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高速公路隧道工程试验检测技术中交二公局萌兴工程.pptx
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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,使建筑限界受侵;b施工中常见现
2、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 2、埋置深度:深埋隧道 埋深h3D 浅埋隧道
3、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
4、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 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
5、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
6、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103、外观鉴定二、超前钢管1、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
7、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103、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一.隧道开挖质
8、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
9、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
10、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;
11、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,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
12、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
13、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
14、 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 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
15、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: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
16、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试验拉伸强度试验、断裂伸长率热处理变化率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:
17、反映试样抵抗扩大破损裂口的能力:目前测撕裂强度的试验形状多为梯形;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
18、过烘箱或电炉预热过的试模中,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1、防水层
19、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)符合设计要求尺量:检查总数的103、造成防水
20、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,、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,纵向排水管每隔下端与纵向排水管相连,纵向排水管每隔101020m20m留有一出水留有一出水口,通过横向排水盲管与纵向排水管和中央水沟相连,经
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