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。     

回弹法和钻芯法检测劣化桥梁混凝土强度相关性研究

针对JGJ/T23-2001《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》未给出钢筋锈蚀后和多年服役两种情况下混凝土测强曲线,基于试验室内快速锈蚀钢筋混凝土梁和实桥中钢筋混凝土构件中混凝土强度回弹法和钻芯法试验,分别得到了两种情况下混凝土强度回弹值和钻芯值之间的关系,对比了回弹法在两种情况下混凝土强度检测的适用性,进一步研究了两种情况下回弹法和钻芯法检测混凝土强度的相关性,为钢筋锈蚀后混凝土及长期服役混凝土强度检测提供了依据。     

超声回弹综合法检测隧道二衬强度技术研究

为提高超声回弹综合法检测隧道二次衬砌混凝土强度的准确性,通过超声回弹传统超声波平测修正法和单测区修正、全部测区取平均的超声波平测修正法的试验对比,得出单测区修正、全部测区取平均的超声波平测修正法修正后的平测声速更接近混凝土构件对测声速。在某隧道二次衬砌结构实例中,通过传统超声波平测修正法和单测区修正、全部测区取平均的平测法推定强度值与二衬实际钻芯抗压强度值进行比较,进一步证明单测区修正、全部测区取平均的平测法推定强度值更接近实际二衬混凝土强度值。     

隧道衬砌无损检测技术的研究与应用

针对隧道无损检测技术,介绍了声波法、地质雷达法和光学分析法的基本原理,比较了各种方法的优缺点,并应用于江西某隧道无损检测项目。结果表明,无损检测方法有效地解决了传统钻芯检测方法对衬砌的破坏问题,采用无损检测方法对隧道衬砌进行安全评价是可行,并且可以取得满意的检测效果。     

硫酸盐作用下隧道衬砌腐蚀规律研究

针对西南地区隧道结构硫酸盐腐蚀现状,对围岩环境进行了模拟,采用相似理论,进行了4种工况的试验。在特定时间段以钻芯法测取顶部、拱腰、拱脚及边墙位置的混凝土强度,并根据测试结果分析了各部位腐蚀强度的关系,试验得出:隧道衬砌各部位的强度随时间以抛物线变化,先增大后减小,其中顶部腐蚀速度最大,其他部位的腐蚀速度随着衬砌水平夹角的减小而减小,通过对各部腐蚀强度的关系分析,得出了隧道衬砌各部腐蚀强度的关系式。     

复合式衬砌隧道总安全系数设计法修正与应用研究

为评价复合式衬砌这一整体结构的安全性，对以往所建立的复合式衬砌隧道总安全系数设计法的不合理之处进行修正，并再次分析不同铁路隧道的安全性，同时与挪威Q法支护参数进行对比，最后结合案例说明该方法在断面形式比选方面的应用。结果表明： 1）所建立的总安全系数设计法可以为初期支护和复合式衬砌的支护构件选择、量化设计和整体优化设计提供一定的理论基础。2）采用总安全系数设计法对不同铁路隧道安全系数计算的结果与现场实际施工情况、既有隧道病害情况基本相符。3）挪威Q法提出的支护参数如果用于我国时速350 km的高速铁路双线隧道，Ⅲ、Ⅳ级围岩总安全系数满足要求且较为经济，但Ⅴ级围岩安全系数偏低；采用耐久性锚杆有利于充分发挥锚杆-围岩承载拱的支护作用，从而可以减少喷层和二次衬砌的强度，提高经济性。4）总安全系数设计法可以用于隧道断面形式与支护参数的精细比选。     

矿山法隧道拱部装配式衬砌结构设计研究

为解决矿山法铁路隧道施工拱部常出现的衬砌背后脱空、二次衬砌厚度及强度不足等质量缺陷问题，提出矿山法隧道拱部采用装配式预制管片结构的新思路，并基于时速350 km双线铁路隧道，采用数值计算分析研究拱部装配式衬砌结构的系列设计参数。主要研究结论有： 1）提出拱部装配式衬砌环向不分块的整体预制形式，综合考虑理论计算结果、行车安全分析、机械设备运输及拼装能力、拱部衬砌承载能力等，确定拱部管片环向弦长8.6 m、纵向幅宽2 m、衬砌厚度50 cm的结构尺寸及配筋设计参数； 2）提出拱部预制管片之间环缝采用螺栓连接、拱部预制管片与现浇边墙采用“L”型榫接头的接头形式及其设计参数； 3）为保证拱部管片的顺利安装，“L”型榫接头应考虑一定的施工误差，同时拱部预制管片与初期支护间应预留安装空间，后期通过管片背后纵向注浆填充密实。隧道拱部装配式衬砌技术成功应用于重庆胡家沟隧道，总体实施效果较好。     

提高地质雷达隧道衬砌质量检测效果的几点措施

地质雷达已成为隧道施工质量检查和运行期间隧道病害检测的重要手段,然而在采用地质雷达进行隧道衬砌质量检测时也暴露出一些问题。为提高采用地质雷达进行隧道衬砌质量检测的效果,简述了地质雷达隧道衬砌质量检测基本工作原理,从现场检测过程中的增益设置、病害识别、干扰图像辨识、衬砌厚度检测和里程定位几方面,讨论提高地质雷达检测隧道衬砌效果的几点措施。得出:1)增益设置应尽量在边墙喷射混凝土密实度较好的地段进行,并应远离隧道内干扰物;2)病害和干扰图像的识别需在现场检测和室内分析工作中不断积累经验;3)衬砌厚度的检测可用平均波速法,并辅以微电测深法,采用平均波速法探测隧道衬砌厚度的绝对误差可控制在5 cm;4)隧道衬砌质量检测宜采用时间触发方式,尽可能保证雷达天线匀速移动,并做好记录工作。     

新型装配式衬砌在矿山法施工铁路隧道中的应用研究

为解决矿山法施工铁路隧道二次衬砌拱顶易出现的空洞、厚度不足、裂缝、掉块等病害，以重庆铁路枢纽东环线胡家沟隧道为依托，采用拱部预制衬砌替换现浇衬砌的方法，研究拱部衬砌预制工艺、高精度悬臂侧墙施工工艺、拱部预制衬砌运输及拼装施工工艺和拼装配套设备，并阐述装配式衬砌在施工中需重点解决的技术难题及对策，如采用高精度衬砌模板台车解决接头直线度的问题、采用全环通长定位筋解决悬臂侧墙钢筋骨架稳固的问题等，形成一套完整的新型装配式衬砌拼装技术。经现场应用表明： 1）采用“拱部预制衬砌+侧墙现浇”的装配式衬砌施工技术是可行的，可以有效解决矿山法施工隧道拱部质量缺陷问题，提高拱部衬砌质量； 2）新型装配式衬砌采用“L”型榫接头及大球形接头，大球形接头较“L”型榫接头更易控制施工质量，更易于拼装； 3）通过采用拱部预制衬砌高精度定制钢模、高精度悬臂模板台车、悬臂侧墙在混凝土浇筑过程中进行二次精调等关键技术，保证了接头施工精度，满足了拼装要求； 4）通过分析衬砌结构受力变形监测数据，得出隧道衬砌结构内力的受力变形规律； 5）新型装配式衬砌施工技术机械化程度高，施工过程中结构稳定可靠，安全性较高。     

隧道衬砌质量全断面检测台车研究与应用

为解决人工手持雷达天线进行隧道衬砌质量无损检测存在的测线偏移、仪器脱离隧道表面、往复作业检测效率低、安全隐患多等问题，研制一款可实现单次全断面机械化作业的隧道衬砌质量检测台车。该台车集成多级伸缩机械臂及九通道隧道质量检测系统，具有单次多线机械化同步检测、多通道雷达天线数据采集控制、雷达天线与隧道壁自适应、里程综合定位及视频采集等关键技术，并已在湖北郑万高铁某隧道使用，检测效果良好。相较于传统单次单线检测方式，检测效率由15 h/km提高至1 h/km；雷达天线自适应功能保证仪器紧贴隧道表面，检测连续可靠；同时，九通道隧道质量检测系统的应用，一定程度上实现了衬砌质量检测的信息化。     

大连华昌变电站电缆隧道的套衬加固设计与施工

大连华昌变电站电缆隧道出现了严重的底鼓、衬砌裂缝等病害,采用现场测量、钻芯取样等方法对隧道的病害情况进行全面检测,并对病害产生的原因进行分析,认为病害是由地下水作用、原支护结构强度不足和施工质量差等因素综合引起的,决定采用电缆临时移位、底板钻孔注浆后凿除、加设钢筋混凝土内衬的整治方案。目前该工程已竣工,隧道结构稳定,电缆运行正常,取得了较好的整治效果。实践证明： 大连华昌变电站电缆隧道的病害整治方案是可行的。     

地质雷达在东山隧道二衬检测中的应用

以张承高速公路东山隧道二衬检测为例,阐述了采用地质雷达对隧道进行检测的原理及方法,对实例检测得到的波形图进行解释并得出结论,以此作为二衬质量评价的依据;再对隧道同一部位采用钻探取芯法进行复测,结果两种方法吻合较好。说明地质雷达检测结果具有较高的可信度。     

雷达探测隧道壁后空洞的现场验证及空洞影响分析

针对王市岭隧道隧改路工程,采用探地雷达检测衬砌壁后空洞,并进行钻孔取芯验证,结果表明探地雷达用于壁后空洞检测可行且具有较高的可信度。为系统分析壁后空洞对隧道结构的影响,基于现场原位测试数据,建立了连拱隧道的三维快速拉格朗日有限差分模型。数值分析结果表明,拱顶、拱肩和边墙部位的空洞均会导致衬砌局部产生拉压应力集中,应力集中程度受空洞位置与尺寸的双重影响。在竖向地应力为主的条件下,拱肩部位的空洞对衬砌危害最大,易导致拱肩上侧部位出现较大的应力集中,因此在隧道壁后空洞病害检测时应重点考虑拱肩部位。     

TBM施工隧道管片衬砌段回填注浆质量检测综合物探方法研究及应用

针对目前无损检测方法应用于管片壁后回填注浆质量检测的局限性，综合地质雷达和地震映像法的优点对注浆质量进行可靠性检测。首先利用有限差分数值模拟方法分别对2种方法在管片后注浆质量的检测进行模拟，验证方法的理论检测效果。在该结果基础上，采用预测反褶积滤波技术对2种方法结果中的多次波进行有效滤除，以提高检测结果的准确性及可靠性。最后根据数值模拟实验结果，将数据滤波技术及最优探测参数在西藏某公路双护盾TBM施工隧道回填注浆质量检测中进行实际应用，并结合钻孔内窥结果对检测结果进行评价。结果表明： 预测反褶积滤波技术能够有效滤除管片内钢筋模所产生的多次反射波，并能提高2种方法的分辨率； 地质雷达法探测结果分辨率高，但受限于管片内钢筋模的影响，400 MHz天线有效探测深度约为1 m，地震映像法探测深度能达到5 m左右，但分辨率低于地质雷达法，2种物探方法优劣互补； 综合利用2种方法能够有效解决管片衬砌段回填注浆质量检测的难题，保障隧道建设安全。     

铁路隧道衬砌空洞成因分析及整治

为解决不良地质条件下铁路隧道衬砌空洞整治效果难以保证的难题, 依托隧道整治实际工程, 采用理论分析与数值计算, 对衬砌空洞成因、近似标准流程化的整治技术方案、不良地质条件下衬砌结构安全性验算、整治效果评价等方面进行研究。 研究结果显示: 1)衬砌空洞主要是由地下水侵蚀、岩溶等不良地质作用以及初期支护不平整、冲顶不满、人为因素等施工质量问题导致的; 2)通过结构安全性验算、地质雷达无损检测和衬砌强度试验的效果验收可知，所建立的铁路隧道衬砌空洞系统整治理念与方法体系具有良好的效果。     

衬砌劣化对水下盾构隧道变形的影响分析

针对目前世界最大直径水下盾构隧道的工程背景和劣化环境,通过分析衬砌劣化机理和行业规范标准确定了以有效厚度考量衬砌结构劣化,采用强度折减原理对强度参数进行逐步地折减,建立了考虑地层土性和覆土厚度影响的水下盾构隧道衬砌劣化模型,运用数值计算方法分析了衬砌劣化的多种组合工况,从而对衬砌劣化引起上海长江隧道（崇明越江通道）变形的特征表现和趋势规律进行了研究和探讨。研究结果表明：基于有效厚度折减的衬砌劣化分析方法能够有效地反映劣化后隧道结构的整体变形状况,且计算结果可靠合理,可为盾构隧道健康状态诊断与分析提供理论依据和技术支持,也可为运营管理部门正确及时的养护维修提供借鉴和指导。     

风积沙地层大跨公路隧道施工过程力学行为分析

采用三维数值模拟和现场监测的手段,对风积沙地层大跨公路隧道超前支护效果、工法参数优化、围岩压力释放和沉降发展规律进行分析。通过计算结果与监测数据的对比分析,得出了风积沙地层隧道开挖过程中围岩压力的变化形态、二次衬砌施作时机和最终形变荷载大小以及沉降发展等规律。分析结果表明：旋喷桩超前支护将掌子面潜在失稳区域控制在旋喷壳下部掌子面前方D/2范围（D为单洞开挖跨度14m）;三台阶法施工台阶长度宜取（1/3～1/2）D;二次衬砌落后下台阶掌子面的距离宜取D/2;二次衬砌分担荷载较大,分担比例约为50%。     

桥梁工程回弹法推算抗压强度测强曲线的研究

在桥梁工程建设中,回弹法检测混凝土结构物实体抗压强度,是交通、建设行业标准认可的检测方法之一,操作简易,应用广泛.广东肇庆市多年的实践表明,本地区回弹法检测混凝土抗压强度如果套用部颁规程的统一测强曲线进行换算,有时候容易产生误判,如碳化深度偏大时,结果直接影响对质量的评价,因此,研究本地区回弹检测法的回弹值与抗压强度关系,建立符合本地工程实际的测强曲线,准确推算抗压强度很有必要,意义重大,经立项申请,该研究列入省交通运输厅科技计划项目,成果已通过验收鉴定.     

东天山隧道穿越断层破碎带初期支护变形分阶段控制标准研究

为解决东天山特长公路隧道穿越F2断层破碎带软岩大变形问题，综合采用理论分析、数值模拟、现场监测与统计分析等手段，开展隧道两台阶预留核心土法和三台阶法施工初期支护变形控制标准研究，并提出隧道初期支护变形分级预警方法。研究结果表明： 1）东天山隧道穿越F2断层破碎带的预留变形量选取60~80 cm能够满足施工要求。2）对于两台阶预留核心土法，上、下台阶开挖产生的初期支护变形占其总变形量的比例建议为60%、40%；对于三台阶法，上、中、下台阶开挖产生的初期支护变形占比建议为20%、65%、15%。3）当初期支护变形未超过预留变形量、超过预留变形量但未超过5%二次衬砌设计厚度、未超过10%二次衬砌设计厚度时，分别启动Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ级预警。Ⅰ级预警时正常施工，Ⅱ级预警时采取控制开挖进尺和台阶长度、及时设立护拱、尽快封闭初期支护等处治措施，Ⅲ级预警时则进一步采用短台阶或微台阶法施工。