铁路桥梁与隧道检测课件：隧道衬砌质量检测

铁路桥梁与隧道检测隧道衬砌质量检测3深部脱空检测12隧道衬砌防排水及渗漏水检测衬砌混凝土质量检测目录Contents学习指南本章主要介绍了铁路隧道衬砌质量检测，隧道防排水系统的常规检测以及隧道二衬的深部脱空检测。在学习过程中，需要掌握常见铁路隧道衬砌的常见病害及其常用的质量检测与评定方法，了解隧道衬砌的防排水系统。1衬砌混凝土质量检测混凝土质量检测指标混凝土抗压强度试验混凝土衬砌厚度检测方法混凝土衬砌质量检测外观缺陷检测施工冷缝检测混凝土衬砌厚度、质量检测方法混凝土衬砌厚度是隧道衬砌混凝土的主要性能指标，其质量检查的主要方法有凿芯法和冲击钻打孔量测法、激光断面仪检测法、直接测量法、地质雷达法、冲击回波法以及IAE法等。混凝土衬砌质量是隧道衬砌混凝土的主要性能指标，其质量检查的主要方法有敲击法测表层脱空和钻孔取芯量测法、冲击钻打孔量测法、地质雷达法、IAE法、冲击回波法以及IAE法等。混凝土衬砌厚度、质量检测特点：能量较大，可适用于大型结构频率较低，一般在数KHz~50KHz左右受钢筋影响小，测试结果稳定分析方法多样，包括时域/频域冲击弹性波法分析波速（P波、R波为主）、能量、波形畸变、频率、振动特性等IAE法IAE法主要是采用弹性波的反射原理。IAE法是在隧道衬砌表面向混凝土内部激发瞬态弹性波，当混凝土内部存在反射界面时，弹性波将发生反射，通过接收分析反射波信号进而测定混凝土厚度并判定内部缺陷。IAE法也接收直达波，用于测定纵波速度并作为判识缺陷深度的计算依据。IAE法适用于检测隧道混凝土衬砌厚度、内部缺陷等。IAE法是利用一个短时的瞬态冲击（用一个小球或者小锤轻敲混凝土表面）产生低频的应力波，应力波传播到结构内部，被缺陷和构件底面反射回来，本系统采用声频检测仪拾取被测体的振动信号，并传送到信号处理仪器；将所记录的信号进行分析，从而确定结构的厚度和缺陷的位置。IAE法检测过程示意图外观缺陷检测隧道混凝土衬砌外观缺陷检测包括裂缝、蜂窝、麻面、平整度、几何轮廓等。外观缺陷检测可用人眼观察，有刻度的放大镜、塞尺皮尺等量测，并采用手绘记录、拍照记录。近年来逐步采用了红外成像法连续扫描记录，快速、直观、准确。衬砌平整度和内轮廓线检测的基本要求及检测方法前已述及，这里仅介绍采用手机识别裂缝和塞尺检测衬砌混凝土裂缝宽度及深度。裂缝照片及裂缝识别和勾勒施工冷缝检测利用冲击弹性波法对冷缝进行检测时，当冲击弹性波穿过冷缝时，由于冷缝的存在，冲击弹性波的能量及速度会发生变化。因此，通过采集冲击弹性波在穿过冷缝前后的信号，就可以对冷缝的质量进行有效检测。冷缝检测2隧道衬砌防排水及渗漏水检测隧道衬砌防排水检测渗漏水检查与检测隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则。隧道防排水设计应对地下水妥善处理，洞内外应形成一个完整畅通的防排水系统。

隧道防排水工程，应注意保护自然环境。当隧道内渗漏水引起地表水减少，影响居民生产、生活用水时，应对围岩采取堵水措施，以减少地下水的渗漏。隧道衬砌防排水检测复合式衬砌防排水系统基本组成示意图防水层施工质量检测：（1）防水卷材及无纺布的材料品种、规格、性能必须符合设计要求和有关标准，材质均匀，无破损；

（2）防水层质量外观检查、充气检查。

排水系统施工质量检测：（1）环(竖)向排水盲管检査。检査方法包括目测检查、直尺或卡尺(钢尺)测量。（2）纵向排水盲管检查。检测方法包括肉眼观测、直尺或钢尺测量、水准仪、坡度尺等。隧道衬砌防排水检测隧道渗漏水检测可分为简易检测和水质检测两类。结合隧道病害具体状况、隧道重要程度及养护等级、业主要求等因素综合决定需要检测的内容。渗漏水检查与检测渗漏水检查工具包括数码相机、卷尺、pH试纸、量桶或量杯、秒表、水样收集容器、温度计、导电计等。渗漏水检测结果的判定：根据渗漏水是否具有腐蚀性以及渗漏水水量、形态、位置、结冰状态等，评判渗漏水对衬砌结构的安全性及洞内行车安全的影响。3深部脱空检测地质雷达法地质雷达法是一种用于确定地下介质分布的光谱（频率为1M~2GHz）电磁技术，在隧道内通过电磁波发射器向隧道衬砌发射高频宽频带短脉冲，电磁波经衬砌界面或空洞的反射，再返回到接收天线。电磁波在介质中传播时，其路径、电磁场强度与波形将随所通过介质的电性质及几何形态而变化，根据接收到的电磁波传播时间（也称双程走时）、幅度与波形资料推断介质的结构，即可求得反射界面的深度。实测时将雷达的发射和接收天线密贴于衬砌表面，雷达波通过天线进入混凝土衬砌中，遇到钢筋、钢拱架、材质有差别的混凝土、混凝土中间的不连续面、混凝土与空气分界面、混凝土与岩石分界面、岩石中的裂面等产生反射，接收天线接收到反射波，测出反射波的入射、反射双向旅行时，就可计算出反射波走过的路程长度，从而求出天线与反射面的距离。地质雷达地质雷达法地质雷达法技术原理X:穿透深度V:电磁波传播速度

T:双程旅行时间地质雷达工作原理发射天线向地下发射重复的高频脉冲电磁波信号电磁波在遇到不同介电常数的介质界面时反射

接收天线拾取信号

数据处理并显示地质雷达法成像原理测线布置以纵向布置为主，横向布置为辅。隧道施工阶段检测：一般：单洞两车道隧道应分别在隧道的拱顶、左右拱腰、左右边墙布置共5条测线；单洞三车道应在隧道的拱腰部位增加两条测线；遇到支护（衬砌）有缺陷的地方应加密测线交工验收阶段检测：地质雷达测厚（衬砌检测-测线布置）典型图例衬砌与围岩的介电常数存在一定的差异，发生电磁波反射，以此识别衬砌底界。通过追踪同相轴的方法可以更好地识别衬砌底界反射波衬砌与空气介电常数差异很大，使得电磁波的振幅、频率也发生很大变化。单个小的空洞在图像中呈双曲线，大面积连续的空区以衬砌底界为上顶面，形成一条明显的、强振幅的反射条带衬砌底界图像二衬脱空及空洞图像典型图例在地质雷达检测图中不密实部位的图像与空区是有区别的，空区的图像是连续的强反射，而不密实部位的图像反射波的频率衰减、同相轴错断，振幅能量明显比两侧基岩信号强，整个图像与左右图像形成较强烈的反差在地质雷达图像中，钢架呈双曲线图像，且相互间隔有一定规律。钢筋呈一排等间距的强反射亮点，且大多数情况下都会有明显的多次反射波二衬不密实图像钢筋网及拱架图像雷达原始数据三维结构展示图地质雷达三维成像技术：在结构体描绘中，实现了对雷达检测布线信息，便于后续对雷达检测时的布线信息进行回放、雷达三维结构内部体展示）可以非常直观地观测检测结构的内部信息，相较于二维面图，三维体图极大地优化了数据的分析展示功能。地质雷达法三维成像技术雷达检测布线图在结构体描绘中，实现了对雷达检测布线信息，便于后续对雷达检测时的布线信息进行回放、雷达三维结构内部体展示）可以非常直观地观测检测结构的内部信息，相较于二维面图，三维体图极大地优化了数据的分析展示功能。地质雷达法三维成像技术