隧道噴混凝土強度檢測手段與評價方法研究

1、隧道噴混凝土強度檢測手段與評價方法研究摘 要：本文針對隧道噴混凝土強度質(zhì)量檢測中存在的問題，提出了以鉆芯取樣評定總體強度，以無損檢測檢驗其離散性，同時提出噴混凝土強度服從對數(shù)正態(tài)分布下的統(tǒng)計評價方法。關(guān)鍵詞：噴混凝土強度，對數(shù)正態(tài)分布，無損檢測1 引言隨著現(xiàn)代交通的不斷發(fā)展，隧道在交通運輸中的地位及重要性不斷提高。噴錨支護是現(xiàn)代隧道修建中支護結(jié)構(gòu)的重要組成部分，是新奧法的要素之一。由于噴射混凝土在拌和料、外加速凝劑的稱量、拌勻以及水灰比的配比、在噴射作業(yè)及灑水養(yǎng)護上都存在著很大的隨機性，其強度的差異也較大。因此，對噴射混凝土的強度進行現(xiàn)場檢測是十分必要的。而先進的檢測手段和科學的評價方法必不可

2、少。在噴混凝土強度質(zhì)量檢測方面，目前存在以下問題：（1）根據(jù)交通部公路工程質(zhì)量檢測九八評定標準，噴混凝土強度是指在噴混凝土板件上切割制取邊長為10cm的立方體試件，在標準條件下養(yǎng)護28天，然后進行抗壓試驗。這種評定方法沒有考慮到所制試件與現(xiàn)場施工條件下結(jié)構(gòu)物之間引起的質(zhì)量差異，尤其對于噴混凝土，施工工藝復雜，對操作人員技術(shù)要求高，即使在相同的施工條件下獲得的混凝土質(zhì)量性能差異也可能很大，因此，采用檢驗試件的方法有時并不能真正代表結(jié)構(gòu)中混凝土的質(zhì)量。人們?nèi)找嬲J識到在結(jié)構(gòu)物上進行現(xiàn)場檢測的重要性。目前，采用無損檢測方法進行現(xiàn)場驗收試驗正在成為一種趨勢。（2）九八標準中規(guī)定的隧道噴混凝土強度采用非統(tǒng)

3、計評價方法，由于噴混凝土施工過程中的諸多不確定性，因此其強度存在很大差異，非統(tǒng)計評價方法不能充分反映噴混凝土的真實情況。（3）現(xiàn)行施工技術(shù)規(guī)范與質(zhì)量評價標準不統(tǒng)一，造成完全按照施工技術(shù)規(guī)范施工前提下進行的竣工驗收，有時并不能滿足質(zhì)量評價標準。鑒于以上情況，本文結(jié)合工程實踐提出了更能反映噴混凝土強度質(zhì)量特征的檢測手段和統(tǒng)計評價方法，作為對今后施工技術(shù)規(guī)范和質(zhì)量評價標準修訂的參考。2 隧道噴混凝土強度的檢測方法隧道噴混凝土強度檢測方法主要分為標準試件抗壓檢測法和現(xiàn)場結(jié)構(gòu)物直接檢測法兩類，而在現(xiàn)場結(jié)構(gòu)物上進行的檢測又分為有損檢測和無損檢測兩種?，F(xiàn)行施工規(guī)范和質(zhì)量評定標準均采用制作標準試件抗壓檢測的手

4、段測定噴混凝土強度，這種方法沒有考慮到所制試件與現(xiàn)場條件下結(jié)構(gòu)物之間引起的質(zhì)量差異，因此，以該方法獲取的強度值有時并不能真正代表結(jié)構(gòu)物中噴混凝土的質(zhì)量。而有損檢測在獲得可靠強度值的同時又影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量，檢測數(shù)量受到限制，由于噴混凝土強度具有諸多不確定因素和很大的離散性，只有通過大量檢測才能真正反映結(jié)構(gòu)物的質(zhì)量，因此應該提倡在現(xiàn)場結(jié)構(gòu)物上進行的無損檢測手段以真實高效大量地獲取檢測數(shù)據(jù)，更好地反映噴混凝土強度具有不確定性的真實情況，并為其進行統(tǒng)計評價提供充分而詳實的第一手資料。無損檢測方法具有以下特點：（1）無損于混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件；（2）可直接在結(jié)構(gòu)或構(gòu)件上進行檢測，以反映混凝土工程的實際質(zhì)量；（3）

5、可以在同一結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的同一部位進行連續(xù)測試，來獲得不同齡期下混凝土質(zhì)量的變化發(fā)展過程，避免因試件變異帶來的測試誤差，使試驗結(jié)果具有良好的可比性；（4）既可對小試件也可對大體積結(jié)構(gòu)做表層或內(nèi)部的質(zhì)量檢驗，且測試簡便快速。射釘法是一種混凝土強度無損檢測方法，又稱貫入阻力試驗法。1964年美國最早研制出測試儀器，1975年美國材料學會推薦為檢定混凝土貫入阻力的暫行試驗方法,1982年列為正式標準。這種試驗方法在美國和加拿大應用較為普遍，瑞典在使用射釘槍檢測混凝土強度方面也擁有成熟的經(jīng)驗，制定了相應的規(guī)范。國內(nèi)對于該方法也做了一些相關(guān)的試驗。氣壓射釘槍檢測噴混凝土強度是在恒定空氣壓力下將經(jīng)過特殊標定的

6、射釘打入檢測對象噴混凝土之內(nèi)，由其射入深度推算其強度（深度與強度的關(guān)系由試驗標定的公式確定）。該方法具有檢測結(jié)果客觀可靠、操作方便、省工省時等優(yōu)點，在綿廣高速公路隧道初襯強度檢測中發(fā)揮了重要作用，取得了令人滿意的結(jié)果。3 隧道噴混凝土強度質(zhì)量評價方法3.1 現(xiàn)行規(guī)范存在的矛盾和不足（一）公路工程質(zhì)量檢驗評價標準（JTJ 071-98）中附錄后的E.0.3.1規(guī)定：同批試件組數(shù)n10時，任一組試件抗壓強度不低于0.85設計值；而公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTJ 042-94）中相應條款規(guī)定：任一組試件抗壓強度值不低于0.8設計值，即使在施工中完全按施工技術(shù)規(guī)范操作的工程，質(zhì)量驗收時卻有可能不合格，因

7、此二者應統(tǒng)一。（二）錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范（GBJ 86-85）和公路工程質(zhì)量檢驗評定標準（JTJ 071-98）中都規(guī)定，隧道噴錨支護為一般工程，采用非統(tǒng)計評價方法，該方法不能真正反映噴混凝土強度的離散性和不確定性特點，應采用更為科學的統(tǒng)計評價方法。（三）噴混凝土在隧道支護結(jié)構(gòu)中的地位不應作為臨時支護，而應作為隧道的重要組成部分或永久支護。噴混凝土僅作為臨時支護是由于以前施工技術(shù)水平低下造成的，隨著新技術(shù)、新方法的推廣，噴混凝土施工工藝日臻成熟，尤其是當前盛行的復合式襯砌支護法在工程實踐中的成功應用，使噴混凝土成為工程支護結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，隨著施工工藝的不斷完善和技術(shù)的發(fā)展，噴混凝土

8、完全可以作為永久支護。（四）錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范（GBJ 86-85）中對重點工程所采用的統(tǒng)計評價公式系參考模筑混凝土得來的，模筑混凝土服從正態(tài)發(fā)布的統(tǒng)計規(guī)律，而大量的統(tǒng)計分析表明，噴混凝土服從對數(shù)正態(tài)發(fā)布的統(tǒng)計規(guī)律。因此這種評價方法似有不妥。本文給出了噴混凝土在對數(shù)正態(tài)分布條件下得出的統(tǒng)計評價公式。3.2 噴混凝土強度質(zhì)量檢驗評定標準探討綜上所述，本文提出新的質(zhì)量評價方法如下：1、評定噴混凝土的抗壓強度，應以在現(xiàn)場結(jié)構(gòu)物上進行實地檢測為原則。以鉆芯取樣強度評定總體強度；以氣壓射釘槍檢測強度檢驗離散性。1.1、鉆芯取樣每50延米取一組（三個試件，樣本尺寸：100×100），應包

9、括邊墻和拱腳部位。進行室內(nèi)強度試驗，測定噴混凝土強度。1.2、氣壓射釘槍檢測每10延米一處，檢測部位應在邊墻、拱腳、拱腰、拱頂處隨機抽樣。2、噴混凝土抗壓強度的合格標準2.1、鉆芯取樣法進行總體評價2.1.1、同一隧道試件組數(shù)10時試件抗壓強度平均值不低于設計值2.1.2同一隧道試件組數(shù)10時2.2、射釘檢測法評定離散性10組時，應以數(shù)理統(tǒng)計方法按下述條件評定： 式中：n噴混凝土強度檢測樣本數(shù)量； Rn噴混凝土強度樣本平均值（MPa）； R噴混凝土強度樣本變異系數(shù)； R 噴混凝土設計強度等級（或標號）（MPa）； Rb噴混凝土強度樣本標準值（MPa）； K1、K2合格判定系數(shù)，見表1、表2所示

10、。表1 保證率為85%時K1、K2的值n1014152425K11.051.00K2表2 保證率為95%時K1、K2的值n1014152425K1K2注：現(xiàn)行噴混凝土強度按85%的保證率進行評價；當噴混凝土作為永久支護時按95%的保證率進行評價。2.2.2、射釘檢測強度10組時，可用非數(shù)理統(tǒng)計方法按下述條件評定： 3、實測項目中，噴混凝土抗壓強度評定合格時得滿分，不合格時得零分。4 結(jié)束語采用無損檢測方法進行現(xiàn)場驗收試驗正在成為一種發(fā)展趨勢，該方法不但適用于噴混凝土強度檢測，也可作為模筑混凝土強度檢測手段。本文所提出的質(zhì)量檢驗評定辦法，可作為今后規(guī)范與標準修訂的參考。參 考 文 獻1鐘國，隧道噴混凝土強度概率分布特征與施工可靠性分析，碩士學位論文2高波等，鐵路隧道200號噴混凝土現(xiàn)場實測強度的概率特性統(tǒng)計研究，鐵道