隧(suì)道(dào)襯砌質量檢(jiǎn)測與雷達探測技術應用
更新時間:2021-04-10 17:51
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隧道施(shī)工中的地質、水文情(qíng)況複雜,不可預見因素較多(duō),且其主體部分為隱蔽工程,工程質量檢測較為(wéi)困難(nán)。襯(chèn)砌施工質量的檢測是隧道工程質量控製的重(chóng)要環節。襯砌施工完成後,以常規手段無法進行檢驗,開挖檢測又會對防水、支護係統造成損傷。探(tàn)地雷達可以透視隧道(dào)襯砌與(yǔ)岩層,測出施工質量檢驗所需的數據。目前,該項技術在一些隧道工(gōng)程(chéng)中進行了實際應用,取得了較為理想的效果。
一、隧(suì)道襯砌施(shī)工中最(zuì)為常見的質量缺(quē)陷
1.空洞。一是在開挖中(zhōng),由於發生超挖、洞頂洞壁塌落等問題,造成圍岩表麵的凹陷。按規(guī)定應以混凝土進行回填,但有時施工單位(wèi)為了節(jiē)省材料(liào)和人工(gōng),用片石、竹片等填塞,表麵再噴以噴射混凝土,由於回填不密實(shí)而形成空洞(dòng)。二是在二次襯砌模築混凝土施工時,由(yóu)於初襯表麵(miàn)凸凹不平和防(fáng)水板不密貼的影響,會形成空洞。尤(yóu)其在拱頂部位,由於混凝土在澆築中振搗坍落,往往容易出現空洞。空洞的出現會造成襯砌結構不能(néng)有效密貼圍岩形成共同承載的結構,從(cóng)而(ér)加大襯砌結構的(de)荷(hé)載。在地下水發育的地區,空洞中存水還會對襯砌結構形成侵蝕,在寒冷地區會造成凍(dòng)害。
2.錨杆、鋼拱架缺失。由於施工人員疏(shū)忽或為降低造價(jià)擅自減(jiǎn)少錨杆、鋼拱架的用量。其危害是降(jiàng)低了支護、襯(chèn)砌結構的承載(zǎi)能力(lì),容易發生塌方等事故,並且給業主造成經濟損失。
3.襯砌厚度不足。由於開挖施工中存在欠挖現象,或圍岩鬆動變形(xíng)較大,超過(guò)了預留量,將造成隧道斷麵尺寸(cùn)減小。為保證隧道襯砌完工後(hòu)的淨空,施(shī)工單位往往會(huì)減小襯砌的厚度。襯砌厚度不足會影響其承(chéng)載能力,並且(qiě)導致防滲水(shuǐ)、抗(kàng)凍能力的降低。
4.模築混凝土質量缺陷。包括混凝土拌和、運輸及澆築振(zhèn)搗施工不當造成的蜂窩、離析、混凝土(tǔ)不密實|來源(yuán)|考試|大|等質量缺陷。還有由於圍岩鬆動變形等原因造成的襯砌裂縫等。這些質量缺陷會降低襯砌結構的承載能(néng)力,並(bìng)且引發鋼(gāng)筋鏽蝕、漏(lòu)水等病害。
上述(shù)襯砌施工(gōng)質量缺陷如果不能被及時發現並進行處理,都會給隧道的運營(yíng)埋下安全隱患,產生(shēng)病害,增加養(yǎng)護工作困難(nán),降低隧道的使用(yòng)性能(néng),減(jiǎn)少使用壽命。因(yīn)此,我們需要采用雷達探測技術這一(yī)有效的檢測措施,及早發現施工質量缺陷,並進行處理,以保證隧道的施工質量達到要求。
二、雷達探測技術的原理
雷達探測係統由發射天線、接收天線和數據采集處理(lǐ)係統組成。發射天線將脈衝雷達波送入被測物(wù)體中雷達波能夠在不同介質的層(céng)麵發(fā)生反射與折射(shè),接收天線接收不同介質的界麵反射的雷達波,雷達波在不同的介質中有不(bú)同的波速,通過測取反(fǎn)射雷(léi)達波的波速即可區分不同的介質(zhì),判(pàn)定介質界麵(miàn)的情況。據此,可進行隧(suì)道襯砌內部(bù)結構的探(tàn)測(cè),檢(jiǎn)測空(kōng)洞、混凝土厚度及施工質量、錨杆拱(gǒng)架數量等項目。具體應用如下:
在進(jìn)行隧道襯(chèn)砌的檢測時,將雷達的(de)發射天線(xiàn)和接收天線均密貼在襯砌的表麵,天線的發(fā)射的雷達波進(jìn)入襯砌層(céng),能夠穿透混凝土(tǔ)、防水板、圍岩等各類介質,並在襯(chèn)砌混凝土與鋼筋、鋼(gāng)拱(gǒng)架(jià)、防水板、及圍岩表麵的分界麵以及不同襯砌層的分界(jiè)麵和襯砌裂縫開裂(liè)麵、襯砌(qì)背後空洞界麵上產生反射。反(fǎn)射(shè)波被(bèi)接收天線接收(shōu),將數據傳(chuán)輸至數據采集(jí)及分析係統,測出雷達波(bō)的入(rù)射、反射雙向走時,並計算(suàn)出發射波行走路(lù)程長度,即(jí)可得到(dào)反射麵的距離。由此(cǐ),可判定出各介質的分界麵的存在(zài)及其位置(zhì)。
三(sān)、隧(suì)道襯砌雷達檢測的具體(tǐ)技術方法
1.布置測線。在隧道(dào)襯砌檢察的重要部位布置測線,雷達天線沿著測線滑動檢測。如檢測襯(chèn)砌背後空洞(dòng),可在最容易出現空洞(dòng)的拱頂布置測線。如(rú)檢測襯砌混凝(níng)土質量,可選在內力彎(wān)矩(jǔ)最大的部位,如拱腳等處。
2.儀器參數(shù)選擇(zé)和標定。不同波長和頻率的雷達波的穿透深度和分辨率不一樣。高頻天線可(kě)發射高頻雷達波,其分辨率高,但穿透深度小。低(dī)頻天線發射的雷達波頻率低,分辨率低,但是穿透深度大。因此(cǐ),要(yào)根據檢測目(mù)的選取對應(yīng)不同頻率雷達波(bō)的天線。對於二襯的檢測可采用低頻的雷達波,對於初次襯砌及圍岩狀態的(de)檢(jiǎn)測要選擇頻率稍高些的雷達波。
選定頻率後,要對儀器進行標定。在現場狀況下測取雷達波在各種主要介質(zhì)如(rú)混凝土、圍岩中的波速、介電常數。
3.現場測(cè)試。在檢測時,應將雷達的發(fā)射、接收(shōu)天線(xiàn)與隧道襯砌的表麵密貼,並沿著測線勻速滑(huá)動。可選用隧道施工的車輛或可沿軌道滑動的工作平台作為儀器的支架,將(jiāng)天線舉起(qǐ)密貼在襯砌上,沿著測線勻速滑動。
4.數據分析。數據分析需要專(zhuān)業人(rén)員進行操作(zuò)。對原始數據(jù)進行處理,製成雷達時|來源|考試|大|間(jiān)剖麵圖,然後根據現場的記錄,標示隧道名稱、測(cè)線、裏程樁號;再參考設計圖紙和地質資料在雷達時間剖麵圖(tú)上判釋出襯砌界麵、空洞、鋼拱架、圍岩等(děng)信息;最後出具雷達檢測報告,對發(fā)現的異常情況進行描述。
總之,襯砌的雷達檢測是(shì)保證隧道施工質量的有效質量控製檢(jiǎn)測方法。建議在(zài)初次襯砌、二次(cì)襯砌完工後(hòu)分別進行一次檢測,以保證檢測的精度,而且便於盡早發現(xiàn)問(wèn)題,及時進行處(chù)理。 來
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