公路隧道混凝土衬砌强度的无损检测方法分析

公路隧道混凝土衬砌强度的无损检测方法分析

胡叶丹

诸暨市锦顺交通建设试验有限公司浙江省诸暨市

摘要：本文引入回弹法和超声回弹综合法，对某公路隧道的混凝土衬砌进行了强度检测研究，同时应用钻芯法进行了验证与校核。研究结果表明，这两种无损检测方法与钻芯法的检测结果吻合较好，该结论有助于无损检测方法在公路隧道工程的质量检控中的推广应用。

关键字：公路隧道，混凝土，衬砌强度，无损检测

0.前言

在选用隧道施工材料的时候，最常选择的建造材料就是混凝土。混凝土质量的优劣，会对隧道衬砌结构的各个方面造成较大的影响，有时甚至会影响到隧道工程经济以及隧道在整个社会上能够起到的作用效果。在混凝土衬砌质量检测的过程中，强度是一项非常重要的指标。到目前为止，针对隧道衬砌前度测试的方法，在国内国外很少相关的报道。

1.无损检测方法及原理

1.1超声法检测原理

超声波行业是一种非常常见的检测方式，超声法检测裂缝深度常采用单面平测法进行，这种检测方式可以对工程裂缝深度以及平面平整度分析。平测时在裂缝的被测部位以下不同的测距，通过不同检测点的全方位检测，从而可以全方位的提升检测的质量。按跨缝和不跨缝布置测点(布置测点时应注意避开钢筋的影响)进行检测。

1.2地质雷达测试原理

探地雷达是一种宽带高频电磁波信号探测方法，它是利用电磁波信号在物体内部传播时电磁波的运动特点进行探测的。地址雷达的检测方式较为的专业，因此工程最终质检的过程中往往采用这种检测的方式。地质雷达系统主要由控制单元、发射机、接收机、电源、光缆、通讯电缆以及触发盒、测量轮等辅助元件组成。电磁波在不公材质的中的传播速度不同，因此可以检测不同地质中的工程质量。

2.公路隧道衬砌的特点与检测方法

在检测房屋桥梁等类型的建筑强度时，我们可以采用回弹法或者是超声回弹综合法进行测试。国家以及相关部门已经制定并实施了有关的标准，准确的界定了检测强度在精度、可靠性以及科学性的检测方式。对于检测建筑时所使用的方法，通常都是对于建筑结构是否符合安全性、可靠性方面的检测。这些程序和方法都是利用相关的数据分析模型研究制定的。不过，在与常规建筑进行比较的时候，公路隧道还是具备一些普通建筑所不具备的特征。公路隧道一般是半隐蔽性的工程，且施工的跨度较大，施工过程中会遇到的地质条件也会相对比较复杂一些，衬砌的形式也会比较丰富。因为隧道与岩壁之间存在较为复杂的相互作用，衬砌的荷载分布问题，到现在为止都还没有一个权威的理论可以对其进行解释。事实上，公路隧道常常会建造在一个周围全是地下水的环境当中，而水很容易会使混凝土衬砌发生劣化，是混凝土衬砌发生劣化的一个重要原因。现在所使用的回弹法和超声回弹综合法，都会制作很多有各中类型标号的混凝土试件，在经历过大量的回弹、超声以及单轴抗压测试，分析回弹值、声速以及强度之间的关联，得到回弹测强基准曲线和超声回弹测强基准曲线，从而能够间接地推断出混凝土的强度值范围[1]。

事实上，沃恩在实验室中测试回弹和声速的时候，一般情况下试件的含水量都在可以控制的范围之内，周边的应力值也为零的环境下进行测试，但是隧道公路的环境与实验室中的环境恰恰相反，他总是处在有一定应力以及一定含水量的环境当中。因为在这些基础条件上有差别，在进行混凝土强度测试的过程中，钻芯法是我们必须要使用的，钻芯法以其结果直观、准确且可靠性强的特点，帮助我们完成回弹法和综合法的效验工作，以提高效验结果准确度。不过，钻芯法的狮子是半破损检测法，隧道衬砌是到工程中最主要的承重结构，也是防水的最后一道屏障。对衬砌钻孔，其过程必然会对结构造成部分的伤害，有可能会使衬砌的整体性以及刚度受到影响。不仅如此衬砌钻孔还会影响到隧道的外观，而且施工成本较高。所以在钻孔的数量上必须要把握好，不能过多，一刀子在进行综合评判以及推定的时候造成不必要的难度上升问题，最终只能够采用回弹法和综合法的方式进行强度校核，对于混凝土强度方面的测试，检测过程采取以点控面的方式。因为公路隧道只有其中的一部分暴露在外，其内部的缺陷以及内部的超市程度我们都没有办法直接得到。因此，我们选择利用回弹法和综合法进行测试。当然这样还会加大施工过程的难度。就此，拱圈作为隧道衬砌基本组成部分，在公路隧道混凝土衬砌的强度检测中，我们讲一个横截面上的拱圈看成是一个检测的单元，这是使用回弹法和综合法的最佳方式。对于一个隧道工程来说，拱顶、拱腰以及拱脚都是承重点，该部位的承重能力是否符合要求，直接关系到整个工程的结构是否会发生形变，工程的稳定性是否良好，所以在进行横断面强度测试的过程中，我们必须要将每一个横截面作为一个单独检测的部分，进行独立测评。

回弹法是一种不会对混凝土造成损伤的检测方式，他主要是通过测试回弹值，来测量混凝土的硬度，（主要测量砂浆部分），从里到外的通过间接测量的方式来推测混凝土强度的大小。因为混凝土在内外的质量不同，利用回弹法测试出来的只是表层混凝土的强度。利用型号不一的回弹仪，测试出的结果也会有差异，在进行现场测试的时候，我们可以参考衬砌的厚度来选择适合的回弹仪进行测量[2]。

超声回弹综合法测量的原理是，利用低频超声波仪以及回弹仪，对结构或者是某一个构件进行同一区域的测试，利用建立好的全国统一测强曲线，推算出这个测量区域的混凝土在抗压方面的强度。与上述所提到的回弹法和超声法相比，综合测强法在很多方面都具有较为明显的优势。衬砌混凝土的使用期限和含水量都会对测量出来的回弹值以及声速有一定程度的影响，但是，在综合测量法中，龄期和含水量这两大影响效果，可以在利用综合测量的过程中相互抵消，这样一来，测量出来的结果就更加具有可靠性，也能够使测量结果更加的精确、贴合真是的情况。通过以上描述，回弹法对于强度较弱的混凝土测试并不敏感，如果仅仅依靠声速法来测量，那么有无法很好的测量强度较高的混凝土，所以将两种方法结合起来，不仅仅可以实现测量混凝土内外质量的功能，同时还可以弥补之前两种测量方式中的不足。

3.结语

伴随着我国经济社会的快速发展，中国的等级公路建设工作也有了很大的进步，公路隧道不论是从数量上还是从规模上都有了很大的进展。所以，针对隧道施工的特性，我们在施工的过程中选择安全、经济、便捷高效的混凝土衬砌的强度检测方法，是工程施工的必要条件。那么，公路隧道混凝土衬砌的检测对于我们建筑施工来说更是一种极其严格的把控要求，做到多方结合，双面管制也是势在必行。

参考文献

[1]邓涛;杨林德;李雷.公路隧道混凝土衬砌强度的无损检测方法研究[J].河北建筑科技学院学报,2015(08)

[2]刘胜峰.地质雷达应用于公路隧道衬砌无损检测的实验研究[J].长沙理工大学2007.