高速公路隧道工程试验检测技术中交二公局萌兴工程

1、隧道工程试验检测技术 陕西路桥集团陕西路桥集团 第一篇 地球公路隧道现状 一、隧道施工方案的重要性 1.由于公路建设的特点决定： 正由东部沿海地区向西部内陆地区发展 由平原地区向山岭重丘区延伸 2.由于隧道方案本身的优点决定： 改善线形 缩短里程 根除病害 保护生态环境 提高运输效益 第二篇 公路隧道一般遇到的问题 隧道易渗漏 隧道处于地下，一直受地下水涌出的侵扰，如果防排水措施 没做好，易发生渗漏，影响公路的长期使用。 衬砌易开裂 a出现衬砌开裂主要由施工管理不当造成； b衬砌厚度不足； c混凝土强度不够。 限界受侵 a为了保证施工安全和避免塌方，容易形成仓促衬砌，忽视 断面界限，使建筑限界

2、受侵； b施工中常见现象是衬砌砼在浇筑过程中，模板强度、刚度 不足出现走模，也会导致限界受侵。 结合部不密实 a初期支护与围岩结合部 b二次衬砌与初期支护结合部 通风照明不良 a设计欠妥；b器材质量存在问题；c运营管理不当。 另外，我进行检测时，建成运营期间，还发现有一些其它局限和 问题。水泥砼断板；沥青路面开裂；压浆不密实；预制块蜂窝麻 面。 公路隧道的特点公路隧道的特点 断面积大 形状扁平断面扁平易在拱顶围岩内造成拉伸区 通风要求 送入新鲜空气，稀释汽车 照明要求 暗适应，明适应，24小时通风照明，费电 防排水要求 行车安全 第三篇第三篇 隧道分类隧道分类 1、地质条件：土质隧道 石质隧道

3、 2、埋置深度：深埋隧道 埋深h3D 浅埋隧道 0.5D 埋深h3D 超浅埋隧道 埋深hD 3、长度： 特长隧道 L3000m 长隧道 1000mL3000m 中隧道 500mL1000m 短隧道 L500m 4、地理位置：山岭隧道 城市隧道 水下隧道 第四篇 公路隧道检测技术 1、超前支护-注浆材料检测（水泥细度、注浆效果检查） 2、开挖-超欠挖控制 （激光断面仪法 ） 3、支护体系设计 初期支护质量检测锚杆（拉拔力、砂浆注满度）、 钢支撑（加工、安装质量） 、喷射砼（强度、厚度） 防排水层质量检测 1.材料的质量检测合成材料、土工布、抗渗混凝土 2.防水的质量检测防水板铺设、止水带 3.排

4、水的质量检测环向排水管、纵向排水管、中央水沟 第二次衬砌的质量检测 1.模筑砼的抗压强度； 2.模筑砼的厚度 3.衬砌背后空洞检测 4、隧道测量技术 A地质和支护状况观察 B位移量测 a地表下沉量测 （针对浅埋隧道、洞口段） b拱顶下沉量测 （预测拱顶坍方） c围岩周边位移量测 （收敛量测检验围岩和初期支护变形） d围岩内部位移量测 （多点位移计测径向位移和松驰范围） C力的量测 a锚杆轴力量测 （与拉拔力的区别） b钢支撑压力量测 （是否达到极限压力） c喷射砼应力量测 d二次衬砌压力量测 D量测数据的处理 5、通风检测技术 A施工期间 B运营期间 6、照明检测技术 照度检测 2 超前支护

5、预加固围岩施工质量检测 超前支护与预加固方法及其适用状况 A.地表砂浆锚杆或地表注浆加固 适用浅埋、洞口地段和某些偏压地段 B.超前锚杆或超前小导管支护 适用浅埋松散破碎的地层内；地层应力不太大，地下水较少的软弱破 碎围岩的隧道 C.管棚钢架超前支护 适用极破碎的地层、塌方体、岩堆等地段 D.超前小导管注浆 适用自稳时间短（12h）的砂层、砂卵（砾）石层、断层破碎带、软 弱围岩浅埋地段和处理塌方等地段 E.超前围岩深孔预注浆 适用极其松散、破碎、软弱地层，或大量涌水的软弱地段以及断层破 碎带的隧道。多用于断面较大和不允许有过大沉陷的各类地下工程中 注浆材料性能试验注浆材料性能试验 1.理想注浆

6、材料可满足的要求条件： 浆液粘度低，渗透力强，流动性好； 可调节并准确控制浆液的凝固时间； 浆液凝固时体积不收缩； 浆液稳定性好，长期存放不变质； 浆液无毒，无臭，不污染环境。 2.注浆材料的主要性质： 粘度；渗透能力；凝胶时间；渗透系数；抗压强度 超前支护施工质量检测 公路工程质量检验评定标准JTG F80/12004 一、超前锚杆 1.基本条件 锚杆材质、规格 超前锚杆与隧道轴线的外插角需达到510 锚杆搭接长度不小于1m。 2.实际测试 长度不小于设计值； 孔位偏差50mm； 孔深偏差50mm； 孔径大于杆体直径15mm。 检查方法与频率，尺量，检查10 3、外观鉴定 二、超前钢管 1、

7、基本要求 超前钢管的型号、规格、质量符合设计和规范要求； 超前钢管与钢架配合使用时，应从钢架腹部穿过，尾端与钢架焊 接。 2、实测项目 长度不小于设计值； 孔位偏差50mm； 孔深偏差50mm； 孔径大于杆体直径20mm。 检查方法与频率：尺量：检查10 3、外观鉴定 三.注浆效果检查技术 1、分析法-以注入量估算浆液扩散半径 2、检查孔法-钻检查孔，提取芯样鉴定；吸水量 3、声波监测仪-注浆前后岩体声速、振幅和衰减数 3 开挖质量检测 隧道开挖的原则：保证围岩稳定或减少对围岩的扰动，选 择恰当的开挖和掘进工具，提高掘进速度。 隧道开挖质量检测de目标：实现控制超欠挖。 开挖是控制隧道工期和造

8、价的控制方法和技术。 欠挖过多欠挖过多不修整不修整影响支护厚度影响支护厚度工程质量留下隐患工程质量留下隐患 修整修整费时费力费时费力 影响工程进度影响工程进度 dAs drdA 2 2 1 一.隧道开挖质量的评定 1.开挖断面的规整度 采用目测的方法进行评定 2.超欠挖的控制 采用测量断面的方法 二二.超欠挖测定技术超欠挖测定技术 1.直接量测开挖断面面积 以内模为参照直接量测法 使用激光束的方法 （激光射线在开挖面上定出基点，由该点实测开挖断面面积） 投影机 利用投影机将基点或隧道基本形状投影在开挖面上，然后根据 此实测开挖断面面积 2.非 接 触 观 测 法 a.三维近景摄影法 利用拍摄手

9、段进行多角度、立体拍摄，不宜作为测量的手段 b.直角坐标法 测量仪器：激光打点仪、经纬仪、水平仪、钢尺、塔尺等 c极坐标法（断面仪法）PROFILIR4000 测量原理：极坐标法是以某物理方向（如水平方向）为起算方 向，按一定间距（角度或距离）依次一一测定仪器旋转中心与实际 开挖轮廓线的交点之间的矢径（距离）和该矢径与水平方向之间夹 角，将这些矢径端点依次相连即可得实际开挖轮廓线。 测出实际开挖断面，与理论设计断面相叠加，得出超挖和欠挖 激 光 断 面 仪 测 量 开 挖 断 面 技 术： 1.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）依次一一测定仪器旋转中心与实际开挖轮

10、廓 线的交点之间的距离及该距离与水平方向的夹角； 2.将这些距离端点依次相连即可获得实际开挖的轮廓线。 3.通过控制导线获得断面仪的定点定向数据，利用计算机软 件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，形成输出图形。 4.同时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）。算得实际开挖方量、超挖方量、欠挖方量。 4 4 初初 期期 支支 护护 施施 工工 质质 量量 检检 测测 一.锚杆 1.锚杆作用原理 “悬吊”作用。提高层间摩阻力，形成“组合梁”；加固围岩； 2. 2.锚杆质量检测 锚杆质量检测包括加工质量、安装尺寸、拉拔力试验、砂浆锚杆注满度等 安装尺寸检查

11、 锚杆位置；孔位偏差15mm；孔深偏差50mm；孔径大小杆体+15mm。 锚杆拉拔力试验（拉拔力指锚杆能承受的最大拉力） 拉拔力设备：中空千斤顶、手动油压泵、油压表、千分表 测试方法 P24（钻孔、安装锚杆、确定时间、安装仪器设备、加压） 注意事项： a、防偏心；b、匀加压（10KN/min）；c、尽量不做破坏性试验；d、安全 试验要求: a、按锚杆数1且不小于3根；b、F均F设；c、Fi0.9F设 砂浆锚杆注满度检测 Thurner 原理：为了检查锚杆周围的砂浆是否均匀、密实。1978年，瑞典的 H.Thurner提出测超声能量损耗来判定砂浆、灌注质量的好坏。 在锚杆体外端发射一个超声波脉冲

12、，它沿杆体钢筋以管道波形式传播，到达 钢筋底端反射，在杆体外端可接收此反射波。 如果钢筋外密实、饱满地由水泥砂浆握裹，砂浆又与周围岩体粘结，则超声 波在传播过程中，不断从钢筋通过水泥砂浆向岩体扩散，能量损失很大，在杆体 外端测得的反射波振幅很小，甚至测不到； 如果无砂浆握裹，仅是一根空杆，则超声波仅在钢筋中传播，能量损失不大， 接收到的反向波振幅则较大； 如果握裹砂浆不密实，中间有空洞或缺失，则得到的反射波振幅的大小介于 前二者之间。 由此，可以根据反射波振幅大小判定水泥砂浆的饱满程度。 二.喷射混凝土 1.喷射混凝土支护原理 支承围岩 卸载作用 填平补强围岩 封闭作用 分配外力 2.检测内容

13、与技术 检测项目 强度：（压、拉、剪、劳、粘）相互关联，喷射砼抗压强 度表示混凝土物理力学性能和耐久性的一个指标。实际中检测抗压 强度及粘结强度。 厚度：100mm300mm 粉尘，回弹检查 A.强度及厚度的检测方法 抗压强度试验方法 喷大板切割测强度 简单，对试验员身体不好，粉尘 凿方切割法 取芯不安全，后期依旧有工程量 喷射砼与围岩粘性强度试验 试块制作方法： 成型试验法 用劈裂法进行试验 直接拉拔法 厚度 凿孔：喷射8小时内，用短杆将孔凿出，厚度不足时可及时补喷。 激光断面仪 地质雷达检测 （三）质量评判： 10组以下 试件抗压强度平均值Rn1.05R规定值 Rmin0.9R规定值 10

14、组以上 试件抗压强度平均值RnR规定值 Rmin0.85R规定值 三.钢筋支撑 1.钢支撑de型式 围岩类别 围岩级别 型钢支撑 格栅支撑 2. 钢筋支撑检测内容 1.加工质量检测：尺寸 强度、刚度 焊接 2.安装质量检测：安装尺寸 倾斜度 (纵断面不大于2) 连接与固定 3. 钢支撑vs锚喷支护de区别 作用机理不同 钢支撑依靠【被动支撑】来维护围岩稳定 属于传统的支护方 式 锚喷支护用【主动加固】保持围岩稳定 现代的支护方式 阮家窑隧道进口塌方注浆 4初期支护及二衬背后的检测 1、检测方法：地质雷达法 P32 2、检测内容：支护、衬砌厚度 背部回填的密实度 背后的空洞 内部的钢架、钢筋分布

15、 3、地质雷达检测原理：地质雷达探测是根据电磁波在不同电性介 质里传播时其波形特征(双程走时、幅度、波形)发生改变，进而推测介质 分布情况。介质的电性特征是指介质的介电常数，电导率和衰减系数。 步骤：1、现场测线布置 现场测线一般以纵向为主，环向为辅，纵向测线有3测线、5测 线、7测线等。环向测线一般以点测为主。 2.介质参数标定 在已知厚度部位或材料与隧道相同的其它预制件上测量； 在洞 口或洞内避车处使用双天线直达法测量； 钻孔实测 3.测量时窗确定 4.扫描样点数确定 5.测量频率：连续测量，特殊地段或条件不允许可点测 6.注意事项 5 防排水材料及施工质量检测 1、隧道防排水的必要性：

16、隧道渗漏水的长期作用，将极大地降低隧道内各种设施的使用寿 命和功能； 隧道渗漏水恶化了隧道的运营环境。 2、公路隧道防排水的基本原则： 隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理” 的原则。 防排水材料 一、防水板 1、高分子防水卷材（防水板） 目前可选用的防水板有：乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）；乙烯 三聚物沥青（ECB）；聚氯乙烯（PVC）；氯化聚乙烯（CPE）； 高密度聚乙烯（HDPE）；低密度聚乙烯（LDPE）等。 2、防水板的性能试验 取样：卷材均应成批提交验收，同一生产厂，同一品种、规格 的产品5000m为一批进行验收，不足5000m也作为一批。 塑料防水板物理力学性能

17、试验 %100 1 0 0 L LL db F 拉伸强度试验、断裂伸长率 热处理变化率 100 S SS L 0 01 h Lh试样的热处理尺寸变化率（） S0试样同方向上两参考点间的初始长度（mm） S1试样处理后同方向上两参考点间的长度（mm） 二、土工布 1、土工布：起缓冲层、均分压力，过滤作用 土工布对隧道工程比较重要的工程特性： 物理特性、力学特性、水力学特性 %100 0 0 L LL B p T f p f s 延伸率 抗拉强度 力学特性 抗拉强度：抗拉强度及其应变是反映主要特性的指标； 试验方法：采用条带拉伸试验； 撕裂强度：反映试样抵抗扩大破损裂口的能力：目前测撕裂强度 的试

18、验形状多为梯形； 顶破强度：反映土工织物抵抗垂直织物平面的法向压力的能力； 刺破强度：反映土工织物抵抗小面积集中荷载的能力。 三、防水混凝土 隧道工程防水混凝土的一般要求： 一般地区抗渗等级不得小于S6，平均气温低于15时抗渗等级不得小于S8。 试件的抗渗等级应比设计要求提高0.2MPa。 防水混凝土结构应满足：衬砌厚度不小于300mm；裂缝宽度应不大于 0.2mm，并不贯通；迎水面主筋保护层厚度不应小于50mm。 试验步骤：P62 （1）试件满28d后取出，擦干表面，用钢丝刷刷净两端面，待表面干燥后，在 试件侧面滚涂一层熔化的密封材料，然后立即在螺旋加压器上压入经过烘箱或电 炉预热过的试模中

19、，使试件底面和试模底平齐，待试模变冷后即可解除压力，装 在渗透仪上进行试验。 （2）0.2MPa（8h加0.1MPa）6渗3，终止 （3）至设计抗渗标号，8h第三不渗，满足，停止 试验结果计算： S10H-1 四、止水带 1、设置位置： 衬砌施工缝（由于施工原因造成，衬砌分组） 沉降缝（明洞，暗洞交错口，围岩类别发生变化地段） 伸缩缝（为了防止由于温度变化而造成的衬砌裂缝而设的缝） 2、止水带的安装： 外贴式、预埋式、内贴式 3、止水带实测检查： 检查项目允许偏差检查方法与频率 纵向偏离（mm）50尺量：每环3处 偏离衬砌中心线（mm）30尺量：每环3处 防排水施工质量检查 一、防水板施工检查

20、 1、防水层铺设的基面要求 基面的平整度；边墙D/L1/6；拱部D/L 1/8； 基面不得有尖锐突出物； 基面不得有明水 2、防水板的铺设 a、防水层铺设方式 纵向铺设（瓦叠） 上下及纵坡 环向铺设 内外 b、接茬方式：（压茬宽度10cm） 冷粘法：用胶合剂 优点：施工方便，速度快 热合法：用专门的热合焊接机 优点：施工期间可进行质量检测 c、卷材径洞壁上固定方式 有钉铺设 无钉铺设：平头烙铁热合 吊头固定 检查项目规定值或允许偏差检查方法与频率 搭接宽度（mm）100尺量：全部搭接均要检 查，每搭接检查3处 缝宽 （mm） 焊接两侧焊缝宽 尺量：每搭接检查5处粘结粘缝宽 固定点间距（m）符合

21、设计要求尺量：检查总数的10 3、造成防水板破损的原因： 喷射混凝土表面凹凸不平，防水板铺设过松过紧； 锚杆突出混凝土表面，防水板直接与之接触； 灌注混凝土时的摩擦力，使防水板过度绷紧，结合部被拉开。 二、排水施工检查二、排水施工检查 1 1、地下水的流程、地下水的流程 围岩围岩环向排水管环向排水管纵向排水管纵向排水管横向排水盲管横向排水盲管中央中央 排水管排水管洞外出水口洞外出水口 2 2、排水作法：每隔一定距离沿洞周环向铺设弹簧排水管，下、排水作法：每隔一定距离沿洞周环向铺设弹簧排水管，下 端与纵向排水管相连，纵向排水管每隔端与纵向排水管相连，纵向排水管每隔101020m20m留有一出水口

22、，留有一出水口， 通过横向排水盲管与纵向排水管和中央水沟相连，经中央水沟通过横向排水盲管与纵向排水管和中央水沟相连，经中央水沟 排出。排出。 6 隧道施工监控量测 隧道施工过程中使用各种类型的仪表和工具，对围岩和支护、衬 砌的力学行为以及它们之间的力学关系进行量测和观察，并对其稳定 性进行评价，统称为监控量测。 1、隧道监控量测的必要性： 隧道工程作为工程建筑物，受力特点与地面工程有很大的差别。 隧道在开挖支护成形运营的过程中，自始自终都存在受力状态 变化这一特性。 2 2、施工监控量测的目的和任务、施工监控量测的目的和任务 确保安全 指导施工 修正设计 积累资料 量测 项目 围岩 种类 必测

23、项目选测项目 洞 内 观 察 净 空 收 敛 拱 顶 下 沉 锚 杆 抗 拔 力 地 表 下 沉 围 岩 内 位 移 锚 杆 轴 力 钢 支 撑 应 力 接 触 压 力 混 凝 土 应 变 洞 内 弹 性 波 3 3、隧道内目测观察 细致的目测观察，对于监视围岩稳定性是既省事而作用又很大的监测 方法，它可以获得与围岩稳定状态有关的直观信息，应当予以足够的重视， 所以目测观察是新奥法量测中的必测项目。 1）隧道目测观察的目的是： 预测开挖面前方的地质条件。 为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据。 根据喷层表面状态及锚杆的工作状态，分析支护结构的可靠程度。 2）观察内容： 掌子面地质水文条件、岩性

24、、结构面产状、有无断层，是否偏压、围岩 类别，掌子面自稳情况，地下水的影响情况等，并做好记录。 对初期支护效果观察包括：锚杆的锚固效果、喷层的光洁度、喷层有无 裂缝，裂缝的部位、长度、宽度、深度，喷层是否把钢支撑全部覆盖。 4 4、周边收敛量测 隧道围岩周边各点趋向隧道中心的变形称为收敛。所谓周边收 敛量测主要是隧道内壁面两点连线方向的距离的变形量的量测。收敛 值为两次量测的距离之差。 1 1）量测目的）量测目的 收敛量测是隧道施工监控量测的重要项目。周边位移是隧道围 岩应力状态变化最直观的反映，通过周边位移量测可以达到以下目的。 判断隧道空间的稳定性； 根据变位速度判断围岩稳定程度和二次衬砌

25、施作的合理时机； 指导现场的施工。 2 2）量测设计）量测设计 收敛量测的间距与测线 必测项目量测断面间距和每断面测点数量 围岩类别 断面间距（m） 每断面测点数量 净空变化拱顶下沉 51012条基线13点 10301条基线1点 30501条基线1点 量测频率：量测频率可根据位移速度和量测断面距开挖面距离 按位移速度 位移速度 （mm/d） 量测频率 52次/d 151次/d 0.511次/23d 0.20.51次/3d 0.21次/7d 按距开挖面距离(注：b为隧道开挖宽度) 量测断面距 开挖面距离（m） 量测频率 (01)b2次/d (12)b1次/d (25)b1次/23d 5b1次/7

26、d 3 3）量测仪器）量测仪器 目前隧道施工中常用的收敛计为机械式的收敛计和数显式收敛计。 测试原理 测试中读得初始数值X0；间隔时间t后，用同样的方法可读得t时刻 的值Xt，则t时刻的周边收敛值Ut即为的两次读数差。即 UtL0LtXt1Xt0 式中：L0初读数时所用尺孔刻度值； Ltt时刻时所用尺孔刻度值； Xt1t时刻时经温度修正后的读数值，Xt1Xtt Xt0初读数时经温度修正后的读数值，Xt0X0to Xtt时刻量测时读数值； X0初始时刻读数值； t温度修正值；t（T0T）L 钢尺线膨胀系数； T0鉴定钢尺的标准温度， T0 =20 T每次量测时的平均气温； L钢尺长度。 5 5、

27、拱顶下沉量测 埋深较浅、固结程度低的地层，水平成层的场合，这项量测比 收敛量测更为重要。 1）量测目的 量测数据是确认围岩的稳定性，判断支护效果，指导施工工序， 预防拱顶崩塌，保证施工质量和安全的最基本的资料。 2）量测仪器 精密水准仪 3）量测原理 第一次读数后视点读数为A1，前视读数为B1；第二次后视点 读数为A2，前视读数为B2。拱顶变位计算方法如下： 差值计算法：钢尺和标尺均正立（即读数上小下大）。 后视读数差 A=A2-A1 前视读数差 B=B2-B1 拱顶变位值 C=B-A C0拱顶上移；C0 拱顶上移；C0 拱顶下沉。 6 6、围岩内部位移量测 1）隧道围岩内部位移量测的主要目的

28、是： 了解隧道围岩的径向位移分布和松弛范围。 判断开挖后围岩的松动区、强度下降区以及弹性区的范围。 根据实测结果优化锚杆参数，指导施工。 2）量测仪器：多点位移计 3）测量原理 地表下沉量测 1、浅埋段预测地表坡面的稳定 2、根据地表建筑物，控制最大下沉量 7、锚杆轴力量测 1）量测目的 了解锚杆实际工作状态及轴向力的大小。 结合位移量测，判断围岩发展趋势，分析围岩内强度下降区的界限 修正锚杆设计参数，评价锚杆支护效果。 2）量测方法和仪器 锚杆的轴向力测定，按其量测原理可分为电测式和机械式两类。 其中电测式又可分为电阻应变式和钢弦式。 电阻应变式和机械式是通过量测锚杆不同深度处的应变（或变

29、形），然后按有关计算方法转求应力。 钢弦式则是通过测定不同深度处传感器受力后的钢弦振动频率变 化，转求应力。 8、围岩压力及两层支护间压力量测 隧道开挖后，围岩要向净空方向变形，而支护结构要阻止这种变 形，这样就会产生围岩作用与支护结构上的围岩压力。围岩压力量测， 通常情况下是指围岩与支护或喷层与二次衬砌混凝土间的接触压力的 测试。 1）目的：了解围岩压力的量值及分布状态；判断围岩和支护的稳定性， 分析二次衬砌的稳定性和安全度。 2）量测仪器与原理 接触压力量测仪器根据测试原理和测力计结构不同分为液压式测 力计和电测式测力计。 目前隧道中多用电测式， 弦测法原理：在传感器中有一根张紧的钢弦，当

30、传感器受外力作 用时，弦的内应力发生变化，随着弦的内应力改变，自振频率也相应 地发生变化，弦的张力越大，自振频率越高，反之，自振频率越低。 图614 钢弦式双膜压力盒构造图 1刚性板；2弹性板；3传力轴；4弦夹；5钢弦 9、钢支撑应力量测 一般在、级围岩中常采用型钢支撑；级围岩中常采用 格栅支撑。通过对钢支撑的应力量测，可知钢支撑的实际工作状态， 从钢支撑的性能曲线上可以确定在此压力作用下钢支撑所具有的安 全系数，视具体情况确定是否需要采用加固措施。 1）量测目的 了解钢支撑应力的大小，为钢支撑选型与设计提供依据。 根据钢支撑的受力状态，判断隧道空间和支护结构的稳定性。 了解钢支撑的实际工作状

31、态，保证隧道施工安全。 2）量测元件 目前使用较普遍的型钢支撑应力量测多采用钢弦式表面应变计， 格栅支撑应力量测多采用钢弦式钢筋应力计。 钢弦式表面应变计结构图 钢弦式钢筋应力计 10、混凝土应力量测 混凝土应力量测包括喷射混凝土和二次衬砌模筑混凝土应力 量测。其目的是了解混凝土层的变形特性以及混凝土的应力状态； 掌握喷层所受应力的大小，判断喷射混凝土层的稳定状况；判断 支护结构长期使用的可靠性以及安全程度；检验二次衬砌设计的 合理性，积累资料。 11、量测数据处理及应用 1） 量测数据处理的目的 由于现场量测所得的原始数据，不可避免具有一定的离散性，其中 包含着测量误差甚至测试错误。不经过整

32、理和数学处理的量测数据一时难 以直接利用。数学处理的目的是： 将同一量测断面的各种量测数据进行分析对比、相互印证，以确 认量测结果的可靠性； 探求围岩变形或支护系统的受力随时间变化规律、空间分布规律， 判定围岩和支护系统稳定状态。 2）量测数据处理的内容 绘制位移、应力、应变随时间变化的曲线时态曲线； 绘制位移速率、应力速率、应变速率随时间变化的曲线； 绘制位移、应力、应变随开挖面推进变化的曲线空间曲线； 绘制位移、应力、应变随围岩深度变化的曲线； 绘制接触压力、支护结构应力在隧道横断面上分布图。 3）量测数据的应用 从维护围岩稳定性和支护系统的可靠性出发，现场测试人员关心 围岩变形量的大小，

33、是否侵入隧道设计断面的限界，是否对施工人员 的安全构成威胁。以便及时调整设计参数和进行施工决策。 1）初期支护阶段围岩稳定性的判据和施工管理 根据最大位移值进行施工管理 a.当量测位移U小于Un/3，表明围岩稳定，可以正常施工。 b.当量测位移U大于Un/3并小于2Un/3时，表明围岩变形偏大，应密切 注意围岩动向，可采取一定的加强措施，如加密、加长锚杆等措施。 c.当量测位移U大于2Un/3时，表明围岩变形很大，应先停止掘进，并 采取特殊的加固措施，如超前支护、注浆加固等。 d.实测最大位移值或预测最大位移值不大于2Un/3时，可认为初期支护 达到基本稳定。 根据位移速率进行施工管理 a.当

34、位移速率大于1mm/d时，表明围岩处于急剧变形阶段， 应密切关注围岩动态。 b.当位移速率在10.2mm/d之间时，表明围岩处于缓慢变 形阶段。 c.当位移速率小于0.2mm/d时，表明围岩已达到基本稳定， 可以进行二次衬砌作业。 (3)根据位移时态曲线进行施工管理 每次量测后应及时整理数据，绘制时态曲线。 a.当位移速率很快变小，时态曲线很快平缓，表明围岩稳定性好，可 适当减弱支护。 b.当位移速率逐渐变小，即d2u/dt20，时态曲线趋于平缓，表明围 岩变形趋于稳定，可正常施工。 c.当位移速率不变，即d2u/dt2=0，时态曲线直线上升，表明围岩变 形急剧增长，无稳定趋势，应及时加强支护

35、，必要时暂停掘进。 d.当位移速率逐步增大，即d2u/dt20，时态曲线出现反弯点，表明 围岩已处于不稳定状态，应停止掘进，及时采取加固措施。 7 混凝土衬砌质量检测 隧道混凝土衬砌是重要的支护措施，是隧道结构“内实外 美”的直接体现者。混凝土衬砌质量的好坏对隧道的长期稳定 性、运营功能的发挥有着重要的影响。 隧道混凝土衬砌常见的质量问题包括： 混凝土开裂； 混凝土强度不够； 衬砌厚度不足； 钢筋锈蚀； 衬砌表面渗漏水； 衬砌背后充填不密实。 1、隧道衬砌混凝土施工检查 1）衬砌施工条件 整体式衬砌开挖轮廓的检查； 围岩及初期支护稳定性要求； 基础地基承载能力要求； 2）衬砌混凝土浇筑施工检查

36、 模板检查（强度、刚度、外形、尺寸、位置） 钢筋检查（间距、数量、位置、长度） 浇筑检查 仰拱和底板 3）拆模检查（拆模检查应符合公路隧道施工技术规 范） 不受力（5.0MPa） 压力大（100） 压力小（70） 2、混凝土强度检测 1）回弹法检测混凝土强度 回弹法原理 由于混凝土的抗压强度与其表面硬度存在某种关系，而回弹 的弹击锤被一定的弹力打击在混凝土表面上，其回弹高度与混凝 土的表面硬度成一定的比例关系。根据表面硬度则可推求混凝土 的抗压强度。 测试仪器：回弹仪。 测试方法： 检测时，回弹仪轴线始终垂直于测区所在面 测区范围0.20.2m2，测点均匀布置； 每测区测取16个回弹值，每个读

37、数精确到1； 回弹值的求取，16个值中，剔除3个最大值，3个最小值， 求其平均值； 在有代表性测区进行碳化深度测定，一般不少于30的测 区； 碳化深度试验所用的溶液为1的酚酞酒精溶液。 对回弹值影响最大的因素是碳化和龄期 2）超声波法检测混凝土强度 原理：是根据混凝土的抗压强度Rc与纵波的传播速度Ve之 间存在着某种函数关系，然后在标准状况下（即各种影响系数 C=1的情况下）制备标准混凝土试块，并以测得每个试块的平均 传播速度V与破损强度R，拟合出曲线方程Rc=aebv,最后根据波速 来测算强度值。 测试仪器：声波仪。 测试方法：超声波探测按探头安放的位置不同可分为： 对测法、斜测法、平测法

38、强度影响因素： 横向尺寸效应；温度和湿度；钢筋 骨料；水灰比；龄期；缺陷和损伤。 3）钻芯法检测混凝土强度 钻芯法是利用钻机和人造金刚石空心薄壁钻头，从结 构混凝土中钻取芯样以检测混凝土强度和混凝土内部缺陷 的方法。 钻芯取样时固定钻芯机的方法有：配重法真空吸 附法顶杆支撑法膨胀锚栓法；隧道混凝土取芯一般采 用膨胀锚栓法 钻芯取样时，一般要求芯样直径为粗集料直径的3倍； 取芯数量同一批构件不得少于3个； 3、隧道衬砌厚度检测 冲击回波法； 激光断面仪法； 地质雷达法； 直接量测法；（凿孔） 4、混凝土缺陷检测 1）外部缺陷，外部缺陷主要包括：裂缝、蜂窝、麻面、 平整度、几何尺寸。 检测仪器：

39、（刻度放大镜、塞尺、直尺、数码相机） 2）内部缺陷，裂缝的深度、背部回填密实度、空洞。 检测方法：地质雷达、超声波、冲击回波法、红外 成像。 8 通风照明检测 隧道通风照明的必要性 车辆在行驶的过程中要满足安全行车的基本要求，首先必 须有一定的能见度，这就需要照明；要满足舒适行车而不影响 司乘人员的健康，这就需要通风。 1、通风检测 隧道通风包括施工通风和运营通风，两者的目的是不同的。 通风检测包括施工期间粉尘浓度检测、瓦斯检测；运营期间的CO检测、 烟雾VI浓度检测、隧道风压、风速检测 1）粉尘浓度检测 检测方法：滤膜测尘法 检测原理：用抽气装置抽取一定量的含尘空气，使其通过装有滤膜的采样

40、器，滤膜将粉尘截留，然后，根据滤膜所增加的质量和通过的空气量计算出 粉尘浓度。 主要器材 滤膜 采样器 抽器装置 QT WW G 12 G粉尘浓度 mg/m3； W1采样前滤膜质量 mg； W2采样后滤膜质量 mg； Q流量计读数 m3/min； T采样时间 min； 两平行样品的偏差值小于20时，方属合格，否则需重测 2）瓦斯浓度检测 催化型瓦斯测量仪化学反应 光干涉瓦斯检定器物理反应 3）CO浓度检测 CO允许浓度规定： 对于施工隧道：一氧化碳一般情况下不大于30mg/m3；特殊 情况下，施工人员必须进入工作面时，浓度可为100mg/m3，但工作 时间不超过30min； 对于运营隧道：隧道

41、内工作人员休息和控制室等人员长期停 留的工作间为24ppm；正常运营时为150ppm，发生事故时短时间 （15min）内为250ppm。 检知管：直径46mm 长150mm左右的密封玻璃管 比色式；比长式 一次性 AT2型一氧化碳测量仪 原理：利用控制电位电化学原理来检测； 测量范围：050ppm；0500ppm 4）烟雾浓度的检测 不能直接测出烟雾浓度，只能通过测光透过率来求烟雾浓度 V E E E、EV同一光源通过污染空气和洁净空气后的照度； eal ln 100 1 n L 1 akl 5）隧道风压、风速检测 静压、动压和全压 装在容器内的气体作用在容器壁的压力叫静压，用Pst表示，静压

42、是 单位体积气体所具有的内能。在隧道内以速度v（m/s）流动的气体，除有 内能外，还有对外做功的能力，即动能。单位体积气体所具有的动能就是 气体的动压，用Pd表示。流动气体的静压与动压的代数和，称为气体的全 压，用P表示。隧道通风中气体压力的测量分静压、动压和全压，它们可 以用仪器直接测量。 绝对静压的测定： 通常采用水银气压计和空盒气压计； 相对静压的测定： U型压差计、单管倾斜压差计或补偿式微压计。 风速检测 规范规定：双向交通隧道风速不应大于8m/s；单向交通隧 道风速不宜大于10m/s，特殊情况可取12m/s; 直接法：用风表测，风表分杯式（测大风速）；翼式（测小 风速）。用风表测试根

43、据测试人员站位不同分为： 迎面法：V1.14Vs 侧面法： V=Vs（S0.4）/S 式中：V实际风速；Vs实测风速 间接法：先测出动压 2 v 2 1 H H2 2、照明检测 目前高等级公路上隧道照明设施是根据车速和驾驶人视觉的适应能力 设计的 1)从安全和经济两方面考虑：隧道白天照明划分为： 入口段 过渡段 中间段 出口段 1）有关照明的几个概念： 光通量：是指光源在单位时间内发出的能被人眼感知的光辐射能的大小 lm 光强：单位立体角内光通量的大小 I=d/dw I cd 照度：被照场所光通量的面积密度 E= d/dA E lx 亮度：单位面积上光强的大小 L cd/m2 nt（尼特） L

44、=E/ L=E/C 砼C=13；沥青C=22 2）照度测试 测试仪器数字式照度仪 步骤： 打开电源30min后再进行测试； 测试分三次进行，每30分钟测一次，取平均值； 测点的布置： a横断面测点布置 b纵断面测点布置 数据处理 取三次读数平均值为测试值 求25个测试值的平均值=路面平均照度（lx） 路面照度的总均匀度 U0Lmin/Lav Lav计算区域的平均亮度 Lmin计算区域的最低亮度 路面照度的纵向均匀度 U1Lmin/Lmax Lmin路面中心的最小亮度 Lmax路面中心的最大亮度 n 1i iav E n 1 E n 1i iav E n 1 E 3）隧道眩光 隧道眩光分为失能眩

45、光，是生理上的过程 不舒适眩光，是心理上的过程 眩光等级G与主观上对不舒适感觉评价的相应关系： G1：无法忍受 G2：干扰 G5：允许的极限 G7：满意 G9：无影响 砂浆锚杆注满度检测 Thurner 原理：为了检查锚杆周围的砂浆是否均匀、密实。1978年，瑞典的 H.Thurner提出测超声能量损耗来判定砂浆、灌注质量的好坏。 在锚杆体外端发射一个超声波脉冲，它沿杆体钢筋以管道波形式传播，到达 钢筋底端反射，在杆体外端可接收此反射波。 如果钢筋外密实、饱满地由水泥砂浆握裹，砂浆又与周围岩体粘结，则超声 波在传播过程中，不断从钢筋通过水泥砂浆向岩体扩散，能量损失很大，在杆体 外端测得的反射波振幅很小，甚至测不到； 如果无砂浆握裹，仅是一根空杆，则超声波仅在钢筋中传播，能量损失不大， 接收到的反向波振幅则较大； 如果握裹砂浆不密实，中间有空洞或缺失，则得到的反射波振幅的大小介于 前二者之间。 由此，可以根据反射波振幅大小判定水泥砂浆的饱满程度。 A.强度及厚度的检测方法 抗压强度试验方法 喷大板切割测强度 简单，对试验员身体不好，粉尘 凿方切割法