隧道土建結(jié)構(gòu)檢測項目及無損檢測方法的應(yīng)用ppt課件

1、隧道土建構(gòu)造檢測工程及無損檢測方法的運用廣西交投科技周德存2021年4月一、隧道根本知識二、隧道土建構(gòu)造檢測內(nèi)容工程三、無損檢測方法在土建構(gòu)造檢測中的運用一、隧道一些根本 知識1.1 隧道分類1山嶺隧道、城市隧道、水下隧道 2短隧道、中隧道、長隧道、專長隧道3分別式、小凈距、邊拱隧道41.2 公路隧道的主要特點1、斷面大 2、外形扁平3、圍巖條件復(fù)雜 4、構(gòu)造受力不確定5、開挖不可預(yù)見的要素多6、施工環(huán)境差 7、隱蔽工程多8、需求運營通風 9、需求運營照明10、防水要求高。51.3 隧道常見質(zhì)量問題及病害景象隧道滲漏水襯砌開裂襯砌厚度缺乏襯砌背后空洞及不密實景象混凝土劣化、強度缺乏路面隆起、下

2、沉、開裂照亮堂度缺乏，懸掛件銹蝕、松動、零落、缺失，附屬設(shè)備損壞機電方面6二、隧道土建構(gòu)造 檢測內(nèi)容、工程土建構(gòu)造主要是指隧道的各類土木建筑工程構(gòu)造物，包括洞口邊仰坡、洞門、襯砌、路面、防排水設(shè)備、斜豎井、檢修道及風道等構(gòu)造物。運營中隧道土建構(gòu)造檢測分為：經(jīng)常性檢查、定期檢查、應(yīng)急檢查和專項檢查等四類。82.1 隧道土建構(gòu)造定期檢測內(nèi)容9洞口、洞門、襯砌構(gòu)造、襯砌滲漏水、路面、檢修道、排水設(shè)備、吊頂及預(yù)埋件、內(nèi)裝飾、交通標志標線2.2 隧道土建構(gòu)造應(yīng)急檢測內(nèi)容 應(yīng)急檢查是在隧道遭遇自然災(zāi)禍地震、火害、洪水等、發(fā)生交通事故或出現(xiàn)其它異常事件后，為了查明缺損情況、采取應(yīng)急措施，而對蒙受影響的構(gòu)造進

3、展的詳細檢查。 應(yīng)急檢查的內(nèi)容和方法原那么上應(yīng)與定期檢査一樣，但應(yīng)針對發(fā)生異常情況或者受異常事件影響的構(gòu)造或構(gòu)造部位做重點檢查，以掌握其受損情況。102.3 隧道土建構(gòu)造專項檢測內(nèi)容專項檢測是根據(jù)經(jīng)常性檢查、定期檢查和應(yīng)急檢查的結(jié)果，對于需求進一步查明缺損或病害產(chǎn)生緣由而進展的更深化的專門檢測，其目的是為了制定病害處治方案提供根底資料，更多情況是針對破損或病害部分開展的檢查。檢查的工程、內(nèi)容及其要求，應(yīng)根據(jù)經(jīng)常檢查、定期檢查或應(yīng)急檢查的結(jié)果有針對性地確定。11121構(gòu)造變形檢查2裂痕檢查3漏水檢查4材質(zhì)檢査5襯砌及圍巖情況檢査6荷載情況檢査三、無損檢測方法在隧道土建構(gòu)造檢測中的運用14 無損檢

4、測的定義：在不破壞試件的前提下，以物理或化學(xué)方法為手段，對試件內(nèi)部及外表的構(gòu)造、性質(zhì)、形狀進展檢查和測試的方法。 隧道土建構(gòu)造檢測中，應(yīng)根據(jù)受檢構(gòu)造體的物理化學(xué)性質(zhì)以及檢測內(nèi)容、目的，選擇適當?shù)臋z測方法和手段。15隧道襯砌是公路隧道中關(guān)系到構(gòu)造平安和運營平安最重要的土建構(gòu)造，是重要的支護措施，隧道防水工程的最后一道防線，也是隧道外觀的直接表達者。隧道襯砌質(zhì)量的好壞對隧道的長期穩(wěn)定，運用功能的正常發(fā)揚以及外觀美均有艱苦影響。隧道襯砌常見的質(zhì)量問題有：混凝土開裂和內(nèi)部缺陷、混凝土強度不夠，襯砌厚度缺乏，混凝土構(gòu)造不密實，背后存在空洞和鋼筋銹蝕等等。3.1 襯砌構(gòu)造材質(zhì)情況的無損檢測方法16 經(jīng)過襯

5、砌材質(zhì)的檢查，了解其能否滿足構(gòu)造性能、受力穩(wěn)定性、構(gòu)造耐久性等，同時經(jīng)過檢查掌握材質(zhì)能否存在劣化的作用環(huán)境和劣化開展速度。 襯砌材質(zhì)檢測包括混凝土和鋼材兩種資料的檢測，有混凝土強度、鋼筋銹蝕程度以及對鋼筋腐蝕活化作用的各種影響要素如襯砌混凝土碳化深度、氯離子含量、電阻率和維護層厚度的檢測等。3.1.1 襯砌混凝土抗壓強度檢測常用混凝土強度無損檢測方法：回彈法、超聲法和超聲回彈綜合法。有資料闡明，假設(shè)以95%可信度程度來衡量現(xiàn)場混凝土強度預(yù)測的最大精度，超聲法誤差約為20%，回彈法25%，綜合法15%以內(nèi)。17與單一回彈或超聲法相比，綜合法具有受混凝土齡期和含水率的影響小，測試精度高、適用范圍廣

6、、能較全面反映構(gòu)造混凝土整體實踐質(zhì)量等優(yōu)點，在工程質(zhì)量事故的處置和鑒定中廣泛運用。18隧道中強度檢測的特點和改良方法在隧道中，只需單一測試面，無法進展聲速的對測或斜測。因此，在隧道襯砌混凝土抗壓強度無損檢測中的回彈法、超聲法、超聲回彈綜合法等均只能反映托砌表層混凝土的抗壓強度。改良方法：鉆芯修正聲速測試時堅持同一測距且不大于1m測區(qū)數(shù)量和位置思索隧道襯砌施工工藝等193.1.2 鋼筋銹蝕電位檢測20鋼筋銹蝕是影響構(gòu)造物耐久性的主要要素之一，鋼筋銹蝕程度逐漸嚴重直接影響到構(gòu)造物的平安運用。半電池電位法是指利用混凝土中鋼筋銹蝕的電化學(xué)反響引起的電位變化來測定鋼筋的銹蝕形狀。經(jīng)過測定鋼筋/混凝土半電

7、池電極與在混凝土外表的銅/硫酸銅參考電極之間電位差的大小，來評定混凝土中鋼筋的銹蝕活化程度。2122檢測實例23測區(qū)共檢測20個測點，檢測數(shù)據(jù)矩陣和等值線圖3.1.3 混凝土中氯離子含量的測定與評定24 混凝土中的氯離子可誘發(fā)并加速鋼筋誘蝕，丈量混凝土中氯離子含量可間接評判鋼筋銹蝕活化的能夠性?；炷林新入x子含量越高，鋼筋發(fā)生銹蝕的能夠性越大。 氯離子含量測定方法比較簡便的有兩種：實驗室化學(xué)分析法和滴定條法。滴定條法可在現(xiàn)場完成氯離子含量的測定。因需求鉆芯取樣進展測試，方法不是嚴厲屬無損檢測的范疇。253.1.4 混凝土碳化深度檢測與評定26配筋混凝土構(gòu)件中的鋼筋通常由于堿性混凝土環(huán)境的維護而

8、處于鈍化形狀，混凝土碳化將呵斥鋼筋失去堿性混凝土環(huán)境的維護，鋼筋就易發(fā)生銹蝕。經(jīng)過測試混凝土的碳化深度，并結(jié)合鋼筋維護層厚度情況，可評判混凝土碳化對鋼筋銹蝕的影響。測試方法：酸堿指示劑酚酞溶液法3.1.5 鋼筋分布及維護層厚度檢測與評定27混凝土對鋼筋的維護作用包括兩個方面：一是混凝土的高堿性使鋼筋外表構(gòu)成鈍化膜;二是維護層對外界腐蝕介質(zhì)、氧氣及水分等滲入的阻止作用。后一種作用主要取決于混凝土的密實度及維護層厚度。因此，混凝土維護層厚度及其分布均勻性是影響構(gòu)造鋼 筋耐久性的一個重要要素。28鋼筋分布及維護層厚度的計算與評定檢測方法：電磁感應(yīng)法和雷達法3.1.6 混凝土電阻率的檢測與評定29混凝

9、土電阻率反映了混凝土的導(dǎo)電性能，可間接評判鋼筋的能夠銹蝕速率。通?；炷岭娮杪试叫?，混凝土導(dǎo)電的才干越強，鋼筋鎊蝕開展速度越快，分散才干強；混凝土電阻率大，假設(shè)鋼筋發(fā)生銹蝕，那么開展速率慢，分散才干弱。因此，丈量混凝土電阻率是對鋼筋情況進展檢測評定的一工程重要內(nèi)容。被測構(gòu)件或部位的測區(qū)數(shù)量不宜少于30個30混凝土電阻率四電極阻抗丈量法3.1.7 超聲波法檢測混凝土缺陷31構(gòu)造混凝土缺陷主要涉及的檢測內(nèi)容包括：混凝土內(nèi)部空洞和不密實區(qū)有位置與范圍、裂痕深度、表層損傷厚度、以及不同時間澆筑的混凝土結(jié)合面的質(zhì)量等等。常見的檢測方法有地質(zhì)雷達法、沖擊-回波法、超聲波法等。超聲波法是最常用的一種方法。3

10、21根本原理2判別的根本根據(jù)：1 聲時聲速2 波幅的變化3主頻或頻譜的變化4 波形畸變333測試方法測試方法總體分為兩類： 第一類采用厚度式換能器平面探頭進展平面測試；第二類采用徑向振動式換能器進展鉆孔測試。平面測試方法有對測法、斜測法和單面平測法?；炷敛幻軐崊^(qū)和空洞、結(jié)合面質(zhì)量檢測采用對測法或斜測法，或兩者相結(jié)合。表層損傷普通采用單面平測法。34354混凝土不密實區(qū)和空洞檢測測試方式及要點判別的聲參量變化為：聲時延伸，聲速降低，波幅下降，主頻降低，波形畸變。超聲測缺的二個特點：間接丈量、對比性測試 多點測試 對聲參量要區(qū)分正常的離散和由缺陷引起的異常必需求有一個量化的斷定規(guī)范 。采用數(shù)量統(tǒng)

11、計確定異常點，之后多參量綜合分析并結(jié)合現(xiàn)場施工情況作出最后的斷定。365結(jié)合面測試及斷定要點376外表損傷層厚度測試要點：當T、R較近時，首波聲時對應(yīng)由損傷層傳播的聲波，當T、R間距加大時，首波聲時為由正常砼傳播的聲波。分析步驟：作時-距圖： 拐點前為損傷混凝土“時-距圖，拐點后為無損傷混凝土“時-距圖。利用拐點前后直線的斜率求出各層砼的聲速值，計算損傷層厚度。3.2 裂痕檢測38運營隧道襯砌裂痕是最常見的病害類型，裂痕檢測也是隧道構(gòu)造檢測的重要內(nèi)容。隧道襯砌裂痕包括受力裂痕、沉降裂痕、混凝土收縮裂痕等等。裂痕開展能夠?qū)е乱r砌部分失穩(wěn)、坍塌、掉塊，要挾隧道運營平安。同時，有水區(qū)域的隧道，襯砌裂

12、痕能夠會出現(xiàn)滲漏水，對襯砌構(gòu)造混凝土及鋼筋產(chǎn)生銹蝕，對構(gòu)造強度和穩(wěn)定性產(chǎn)生不良影響，誘發(fā)新的裂痕產(chǎn)生，構(gòu)成惡性循環(huán)，加速隧道襯砌構(gòu)造破壞。3.2.1常規(guī)裂痕檢測常規(guī)的裂痕位置、方向、長度、寬度檢查，普通用直尺、游標卡尺、裂痕計、裂痕測寬儀等檢測。393.2.2裂痕深度超聲波法檢測根據(jù)測試面的條件，可以分為單面平測法、雙面斜測法和鉆孔對測法部分破損法。3.2.2.1單面平測法當構(gòu)造的裂痕部位只需一個可測外表，估計裂痕深度又不大于500mm 時，可采用單面平測法。平測法：包括相位反轉(zhuǎn)法和傳播時間差法兩種。 401) 相位反轉(zhuǎn)法相位反轉(zhuǎn)法正是基于當發(fā)射接納探頭與裂痕的間隔與裂痕深度相近時，接納信號的

13、初始相位會發(fā)生反轉(zhuǎn)。該方法只須挪動探頭換能器,確定首波相位反轉(zhuǎn)臨界點，就可確定混凝土的裂痕深度。與其它混凝土裂痕深度檢測方法相比，具有無需經(jīng)過公式計算，簡單直觀的特點，有一定的適用價值。 412) 傳播時間差法 本方法就是經(jīng)過測試聲波在有裂痕位置和沒有裂痕健全部位傳播的時間差來推定裂痕深度的。裂痕深度越大，傳播時間差也越長。42傳播時間差法概念檢測步驟：1不跨縫時聲時丈量。做時距曲線-準確測試混凝土波速。2跨縫時聲時丈量3深度計算及裂痕深度確定43444平測法測試裂痕深度的誤差緣由分析接觸面/充填物的影響45接受信號能量的影響46初始波成分類型不明的影響3.2.2.2雙面斜測法47當構(gòu)造裂痕部

14、位具有兩個相互平行的測試外表時，可采用雙面穿透斜測法檢測。裂痕深度斷定：當T、R換能器的連線經(jīng)過裂痕，根據(jù)波幅、聲時和主頻的突變，可以斷定裂痕深度以及能否在所處斷面內(nèi)貫穿。3.3滲漏水檢查與檢測48滲漏水也是公路隧道最常見的病害之一，滲漏水與襯砌裂痕經(jīng)常相伴出現(xiàn)，共同影響襯砌構(gòu)造的平安性和耐久性。滲漏水檢查常用工具有：數(shù)碼相機、pH試紙、量桶或量杯、秒表、水樣搜集容器、溫度計、導(dǎo)電計等滲漏水檢查可分為簡易檢測和水質(zhì)檢測兩類。3.3.1簡易檢測491位置、2范圍3漏水形狀和漏水流量檢查504渾濁程度5pH值:漏水是助長襯砌材質(zhì)劣化的緣由之一，特別是當漏水顯示出強酸性時，混凝土有嚴重劣化的危險。檢

15、查時，普通運用pH試紙對漏水的酸堿度作簡易測定。3.3.2 滲漏水水質(zhì)檢測511溫度檢測 2pH值及水質(zhì)分析3.4 隧道凈空斷面變形檢測52外荷載作用所致襯砌變形、挪動、沉降等普通為逐漸變化。經(jīng)過對隧道斷面凈空檢測，掌握隧道斷面外形的變化情況。檢測內(nèi)容包括：觀測點變形丈量、凈空斷面檢測等。1觀測點變形丈量經(jīng)過獨立設(shè)置的永久固定控制點基點，利用經(jīng)緯儀、水準儀或全站儀對隧道路面的觀測點、路沿和襯砌邊墻或根底沉降與變形進展丈量。532凈空斷面檢測檢測隧道凈空斷面實踐輪廓，檢查能否存在侵入設(shè)計內(nèi)輪廓線，能否侵入建筑限界。激光斷面儀法、隧道立體全掃描隧道三維激光掃描儀。斷面儀丈量初支輪廓圖3.5 隧道襯

16、砌質(zhì)量雷達檢測54直接鉆孔法除了有不能以點代面的局限性外，鉆孔會擊穿防水板呵斥隧道地下水的滲漏，因此很少運用。無損檢測方法主要有兩種：地質(zhì)雷達法和聲波法(沖擊回波法、反射波法)。地質(zhì)雷達具有檢測速度快、分辨率高、結(jié)果圖像直觀等優(yōu)點，是襯砌無損檢測的主要方式、本節(jié)引見下地質(zhì)雷達法檢測。3.5.1地質(zhì)雷達檢測根本原理目的體深度位置計算如下式：Z=vt/2.553.5.2隧道襯砌雷達檢測內(nèi)容隧道初支：放射混凝土厚度、放射混凝土背后能否存在空洞和不密實區(qū)、拱架 分布間距及數(shù)量。二襯：混凝土厚度、鋼筋分布、混凝土內(nèi)部能否存在不密實、蜂窩、離析等缺陷，以及襯砌背后能否存在空洞或不密實區(qū)。仰拱：仰拱厚度、充

17、填層密實程度及其下巖溶發(fā)育情況563.5.3現(xiàn)場雷達測試1現(xiàn)場地質(zhì)雷達檢測時，應(yīng)先搜集好相關(guān)被檢測隧道的根本資料、以及隧道的設(shè)計參數(shù)并做好前期預(yù)備任務(wù)(如搭設(shè)檢測臺車，標注里程等)。5758(2)測線布置。隧道拱頂、左右拱腰、左右邊墻和隧底各布1 條593檢測本卷須知天線頻率選擇測試前檢查儀器運轉(zhuǎn)情況；丈量時確保天線與襯砌外表密貼天線挪動平衡、勻速；分段丈量時，相鄰段接頭反復(fù)長度大1m；隨時記錄非常重要！能夠?qū)φ闪慨a(chǎn)生干擾的物體(滲水、電纜、鐵架等)及位置；測線510m應(yīng)準確標志一里程。雷達波速的介質(zhì)參數(shù)標定603.5.4典型雷達檢測實例雷達圖像解釋和識別異常主要斷定特征：密實：襯砌信號幅值較

18、弱，波形均勻，甚至沒有界面反射信號；不密實區(qū)：襯砌界面反射信號強，信號為強反射信號，同相軸不延續(xù)，錯斷，普通區(qū)域化分布；空洞脫空：襯砌界面反射信號強，呈帶狀長條形或三角形分布，三振相明顯，通常有多次反射信號；鋼筋網(wǎng)：有規(guī)律的延續(xù)的小月牙形強反射信號,月牙波幅較窄；拱架：單個的月牙形強反射信號,月牙波幅較寬61初支拱架分布62二襯脫空施工縫附近二襯混凝土不密實或脫空63二襯鋼筋分布與設(shè)計不符，實測鋼筋僅分布+070+084段，與設(shè)計至ZK1+090為鋼筋混凝土不符，差6.0m。 64設(shè)計厚度檢測厚度缺陷部位3.6隧道襯砌表觀自動化檢測隨著科技程度的開展，數(shù)字化方法及數(shù)字圖像技術(shù)已在隧道病害檢測和評價分析中得到運用，國內(nèi)外均已開發(fā)出了隧道工程病害自動化檢測、評價分析的專業(yè)設(shè)備和儀器，滿足有效、快捷、量化的需求。如德國的隧道三維激光掃描系統(tǒng)，具有掃描、紅外及三維成像等功能；武大杰出引起日本第一代、北京雷德華奧公司引起的日本第三代多維隧道智能檢測系統(tǒng)等等。實驗人員采用自動化檢測系統(tǒng)，任務(wù)更加簡單、高效、準確。66隧道襯砌病害自動化檢測系統(tǒng)任務(wù)流程普通分為預(yù)備階段、現(xiàn)場任務(wù)階段和室內(nèi)分析階段三個階段。室內(nèi)分析階段：自動化檢測系統(tǒng)搜集