隧道是一種穿越地層的(de)結構,在施(shī)工期間對原有地層岩體進行擾動,周邊圍岩應力場(chǎng)發生(shēng)應力重(chóng)分布,隧道結構與周邊圍岩組成共同承受(shòu)壓力的共同(tóng)體(tǐ),而仰拱在其中發揮(huī)著十分重要的作用。
隧道仰拱是(shì)為了改善上部(bù)結(jié)構受力條件而設置在隧道底部的反向拱形結構,主要是將隧道上部底層壓力有效傳到地(dì)下,並有效抵抗隧道下部地(dì)層(céng)傳來的反力,是隧(suì)道結構的重要組成部分,能夠有效增加隧道(dào)結(jié)構穩定性。
但隧道仰拱作為一(yī)項隱蔽工程,其施工質(zhì)量不易控製,如果施工質量低下,不能(néng)滿足設計要(yào)求,出現仰拱厚度不足、仰拱強度不夠、仰拱底部清理不徹(chè)底(dǐ)等問題,在運營過程(chéng)中隧道就容易(yì)出現仰拱上浮、開裂及冒水等仰拱病害,影響隧道結構安全,甚至危及行車安全。因此,加強隧道仰拱施工質量(liàng)檢測,用科學數據(jù)把(bǎ)控隧(suì)道(dào)仰拱(gǒng)質量安全顯得十分必要。
檢測方法
針對隧道仰拱施工質量的檢測有多種方法,為避免傳(chuán)統(tǒng)有(yǒu)損(sǔn)檢測方法效率低、破壞結構、偶然性(xìng)大等(děng)缺點,目前工程實踐中多采用具有檢測速度快、不受噪音幹擾等優點的地質雷達法(fǎ)進行隧道仰拱質量檢測(cè)。
01地(dì)質雷達法
地質雷達法以電磁波反射為原理,通過發射機把高頻電磁波以寬(kuān)頻帶短脈衝的(de)形式發射入地下介質,該脈衝在地下介質中傳播,在(zài)地(dì)下介質的電特(tè)性發生變化(huà)的地方發生反射,接收機接收相應(yīng)的反射信號,記錄它並把它顯示在計算機屏幕上。通過連續的信(xìn)號采集,在計算機屏(píng)幕上形成的地質雷達波形圖或者灰度圖,可(kě)以形象直觀地反映出隧道襯砌(qì)的信息特征。
地質(zhì)雷(léi)達圖形中,仰拱的厚度由地質雷達傳播至基岩界麵所用的時間和電磁(cí)波在混凝土中的傳播速度確定的。由於混凝土中介電常數變化範圍較(jiào)大,導致(zhì)電磁波的傳播速度波動範圍較廣,因(yīn)此在進行(háng)檢測前,應根據相關規範要(yào)求對襯砌混凝土的(de)介電常數或電磁波速做現場標定。
除了受到(dào)儀器本身噪聲的影響外,地質雷達精(jīng)度還受到天線貼合度、大型機械的幹(gàn)擾等因素的影響,所以在檢測時,應盡量保(bǎo)證檢測天線平穩、勻速前進,保(bǎo)持(chí)適(shì)當的檢測速度,並(bìng)隨時記錄好可能對檢測結果造成幹擾(rǎo)的物體和位置(zhì),以防後期發生誤判。
02瑞雷麵波(bō)法
瑞雷麵波(R波)指(zhǐ)的是一(yī)種沿介質與(yǔ)空氣接觸的(de)分界麵(即地表麵或自由平麵)傳播的具有橢(tuǒ)圓極化性(xìng)質的柱(zhù)狀(zhuàng)波,其在地表附近具有低頻、低速、高信噪比以及頻散等特(tè)征,對地下介質的橫波速度非常敏感。
由於瑞雷麵波方法(fǎ)對近地表探測(cè)方麵具有較高的分辨率,隨著對隧道襯砌仰拱檢測精(jīng)度的要求的提高,近年來瑞(ruì)雷麵波方法逐漸被更多地應用到國內隧道混凝土結構無損檢測當中。瑞(ruì)雷麵波法在隧道仰(yǎng)拱(gǒng)厚度定量檢測上具有較高(gāo)的準確率,能夠實現(xiàn)隧道混凝土仰拱中物(wù)性分界麵的準確定位,並且該方法對仰拱結構中的(de)鋼筋不敏感,能夠對仰拱及其混凝土填充層中的不密實填充位置進行高精度成像。
通(tōng)過以往人們對瑞雷麵波檢測結果(guǒ)與鑽孔驗證結(jié)果對比分析,發現兩者結(jié)果一致性較高,從而驗證了(le)此方法(fǎ)的可靠性。由(yóu)於麵波探測深(shēn)度較淺,為了更好地(dì)保證結果的準確性(xìng),瑞雷麵波(bō)法用於隧道仰拱厚度檢測(cè)時,應使用可以激發和接收(shōu)到高(gāo)頻信號成分(fèn)的瑞雷(léi)麵波震源-檢波器接收係統。
03其他檢測方法
隧道仰(yǎng)拱施工質量檢測與評估,除采用(yòng)地質雷達法以外,還有鑽芯法、聲波法(fǎ)、瞬變電磁法、超聲回彈(dàn)綜合法、回彈法、地震影像法及紅外線探測法等。每種方法(fǎ)都(dōu)具有其適用範圍和使用條件,有(yǒu)其獨有的特征,比如鑽(zuàn)芯法(fǎ),雖然為局部點位檢測,代表性與雷達法相比較差,且鑽機(jī)移動緩慢, 效(xiào)率不高,但其具有測試結果誤差小、直觀、檢測(cè)結果可靠等顯著優勢。鑽芯法不僅能真(zhēn)實反映仰拱混凝土厚(hòu)度(dù)和回填情況,還可以利用所(suǒ)鑽取的芯樣進一步檢(jiǎn)測仰拱(gǒng)混凝土(tǔ)的強(qiáng)度以及對(duì)隧道底部圍(wéi)岩情況(kuàng)進行(háng)檢測。
注意事項
在實際檢測當中,不應隻局限於某(mǒu)一種檢測方(fāng)法,而應根據具體檢測需求選擇一種或幾種較為適(shì)宜的檢測方法,以保證檢測結果(guǒ)的準確性和檢測效率,如(rú):當需(xū)要檢測仰拱厚度和強度時,可采用傳統地質鑽機進行鑽芯檢測;當需要檢測仰拱鋼筋和(hé)鋼架情況時,則可選用地質雷達法進行檢(jiǎn)測。同時,由於仰拱本身是鋼筋混凝(níng)土(tǔ)結構,鋼筋的存在會對雷達波的成像(xiàng)質量造成一定的(de)影響,在對地質(zhì)雷達法等檢測(cè)結果和數據進行分析時要充分考慮此方麵因素對結果的影(yǐng)響。