超声回弹综合法在隧道衬砌强度检测中的应用及相关问题探讨

按照《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS02:2005)要求,采用超声回弹综合法对隧道衬砌混凝土抗压强度进行检测,同时在相同测区采用回弹法、钻芯取样法进行对应比较,通过实际应用,表明超声回弹综合法在隧道衬砌混凝土强度检测中具有较高的准确性,能够满足检测要求,同时分析了该方法在检测隧道衬砌混凝土强度中产生的误差原因及检测过程需要注意事项。     

基于CECS 02标准中声速修正系数的研究

为修订《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS 02:2019),对现行《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS 02:2005)标准中的超声声速修正系数β进行了系统的试验。研究表明在混凝土的侧面～侧面间与顶面～底面间的对测声速并不存在现行《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS 02:2005)标准中规定的修正系数β=1.034的关系;同时,试验数据得出的混凝土的侧面与顶面、侧面与底面的平测声速的比值均不超过2%,即现行《超声回弹综合法检测混凝土强度技术规程》(CECS 02:2005)标准规定的在混凝土浇筑的顶面或底面平测时,测区混凝土中声速代表值均应按±5%修正的量偏大。     

济南黄河三桥超声回弹综合测强曲线回归分析

采用最小二乘法原理和lstopt工具箱方法对青银高速公路济南黄河三桥混凝土构件实测超声波声速值、回弹值和强度值进行回归分析,分析各相关数据的变化规律并对其进行拟合,得出该桥梁混凝土构件超声回弹综合测强专用曲线;通过抽样试验验证了该曲线的准确性,为该桥梁后期混凝土构件强度测定提供了一种快速、间接的无破损检测方法.     

回弹法检测中测强曲线的现场实验修正

通过大量的实验数据，提出适应现场情况的混凝土强度与回弹值之间的修正测强曲线。该曲线仍运用回弹值的幂函数形式，与通用测强曲线相比，其交换结果在低回弹值区强度有所提高，而在高回弹值区有所下降，能更符合实验结果。     

超声回弹综合法检测岳阳地区混凝土抗压强度曲线的建立

基于岳阳地区混凝土抗压强度和回弹值、声速值之间相关关系的试验研究,进行函数模型的拟和回归,建立了当地幂函数超声回弹综合法地方测强曲线,并验证它的优越性。同时论述混凝土强度和回弹值、声速值在几种因素影响下的相关关系。     

公路隧道衬砌火灾损伤专用测强曲线试验研究

依托西部交通建设科技项目,针对公路隧道中常用的C30混凝土制备试块,采用不同温度、不同燃烧时间对隧道衬砌试块进行烧损试验;并通过抗压强度试验得到混凝土试块强度分别随温度与受火时间的变化规律,以及分别通过回弹试验与超声试验分别得到回弹值与温度、波速比与受火时间的关系;最后通过以上相关试验建立了公路隧道衬砌火灾损伤专用测强曲线,为以后相关试验及实际应用提供参考.     

针对抵母河特大桥回弹法检测混凝土强度专用测强曲线的建立

通过对不同强度等级的混凝土试件进行抗压与回弹试验,根据最小二乘法原理,对混凝土强度和回弹试验数据进行回归和统计分析,建立了抵母河特大桥混凝土回弹法专用测强曲线方程,为该工程混凝土强度质量检测评定提供了可靠的推定依据。     

超声回弹法平测声速修正系数计算及可靠性检验

采用超声回弹子测声速法对几十个工程构件进行强度测试,得到了大量的平测声速修正系数λ值,通过统计分析发现λ服从正态分布;提出了3~7点测距-声速线性回归计算λ的新方法,并通过工程实例表明对λ进行可靠性检验的必要性.     

公路隧道衬砌混凝土火灾高温下的物理力学损伤规律

围绕公路隧道衬砌混凝土火灾高温下的物理力学损伤特征,通过大量的公路隧道衬砌混凝土试件烧蚀试验,及试件烧蚀后的探伤试验（超声波法、回弹法）、强度试验和刚度试验,系统研究国内公路隧道C20～C35常用混凝土标号区间的混凝土材料火灾损伤,给出各种工况下的损伤规律与表现特征。对公路隧道衬砌结构温度损伤形式进行划分,对混凝土材料的火灾后力学性能进行归纳分析,建立衬砌混凝土外观和力学指标与火灾温度的定性、定量关系,总结提出衬砌混凝土损伤等级,为定量与定性评价公路隧道衬砌混凝土损伤状况提供试验依据。     

隧道衬砌强度沿厚度变化规律及模板台车设计理念探讨

隧道衬砌强度检测常采用回弹法和钻芯法，两种方法检测的对象分别是混凝土表面和结构内部，回弹法的检测强度普遍高于钻芯法，对此，为查明出现这种差异的原因，采用回弹法和钻芯法对新建隧道衬砌强度进行了一系列检测和试验，经回归处理并结合数值模拟分析，研究结果表明:衬砌强度沿深度方向呈先缓慢降低而后加速下降再趋于平稳的变化趋势；衬砌表面回弹法检测强度R1、钻芯强度R2与钻芯拟合强度R3之间满足R1=β1R2和R3=β2R2，并提出了检测工程中β1，β2的建议值；根据模拟结果，探讨了整体式衬砌模板台车的设计理念。     

某运营隧道二衬劣化原因分析及处治设计

衬砌劣化作为运营隧道最为常见的病害之一,对隧道二衬结构的强度、刚度以及稳定性均会产生一定程度的影响,严重时会影响隧道运营期间的结构整体稳定性。根据重庆某运营高速公路隧道二衬劣化并急需处治的实际情况,结合相应专项检测报告及水质分析,发现造成隧道衬砌劣化的主因是衬砌背后地下水中所含硫酸盐和碳酸盐对混凝土的腐蚀。为此,基于混凝土腐蚀破坏的模式及机理,并结合隧道具体病害情况及原设计情况,提出了针对性的处治措施,取得了良好的处治效果,可供类似隧道病害处治参考。     

纤维喷射混凝土单层衬砌施工技术探讨

摩天岭隧道通风斜井左洞,坡度大于24°,长度接近1400m,在此条件下进行施工难度极大,特别是在二次衬砌的施工中,斜井内大规模混凝土的运输、衬砌台车的加固、定位和模筑混凝土的振捣等作业的危险性很大,施工质量难以保证。因此,该工程施工中采用了相对简单、方便,但强度满足工程运营要求的纤维喷射混凝土单层衬砌。论文以摩天岭隧道斜井单层衬砌施工为工程背景,对大坡度斜井纤维喷射混凝土的工程特性及纤维喷射混凝土作为隧道永久衬砌的施工工艺等进行了介绍和探讨,其相关研究和结论直接服务和指导了摩天岭隧道的斜井施工。     

浅析苏木山隧道衬砌结构厚度检测方法及其分布规律

通过苏木山隧道实际工程案例,验证了地质雷达无损检测技术在隧道衬砌结构厚度检测过程中可达到良好的效果,并对苏木山隧道初期支护和二次衬砌厚度检测结果进行分析,可知实际检测厚度和设计之间差值呈现高斯分布规律,其拟合度较高;初期支护和二次衬砌在不同测线位置的实际检测厚度平均值均高于设计值,通过分析国内山岭隧道质量评价方法,建议从结构安全度和可靠度双重角度制定隧道衬砌厚度评价指标。     

铁路隧道混凝土理论消耗量分析及计算

混凝土超耗是隧道工程施工面临的难题,如何有效减小隧道混凝土超耗是项目成本管控的重点,也是难点。为有效降低施工成本,合理确定隧道混凝土消耗标准,做好施工管控,立足于隧道施工特点,从混凝土超耗原因、消耗组成、消耗量化分析及二次衬砌模板台车轮廓外放影响等方面,针对混凝土施工前后工序进行混凝土消耗量化计算及评估,得出:1)初期支护喷混凝土消耗量主要与设计量、回弹量及平均线性超挖量相关,喷混凝土理论消耗量是设计量的1.6～3.8倍;2)二次衬砌模筑混凝土消耗量主要与设计量及预留变形量相关,在实际预留变形量是设计预留量1/3的情况下,二次衬砌模筑混凝土理论消耗量是设计量的1.04～1.12倍;3)一般的二次衬砌模板台车结构强度及刚度较大,满足二次衬砌混凝土浇筑施工至初凝时的自重或冲击压力,定位时不需要将台车轮廓外放大,以防变形回落。     

基于温度效应的隧道二次衬砌混凝土结构力学状态分析

为了研究寒冷地区隧道二次衬砌混凝土结构在环境温度变化情况下的力学状态,基于振弦式混凝土应变计的测试原理,提出温差引起的误差修正公式,并采用数值模拟的方法,对隧道二次衬砌混凝土的温度应力进行了分析。结合陕西省吴堡至子洲段高速公路刘家坪3号隧道现场二次衬砌混凝土应变监测数据,研究了1年内环境温度变化情况下隧道二次衬砌混凝土的结构受力。结果表明:在温度的影响下,混凝土内部在冬季产生了比较大的拉应力,混凝土内侧拱顶产生压应力,其余部位内侧产生拉应力;混凝土外侧拱顶和边墙部位产生了比较大的拉应力,最大值出现在拱顶部位;混凝土的内外侧应力最大值为1.01 MPa,接近C25混凝土的设计抗拉强度1.33 MPa。     

深埋复合式衬砌隧道二衬分担比研究

为研究深埋复合式衬砌隧道二衬分担比,首先,介绍了基于"叠合梁"理论的初支与二衬荷载传递机理;然后,统计了31座隧道120个断面围岩与初支及初支与二衬间接触压力的监测数据,研究了围岩压力与围岩级别、埋深等参数的相关性,系统分析了经验公式计算的深埋隧道围岩压力与实测值的差异性;最后,将运用修正的"叠合梁"理论计算出的不同围岩级别二衬分担比与实测值对比分析,并讨论了"叠合梁"理论计算二衬分担比的适用性。结果表明:深埋复合式衬砌隧道围岩压力总体随着围岩级别或隧道埋深的增加而增加,而与隧道跨度﹑高度无明显联系;经验公式计算值与实测值接近程度从优到劣依次为:普氏理论、《公路隧道设计细则》(2010)、太沙基公式;《公路隧道设计细则》(2010)适用于埋深小于800 m的围岩压力预测;Ⅲ,IV,V和Ⅵ级围岩的二衬分担比多集中于20%～30%,30%～45%,40%～70%,隧道地应力高、围岩条件差以及初支未及时施作等因素可能是少数断面二衬分担比过高的原因;"叠合梁"理论计算的二衬分担比值受支护材料物理力学参数的影响甚微,而受初支厚度与二衬厚度的影响颇大,"叠合梁"理论不适用于IV级及以下围岩二衬分担比的计算,V和Ⅵ级围岩二衬分担比可按"叠合梁"理论计算值的70%预测。     

华蓥山隧道富水带衬砌结构安全性评估

以华蓥山隧道工程为依托,就涉及富水区隧道衬砌结构的安全性开展研究,运用FLAC3D有限差分软件对隧道的开挖进行了仿真分析,计算隧道衬砌各处内力,并按照破损阶段法求得断面各处的安全系数,进而对衬砌结构的安全性进行评价。计算结果表明:仰拱部位易发生涌水,拱脚处安全系数最小,不满足规范要求,是衬砌结构强度的薄弱环节,应适当加强来提高二衬的安全储备,该评价结果可为隧道的安全施工提供一定的指导意见。     

补偿收缩混凝土隧道衬砌结构模型试验研究

裂缝与混凝土材料如影随形,公路隧道衬砌亦如此,采用补偿收缩混凝土是改善衬砌抗裂性能的一种尝试。为此,按1:10的比例制作了Ⅴ级围岩中的两车道隧道衬砌结构缩尺寸模型,并推导了模型隧道和实际隧道地层弹性抗力强度的相似比解析公式,其主要影响因素包括半径、厚度、弹性抗力系数、弹性模量。最后,根据实测值,并采用弹性支点法估算了衬砌结构预压应力的提高值约为480k Pa。     

超声波法评估钻孔灌注桩混凝土强度的研究

超声波法进行钻孔灌注桩无破损检验,经过郑州黄河公路桥等300多根桩的实践,证明能为判断桩身混凝土缺陷(蜂窝、夹泥断层等)提供可靠依据。若能将该方法用于评估桩身混凝土的强度,对工程质量的全面控制更有重要作用。国内外的许多研究对超声法评判混凝土强度的问题有不同的意见,足见问题比较复杂。现将我们结合郑州黄河公路大桥中段工程试验研究结果,就声速与强度、声速与龄期、工程桩强度评估、钻孔桩混凝土强度的离散性等问题分析整理于后,粗浅结果,仅供参考。     

嘉绍跨江大桥φ3.8m超大直径深孔钻孔桩基桩检测

嘉绍跨江大桥北岸水中区引桥基础为φ3.8 m钻孔灌注桩,采用气举反循环回转法钻孔施工。在桩内按正方形预埋4根声测管作为检测通道,成桩14 d后,用超声波透射法对桩身混凝土质量进行检测。采用超声波透射法已检测116根基桩,综合超声波声速、幅值及波形对基桩质量进行判断,116根基桩均为Ⅰ类桩。