要求；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，允许岩石个别凸出部分（每1m2内不大于0.1m2）侵入断面，但其隆起量不得大于50mm；应尽量减少超挖。不同围岩地质条件下的允许超挖值规定如表3-3-1所示；隧道开挖轮廓线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。

表3-3-1 隧道允许超挖值（单位：mm）

项次 检查项目 规定值或允许偏差 检查方法和频率 破碎岩，土(V、平均100，Ⅵ类围岩) 拱部中硬岩、软岩1 超挖(Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、(mm) 类围岩) 硬岩(I类围岩) 边墙2 宽度(mm) 3 每侧 全宽 最大150 水准仪平均150，最大250 或断面仪：每20m一平均100，个断面 最大200 +100，一0 尺量：每+200，一0 20m检查一处 水准仪：平均100 每20m检查3处 边墙、仰拱、隧底超挖(mm) 备注：①、超欠挖的测量以爆破设计开挖线为准；

②、硬岩是指岩石抗压极限强度Rb﹥60MPa，中硬岩Rb=30～60MPa，软岩Rb＜30MPa。

③、平均线性超挖值=超挖面积/爆破设计开挖断面周长（不包括隧底） ④、最大线性超挖值是指最大超挖处至设计开挖轮廓切线的垂直距离。 ⑤、表列数值不包括测量贯通误差、施工误差。

⑥、炮孔深度大于3m时，允许超挖值可根据实际情况另行确定。 （3）测量方法

激光断面仪需全站仪配合，其使用步骤如下:

①、用全站仪通过洞内的施工控制导线获得断面仪的定点定向数据。 ②、将断面仪架设在中心轴线上，对中整平后定向。 ③、设置测量参数、测定断面数据

④、通过专用软件分析所测断面超欠挖情况。 4.2雷达对衬砌质量的检测

地质雷达作为一种新型的物探方法，是采用高频电磁波（中心频率可从几十兆赫至千兆赫）以宽频带短脉冲（脉冲宽度小至1～2ns）和高速采样技术（采样间隔可达小于1ns）。可用于检测：隧道初期支护厚度、钢支撑间距、初期支护背后空隙及回填状况、隧道二次衬砌厚度及安全状况描述、二次衬砌背后空隙及回填状况、衬砌背后及围岩的裂隙水分布。 4.2.1原理

在工程质量检测中，由发射天线向受检测体内发射高频电磁波，当高频电磁波达到受检测体内两种不同介质的分界面（如：衬砌界面、空洞、不密实带等）时，由于两种介质的介电常数不同而使电磁波发生反射、折射和透射，入射波、反射波和折射波的传播遵循反射定律和折射定律，反射波返回受检测体的表面由接收天线所接收，形成雷达图像信息。

雷达图像包含的地质信息丰富，根据雷达图像特征对异常（如：衬砌界面、空洞、裂缝、不密实带、钢筋与格栅钢架等）进行定性判识，再根据公式（1）可对异常作定量解释。

h=0.5vt……………………(1)

式中：v 为电磁波在介质中的传播速度，t 为电磁波从受检测体表面传播至异常后反射回表面的双程时间，h 为异常深度。如图3.3.3所示。

探地雷达主要利用宽带高频时域电磁脉冲波的反射探测目的体。 由公式 雷达根据测得的雷达波走时，自动求出反射物的深度z和范围。 图3.3.3 地质雷达工作原理

由于地质雷达方法在其探测深度范围内具有工作效率高、高分辨率和异常图像直观等优点，因此，该方法广泛应用于工程质量检测领域。

对地质雷达原始数据进行处理。其处理流程为：数据传输→文件编辑→水平均衡→数字滤波→零点归位→偏移处理→能量均衡→时深转换→文件注释→输出雷达时间（或深度）剖面图。将雷达时间（或深度）剖面图作为资料解释的基本图件。

根据雷达时间（或深度）剖面图上的波组、能量强弱分布和双曲线等特征，解释喷射混凝土厚度、混凝土衬砌厚度和判识空洞、钢支撑位置及数量、拱顶及侧壁后空洞、不密实带等异常的存在位置和规模等。

4.2.2测线设置及天线配置

隧道施工病害出现的结构薄弱环节多数在隧道上拱部。在通常情况下对结构施工质量缺陷检测重点放在上拱部，对边墙及仰拱的检测主要侧重于施工质量整体性评估。因此要根据隧道质量控制的重点针对性的布置测线。

测线沿隧道上、下行线各布置7条测线。测线a、b、c、d、e、f、g（当隧道跨幅较大时，增加h、i测线）以隧道拱顶为中心，测线间距约为2m，可以保证2m2以上的缺陷不被漏检，初期支护采用500

～800MHz屏蔽天线进行检测，800MHz天线控制测深1～

2m，以检测隧道衬砌结构可能存在的缺陷隐患及规模状况；500MHz天线控制测深2～6m，对围岩条件较差区段的地质病害隐患进行探测，特别是对于连拱隧道中墙上方回填部分的检测剖面，要适当调整检测参数，以达到监控回填密实状况的要求；在检测中，将随时根据实际情况适当增加测线密度以控制异常位置，确保检测精度和准确性；同时为控制隧道仰拱初期支护施工质量，根据需要布置2～3条测线。初期支护雷达检测测线布置如图3.3.4所示。

测线位置 图3.3.4 初期支护雷达测线布置示意图

二次衬砌混凝土厚度一般30-60cm，检测时应采用低频天线以保证测量深度。检测时采用500Mhz屏蔽天线，测线沿隧道上、下行线各布置5～11条。测线A、B、C、D、E、F、G（当隧道跨幅度较大时增加H、I）以隧道拱顶为中心，测线间距2m，L、R测线位移侧边墙中部。在检测中，根据检测情况适当增加测线密度控制异常位置，以确保检测精度和准确性。测线布置如图3.3.5所示。

4.2.3 波速标定及检测流程

检测前，应在每座隧道初支、二衬已知厚度的部位（一般在洞口地段）或与隧道衬砌材料相同的其它预制件上进行测定。然后根据雷达图像分层情况，衬砌与围岩（空气）的界面，确定衬砌混凝土的介电常数或电磁波波速，使确定的介电常数带入后的处理结果与现场实际测量的厚度结果相吻合。一般情况下，施工方的原材料都有固定的供应源，施工配合比也相对固定，若施工过程中施工原料、配合比有变动，需重新标定有关参数，然后再进行批量检测，以确保检测的准确性。检测流程如图3.3.6所示。

CBADEFGL测线位置R

图3.3.5 二次衬砌雷达测线布置示意图

缺陷处理 否 是 加固处理 开质量检测中初雷是期达质量检测中间二雷是次达否 竣工竣是 验收质初期支护专项4.2.4检测频率

二次衬砌专项图3.3.6 隧道施工雷

按照规定的测线，检测隧道每延米内的喷射混凝土厚度、混凝土衬砌厚度、钢支撑位置及数量、拱顶及侧壁后空洞。根据施工进度初期支护在二次衬砌浇筑前完成所有检测内容。

4.2.5 雷达数据采集保障措施

① 天线穿透深度大于2、纵向分辨率为20mm的不同中心频率的天线组成 ② 检测初支、二衬前需进行混凝土介电常数或电磁波速进行标定，当混凝土情况不同时，需进行重新标定。

③ 测量时窗和采样频率应根据衬砌材料的相对介电常数、电磁波速度和检测深度要求确定。

④ 数据采集应连续，不能连续的地段可采用点测。

⑤ 采用距离触发方式采集信号时，采集数据时确保测距轮保持同步旋转。 ⑥ 数据采集时，确保雷达天线紧密贴在所检衬砌的表面。 4.3超声回弹对二衬强度的检测 4.3.1 原理

凝土声速（v）一般在4000-5000km/s之间变化。混凝土强度（f）与声速（v）之间有较好的相关性。混凝土强度越高，其声速也越快。当知道f-v之间的关系曲线后，测出结构物混凝土的声速就可以推算结构物混凝土的强度。 4.3.2检测方法

采用ZC3-A型中型回弹仪测量检测区域的回弹值，声速值采用NM-4A非金属超声检测分析仪测得。具体步骤如下：

① 测区布置：按单个构件检测时，应在构件上均匀布置测区，每个构件上的测区数不应少于10个。对同批构件按批抽样检测时，构件抽样数应不少于同批构件的30%，且不少于10件，每个构件测区数不应少于10个。在构件上将每个测区标出。

② 用回弹仪进行回弹检测。

③ 标出3个测点，并涂上黄油或凡士林等耦合剂。 ④ 将换能器压在测点上，并按压均匀。 ⑤ 使用超声仪接受波形。

⑥ 丈量结构测距，用卷尺或混凝土测厚仪进行测量。 ⑦ 依据规程推算结构物强度