隧道工程的監(jiān)測(cè)、超前預(yù)報(bào)和質(zhì)量檢測(cè)

土木工程測(cè)試與量測(cè)技術(shù)隧道工程的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、監(jiān)測(cè)和質(zhì)量檢測(cè)隧道工程的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、監(jiān)測(cè)和質(zhì)量檢測(cè)在隧道工程中，測(cè)試與量測(cè)主要是針對(duì)以下方面：隧道施工期：對(duì)隧道施工掌子面前方的地質(zhì)分析；對(duì)隧道施工安全、對(duì)周邊建構(gòu)筑物的影響的安全監(jiān)測(cè)；對(duì)施工質(zhì)量的檢測(cè)。隧道運(yùn)營(yíng)期：對(duì)運(yùn)營(yíng)期隧道質(zhì)量檢測(cè)等內(nèi)容。隧道工程的超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、監(jiān)測(cè)和質(zhì)量檢測(cè)3超前地質(zhì)預(yù)報(bào)技術(shù)一隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)二隧道施工質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)三4一、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)一、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)在勘察階段，依靠區(qū)域地質(zhì)資料、衛(wèi)星遙感手段、大面積調(diào)繪、鉆探以及物探方法等綜合勘察手段，可查明重要的地質(zhì)問(wèn)題，確定影響較大的地質(zhì)構(gòu)造和主要不良地質(zhì)現(xiàn)象，對(duì)隧道設(shè)計(jì)、施工起到宏觀指導(dǎo)作用。但是由于隧道地質(zhì)條件的復(fù)雜性、多變性，在勘察階段要準(zhǔn)確無(wú)誤地確定圍巖的狀態(tài)、特征，并準(zhǔn)確預(yù)測(cè)隧道施工中可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害的位置、規(guī)模及性質(zhì)是十分困難的。1、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的內(nèi)容地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的內(nèi)容包括隧道所在地區(qū)地質(zhì)分析與宏觀地質(zhì)預(yù)報(bào)、隧道洞身不良地質(zhì)及災(zāi)害地質(zhì)超前預(yù)報(bào)和重大施工地質(zhì)災(zāi)害臨警預(yù)報(bào)。地區(qū)地質(zhì)分析與宏觀地質(zhì)預(yù)報(bào)主要預(yù)報(bào)開(kāi)挖面前方的圍巖級(jí)別和穩(wěn)定性，及時(shí)修改設(shè)計(jì)，調(diào)整支護(hù)類(lèi)型；預(yù)報(bào)洞內(nèi)涌水量大小和變化規(guī)律以及對(duì)環(huán)境地質(zhì)與工程的影響。1、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的內(nèi)容不良地質(zhì)及災(zāi)害地質(zhì)超前預(yù)報(bào)

主要預(yù)報(bào)開(kāi)挖面前方巖性變化和不良地質(zhì)體的范圍、規(guī)模、性質(zhì)，以及突水、突泥、坍塌、巖爆、有害氣體等災(zāi)害地質(zhì)的發(fā)生概率，提出施工預(yù)防措施；預(yù)報(bào)斷層的位置、寬度、產(chǎn)狀、性質(zhì)、破碎帶物質(zhì)狀態(tài)、充水情況、穩(wěn)定程度等，提出施工對(duì)策。1、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的內(nèi)容重大施工地質(zhì)災(zāi)害臨警預(yù)報(bào)

針對(duì)開(kāi)挖面前方有可能引發(fā)的大規(guī)模突水、突泥、坍塌、冒落、變形、瓦斯爆炸等重大地質(zhì)災(zāi)害建立臨警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，主要預(yù)報(bào)隧道洞身所通過(guò)的深大富水?dāng)嗔?、富水向斜的核部、富水砂層、軟土、極軟巖、煤系地層等，評(píng)判其危害程度，提出施工方案對(duì)策。2、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法主要有傳統(tǒng)地質(zhì)分析法、超前平行導(dǎo)坑預(yù)報(bào)法，超前水平鉆孔法、物探法及特殊災(zāi)害地質(zhì)所采用的相關(guān)預(yù)測(cè)方法。2、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法地質(zhì)分析法地質(zhì)調(diào)查與推斷是隧道地質(zhì)超前預(yù)報(bào)最基本的方法，可以隨時(shí)進(jìn)行，不干擾施工。其他預(yù)報(bào)方法的解釋、應(yīng)用，都是在地質(zhì)資料分析、判斷基礎(chǔ)上進(jìn)行的。通過(guò)收集和分析地質(zhì)資料、地表詳細(xì)調(diào)查、隧道內(nèi)地質(zhì)編錄、素描、數(shù)碼照相、超前鉆孔、涌水量預(yù)測(cè)等方法，了解隧道所處地段的地質(zhì)條件，通過(guò)對(duì)比、論證、推斷，預(yù)報(bào)隧道施工前方的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)情況。2、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法地質(zhì)分析法

2、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法超前平行導(dǎo)坑預(yù)報(bào)法

在隧道內(nèi)或隧道附近開(kāi)挖一平行的小斷面導(dǎo)坑，對(duì)導(dǎo)坑出露的地質(zhì)情況進(jìn)行地質(zhì)編錄、素描、作圖，綜合分析其地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)情況，根據(jù)地質(zhì)理論預(yù)測(cè)相應(yīng)段隧道的工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件，以及可能發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的位置、性質(zhì)、規(guī)模，并提出防治措施意見(jiàn)。超前平行導(dǎo)坑法最為直觀，精確度很高。其缺點(diǎn)是成本高，對(duì)施工影響大。在超前平行導(dǎo)坑中輔助以室內(nèi)物理力學(xué)測(cè)試、現(xiàn)場(chǎng)點(diǎn)荷載測(cè)試、地應(yīng)力測(cè)試、物探地震反射等方法，可以完善地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的內(nèi)容。

2、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法超前水平鉆孔法

用鉆探設(shè)備向開(kāi)挖面前方鉆探，直接揭示隧道開(kāi)挖面前方幾十米的地層巖性、巖體結(jié)構(gòu)、構(gòu)造、地下水、巖溶洞穴充填物及其性質(zhì)、巖體完整程度等資料，還可通過(guò)巖芯試驗(yàn)獲得巖石強(qiáng)度等定量指標(biāo)，適用于已經(jīng)基本認(rèn)定的主要不良地質(zhì)區(qū)段。超前水平鉆孔的方向控制和鉆探工藝有一定的技術(shù)難度，對(duì)施工干擾大。

2、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法物理探測(cè)法

物理探測(cè)法是利用物體物性差異進(jìn)行地質(zhì)判斷的間接方法。采用物探技術(shù)進(jìn)行超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的優(yōu)點(diǎn)是快速、超前探測(cè)距離大、對(duì)施工干擾相對(duì)小、可以多種技術(shù)組合應(yīng)用。物探方法的應(yīng)用受環(huán)境及經(jīng)驗(yàn)的影響，準(zhǔn)確解譯物探資料具有一定的技術(shù)難度。物探技術(shù)存在一定的局限性，在地質(zhì)超前預(yù)報(bào)中應(yīng)進(jìn)一步結(jié)合地質(zhì)理論，提高物探成果解譯水平。

2、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法物理探測(cè)法TGP隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)

TGP隧道地質(zhì)預(yù)報(bào)系統(tǒng)可預(yù)報(bào)隧道前方150~200m（該值為中等硬度圍巖條件，視當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)構(gòu)造有所偏差）的巖性變化、斷層、破碎帶、巖溶發(fā)育帶、空洞等，并能計(jì)算出上述范圍內(nèi)圍巖的縱波與橫波速度、波速比、泊松比、相應(yīng)巖體的動(dòng)彈模量和剪切模量等巖石力學(xué)參數(shù)。TGP儀器動(dòng)態(tài)范圍大，可通過(guò)改變偏移距離和激發(fā)能量來(lái)實(shí)現(xiàn)增加預(yù)報(bào)距離。2、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法物理探測(cè)法TSP超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)

TSP超前預(yù)報(bào)系統(tǒng)具有適用范圍廣、預(yù)報(bào)距離長(zhǎng)、時(shí)間短、對(duì)施工干擾小、費(fèi)用少等優(yōu)點(diǎn)，可推斷斷層和巖石破碎帶等不良地質(zhì)體的位置、規(guī)模、產(chǎn)狀及巖石動(dòng)力參數(shù)。

單純的TSP解譯包括影像圖解和隧道平剖面解譯。解譯技術(shù)是TSP實(shí)現(xiàn)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)的最關(guān)鍵技術(shù)，也是難度最大的技術(shù)。2、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法物理探測(cè)法地質(zhì)雷達(dá)法

地質(zhì)雷達(dá)法是利用無(wú)線電波檢測(cè)地下介質(zhì)分布和對(duì)不可見(jiàn)目標(biāo)體或地下界面進(jìn)行掃描，以確定其內(nèi)部結(jié)構(gòu)形態(tài)和位置的電磁技術(shù)。探測(cè)距離一般小于30m，潮濕含水層中小于10m。反射探測(cè)原理圖檢測(cè)結(jié)果與實(shí)際結(jié)構(gòu)的對(duì)照?qǐng)D2、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法物理探測(cè)法全空間瞬變電磁法

通過(guò)接收和分析工作面前方的感應(yīng)二次場(chǎng)變化來(lái)確定介質(zhì)分布的一種地球物理方法。利用瞬變電磁法是可以有效探測(cè)含水裂隙、斷層和破碎帶。

瞬變電磁探測(cè)原理圖工作面(掌子面)發(fā)射回線接收探頭圍巖工作面前方目標(biāo)體2、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法物理探測(cè)法陸地聲納法

陸地聲納全稱(chēng)為“陸上極小偏移距超寬頻帶彈性波反射法”，是地震反射法的一種，它的特點(diǎn)是：可隨意提取不同頻段信號(hào)。超寬頻帶的激發(fā)和接收,信號(hào)范圍10Hz～4000Hz。一種中長(zhǎng)距離（80m以?xún)?nèi)）探測(cè)中小溶洞好方法2、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法物理探測(cè)法TRT法

TRT法采用的是地震波超前預(yù)報(bào)法，地震波反射探測(cè)的方法很早就在土木工程和采礦作業(yè)等許多方面得到利用。這種技術(shù)的原理在于當(dāng)?shù)卣鸩ㄓ龅铰晫W(xué)阻抗差異（密度和波速的乘積）界面時(shí)，一部分信號(hào)被反射回來(lái)（圖1），一部分信號(hào)透射進(jìn)入前方介質(zhì)。震源實(shí)際上反射物位置的確定需要很多震源-傳感器定義的橢球反射物Tunnel→SourceReflectorReceiverReceiver隧道傳感器傳感器2、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法特殊災(zāi)害地質(zhì)的預(yù)測(cè)方法

特殊災(zāi)害地質(zhì)的預(yù)報(bào)方法采用專(zhuān)門(mén)儀器進(jìn)行。例如，當(dāng)確定隧道接近或通過(guò)煤系地層、儲(chǔ)氣構(gòu)造時(shí)，可采用沼氣氧氣兩用報(bào)警儀，在隧道內(nèi)進(jìn)行長(zhǎng)期跟蹤量測(cè)，根據(jù)數(shù)據(jù)的積累統(tǒng)計(jì)分析，對(duì)開(kāi)挖面前方的有害氣體進(jìn)行預(yù)測(cè)，為隧道安全施工提供依據(jù)。瓦斯?jié)舛葯z測(cè)報(bào)警儀2、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法掌子面地質(zhì)畫(huà)像

畫(huà)像系統(tǒng)由圖像測(cè)定、圖像處理及地質(zhì)解析三部分構(gòu)成，它利用數(shù)碼相機(jī)和圖像處理技術(shù)，把圖像中豐富的數(shù)據(jù)、素材提煉出來(lái)，解決關(guān)鍵問(wèn)題。2、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)的方法四結(jié)合

隧道施工地質(zhì)超前預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)是一項(xiàng)綜合性的技術(shù)工作，尤其是在長(zhǎng)大復(fù)雜巖溶隧道的施工地質(zhì)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)上，任何單一方法和手段都是無(wú)法達(dá)到目的的。在實(shí)際施工過(guò)程中，宜根據(jù)隧道的物點(diǎn)和具體的工程水文地質(zhì)問(wèn)題，選擇多種預(yù)測(cè)方法，綜合預(yù)測(cè)、相互印證。工程水文地質(zhì)與物探結(jié)合地面與地下（洞內(nèi)外）結(jié)合多種物探手段相結(jié)合,如地質(zhì)雷達(dá)法+TSP長(zhǎng)短結(jié)合，如TSP、TGP、TRT長(zhǎng)距離宏觀控制，紅外探水、地質(zhì)雷達(dá)補(bǔ)充3、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法的應(yīng)用原則(1)地區(qū)地質(zhì)分析與宏觀地質(zhì)預(yù)報(bào)

采用傳統(tǒng)的地質(zhì)分析方法，輔以必要的物探技術(shù)等手段，對(duì)隧道圍巖的穩(wěn)定性、水文地質(zhì)情況進(jìn)行宏觀的地質(zhì)預(yù)報(bào)。(2)不良地質(zhì)與災(zāi)害地質(zhì)超前預(yù)報(bào)

在傳統(tǒng)地質(zhì)分析方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合施工方法、施工工藝、工期等要求，以先進(jìn)的物探技術(shù)為主要探測(cè)手段，并輔以必要的超前平行導(dǎo)坑預(yù)報(bào)法、超前水平鉆孔法，對(duì)開(kāi)挖面前方不良地質(zhì)體的情況及有可能產(chǎn)生的災(zāi)害地質(zhì)進(jìn)行預(yù)報(bào)，提出施工對(duì)策。3、地質(zhì)超前預(yù)報(bào)方法的應(yīng)用原則（3）重大施工地質(zhì)災(zāi)害臨警預(yù)報(bào)

在傳統(tǒng)地質(zhì)分析方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合施工方法、施工工藝、工期要求，以超前平行導(dǎo)坑預(yù)報(bào)法、超前水平鉆孔法為主，綜合利用各種有效的物探手段，對(duì)開(kāi)挖面前方有可能誘發(fā)的重大的地質(zhì)災(zāi)害建立臨警預(yù)報(bào)系統(tǒng)，并評(píng)判其危害程度，提出施工預(yù)案對(duì)策。26二、隧道監(jiān)控量測(cè)技術(shù)1、監(jiān)控量測(cè)目的確保安全；指導(dǎo)設(shè)計(jì)、施工；如：修改施工方法、調(diào)整圍巖類(lèi)別、變更支護(hù)設(shè)計(jì)參數(shù)、確定二次襯砌合理施作時(shí)間等積累資料，作為其它工程設(shè)計(jì)和施工的參考依據(jù)。未來(lái)預(yù)測(cè)的需要:對(duì)未來(lái)的性態(tài)進(jìn)行預(yù)測(cè),防患于未然法律的需要:確定事故責(zé)任原因研究需要

2、監(jiān)控量測(cè)內(nèi)容監(jiān)控量測(cè)流程圖2、監(jiān)控量測(cè)內(nèi)容監(jiān)控量測(cè)主要內(nèi)容包括三個(gè)方面的內(nèi)容：（1）現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)（2）數(shù)據(jù)分析和處理（3）信息反饋（對(duì)施工的指導(dǎo)，對(duì)預(yù)設(shè)計(jì)的修正）下臺(tái)階開(kāi)挖仰拱開(kāi)挖仰拱開(kāi)挖2、監(jiān)控量測(cè)內(nèi)容1)前期原位觀測(cè):圍巖多點(diǎn)位移2)施工期監(jiān)測(cè)

必測(cè)項(xiàng)目:

掌子面附近的地層特性及支護(hù)狀況觀測(cè)、水平收斂、拱頂下沉、地表下沉（淺埋）

選測(cè)項(xiàng)目:掌子面前方的地質(zhì)探測(cè)、隧道內(nèi)圍巖多點(diǎn)位移、圍巖壓力及兩層支護(hù)之間的壓力、鋼支撐內(nèi)力及外力、支護(hù)結(jié)構(gòu)應(yīng)力及應(yīng)變、圍巖彈性波松動(dòng)圈測(cè)試、爆破監(jiān)測(cè)、滲壓和滲流及溫度測(cè)試（有水條件下）3)運(yùn)營(yíng)期觀測(cè):

變形、應(yīng)力、支護(hù)應(yīng)力和應(yīng)變、裂縫等3、量測(cè)項(xiàng)目量測(cè)項(xiàng)目類(lèi)：（1）必測(cè)項(xiàng)目：為保證隧道圍巖穩(wěn)定和反映設(shè)計(jì)、施工狀態(tài)而進(jìn)行的日常量測(cè)。一般情況下均應(yīng)量測(cè)的項(xiàng)目。（2）選測(cè)項(xiàng)目是為未開(kāi)挖地段的設(shè)計(jì)、施工，為未來(lái)施工計(jì)劃的確定或設(shè)計(jì)科研試驗(yàn)而進(jìn)行的項(xiàng)目。一般在重要或長(zhǎng)大隧道中為檢驗(yàn)支護(hù)參數(shù)和施工穩(wěn)定而設(shè)置。3、量測(cè)項(xiàng)目地質(zhì)素描與隧道施工進(jìn)展同步進(jìn)行的洞內(nèi)圍巖地質(zhì)（和支護(hù)狀況）的觀察及描述，稱(chēng)為地質(zhì)素描。包括對(duì)以下內(nèi)容的描述：

代表性測(cè)試斷面的位置、形狀、尺寸；巖石名稱(chēng)、結(jié)構(gòu)、顏色；層理、片理、節(jié)理裂隙、斷層等各種軟弱面的產(chǎn)狀、寬度、延伸情況、連續(xù)性、間距等。巖脈穿插情況及其與圍巖接觸關(guān)系，軟硬程度及破碎程度；

3、量測(cè)項(xiàng)目地質(zhì)素描巖體風(fēng)化程度、特點(diǎn)、抗風(fēng)化能力；地下水的類(lèi)型、出露位置、水量大小及噴錨支護(hù)施工的影響等；施工開(kāi)挖方式方法、錨噴支護(hù)參數(shù)及循環(huán)時(shí)間；圍巖變形、巖爆、掉塊，坍塌的位置、規(guī)模、數(shù)量和分布情況，圍巖的自穩(wěn)時(shí)間等；溶洞等特殊地質(zhì)條件描述；噴層開(kāi)裂起鼓、剝落情況描述；地質(zhì)斷面展示圖（1:20~1:100)或縱橫剖面圖1:50~1:100)，必要時(shí)還應(yīng)附彩色照片。3、量測(cè)項(xiàng)目3、量測(cè)項(xiàng)目拱頂下沉在量測(cè)斷面的拱頂埋設(shè)測(cè)點(diǎn)，將鋼尺或收斂計(jì)掛在拱頂測(cè)點(diǎn)作為標(biāo)尺，后視點(diǎn)可設(shè)在穩(wěn)定襯砌上，用精密水準(zhǔn)儀進(jìn)行觀測(cè)，通過(guò)計(jì)算求出連續(xù)兩次量測(cè)的拱頂高程，將前后兩次量測(cè)的數(shù)據(jù)相減得拱頂下沉值。NA2自動(dòng)安平水準(zhǔn)儀拱頂下沉量測(cè)示意圖3、量測(cè)項(xiàng)目水平收斂用隧道收斂計(jì)進(jìn)行量測(cè)，主要由鋼卷尺、百分表測(cè)量拉力裝置及與錨栓測(cè)點(diǎn)相連的掛鉤組成。3、量測(cè)項(xiàng)目水平收斂也可用全站儀測(cè)水平收斂。3、量測(cè)項(xiàng)目地表沉降淺埋隧道地表沉降測(cè)點(diǎn)應(yīng)在隧道開(kāi)挖前布設(shè)。地表沉降測(cè)點(diǎn)和隧道內(nèi)測(cè)點(diǎn)應(yīng)布置在同一斷面里程。地表沉降測(cè)點(diǎn)橫向間距2~5m，中線附近適當(dāng)加密，地表有控制性建筑物時(shí)，量測(cè)范圍應(yīng)適當(dāng)加寬。3、量測(cè)項(xiàng)目地表沉降

對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，可以得出累計(jì)沉降、單次沉降、沉降槽等曲線，并可對(duì)其進(jìn)行擬合，進(jìn)而可以對(duì)相似情況的沉降作出預(yù)測(cè)。下臺(tái)階開(kāi)挖仰拱開(kāi)挖沉降分析曲線示意圖地表沉降槽在各施工階段曲線3、量測(cè)項(xiàng)目建筑物沉降通過(guò)測(cè)定建筑物頂部相對(duì)于底部或各層之間上層相對(duì)于下層的水平位移與高差，分別計(jì)算整體或分層的傾斜度、傾斜方向以及傾斜速度。

3、量測(cè)項(xiàng)目爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)目的：確保地表建筑物的安全。監(jiān)測(cè)儀器：爆破振動(dòng)儀。IDTS3850型爆破振動(dòng)記錄儀現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)3、量測(cè)項(xiàng)目錨桿軸力量測(cè)采用的主要儀器是錨桿應(yīng)力傳感器、測(cè)頻儀。錨桿應(yīng)力計(jì)的布置及傳感器在錨桿上的分布3、量測(cè)項(xiàng)目圍巖內(nèi)部的位移圍巖內(nèi)部的量測(cè)可以反映圍巖內(nèi)部的松弛強(qiáng)度，而且能反映圍巖松弛范圍的大小，是判斷圍巖穩(wěn)定性的一個(gè)重要參考指標(biāo)。3、量測(cè)項(xiàng)目圍巖壓力及初支與二襯之間壓力圍巖壓力反映了圍巖施加于支護(hù)的形變壓力情況，常采用接觸式壓力盒進(jìn)行量測(cè)。接觸式壓力盒埋設(shè)示意圖45三、隧道施工質(zhì)量檢測(cè)技術(shù)1、概述新建鐵路、公路隧道的等級(jí)、規(guī)模、數(shù)量逐年遞增。從而對(duì)隧道檢測(cè)技術(shù)提出了更高要求：采用高效且對(duì)隧道工程質(zhì)量能進(jìn)行全面快速評(píng)價(jià)的無(wú)損檢測(cè)方法。隧道工程是一項(xiàng)隱蔽性很強(qiáng)的工程，其施工也是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，因此在工程檢測(cè)中，也按施工的先后順序分成三個(gè)階段進(jìn)行：即施工前、施工中以及施工后檢測(cè)。1、概述施工前檢測(cè)施工前檢測(cè)主要是與現(xiàn)場(chǎng)中心試驗(yàn)室配合，對(duì)結(jié)構(gòu)的原材料、混凝土配合比、外加劑等進(jìn)行檢測(cè)，防止不合格的材料進(jìn)入施工現(xiàn)場(chǎng)，只有用合格的材料才能修建出合格的工程。施工中檢測(cè)施工中檢測(cè)主要包括：開(kāi)挖斷面、錨桿質(zhì)量（長(zhǎng)度、砂漿飽和度及抗拔力）、鋼拱架或格柵鋼架、噴混凝土強(qiáng)度、厚度等，主體為初期支護(hù)。1、概述施工后檢測(cè)隧道施工完成后，檢測(cè)的主要項(xiàng)目為隧道凈空、二次襯砌強(qiáng)度、厚度、密實(shí)度以及襯砌背后的空洞等，主體為二次襯砌。2、錨桿質(zhì)量錨桿是將破碎或不穩(wěn)定巖體(塊)與牢固穩(wěn)定的巖體連結(jié)在一起以提高整體穩(wěn)定性的一種支護(hù)措施。當(dāng)錨桿發(fā)揮作用時(shí)，錨桿不同部段的功能各不相同。錨桿內(nèi)端處于牢固穩(wěn)定巖體的部段，其錨固力主要起著固定錨桿的作用；而錨桿外端處于破碎或不穩(wěn)定巖體的部段，其錨固力主要起著將該段巖體(塊)與錨桿連結(jié)在一起的作用（圖1）。要讓錨桿能發(fā)揮設(shè)計(jì)的效果，除保證錨桿的長(zhǎng)度滿足設(shè)計(jì)要求外，還要使各段都能均勻而有效地與巖體錨固在一起（保證注漿飽和度）。2、錨桿質(zhì)量錨桿長(zhǎng)度及注漿飽和度錨桿長(zhǎng)度及注漿飽和度均采用應(yīng)力反射波法檢測(cè)。檢測(cè)儀器為錨桿質(zhì)量檢測(cè)儀，見(jiàn)下圖。錨桿質(zhì)量檢測(cè)儀2、錨桿質(zhì)量錨桿長(zhǎng)度及注漿飽和度錨桿長(zhǎng)度

應(yīng)力反射波法是一種無(wú)損檢測(cè)方法,該方法的基本理論依據(jù)為一維桿件的彈性應(yīng)力波反射理論。在錨桿頂部激發(fā)彈性應(yīng)力波,當(dāng)彈性應(yīng)力波傳播到錨桿底部時(shí)由于錨桿和錨桿底部的巖石存在波阻抗差異,將產(chǎn)生反射波回到錨桿頂。根據(jù)反射波的走時(shí)和錨桿中的應(yīng)力波傳播速度就可以用右式求出錨桿長(zhǎng)度L，錨桿中的應(yīng)力波傳播速度可在現(xiàn)場(chǎng)已知長(zhǎng)度的錨桿上進(jìn)行標(biāo)定。式中:vc——錨桿中應(yīng)力波傳播速度;t——應(yīng)力反射波的雙程走時(shí)。應(yīng)力波在錨固界面上的反射2、錨桿質(zhì)量錨桿長(zhǎng)度及注漿飽和度注漿飽和度

注漿飽和度檢測(cè)通過(guò)測(cè)定錨桿不同方位、不同距離應(yīng)力波的阻尼情況，即錨桿與圍巖的耦合情況來(lái)判斷注漿飽和度。由應(yīng)力波在介質(zhì)中的傳播特性可知：應(yīng)力波在堅(jiān)硬完整的介質(zhì)中傳播速度大，衰減速度快，而在松散及不完整介質(zhì)中應(yīng)力波的傳播速度小，衰減速度慢。全錨錨桿實(shí)測(cè)波形與錨固質(zhì)量結(jié)果2、錨桿質(zhì)量錨桿長(zhǎng)度及注漿飽和度注漿飽和度

利用應(yīng)力波這一傳播特性來(lái)判斷注漿飽和度情況，對(duì)于注漿飽滿的，砂漿和巖石的耦合性好，可看成完整的介質(zhì)，因此應(yīng)力波的波形規(guī)則衰減快，近于指數(shù)衰減；對(duì)于注漿飽滿程度差的，則砂漿和巖石間的耦合性差，可看成松散不完整的介質(zhì)，應(yīng)力波的波形雜亂，衰減慢。根據(jù)不同方向、不同部位擊震的應(yīng)力波衰減曲線就可以對(duì)注漿飽和度作出判斷。部分錨固狀態(tài)實(shí)測(cè)波形及錨固狀態(tài)分析結(jié)果2、錨桿質(zhì)量錨桿檢測(cè)方法評(píng)述

試驗(yàn)證明：對(duì)于高強(qiáng)螺紋錨桿，當(dāng)錨固長(zhǎng)度達(dá)到錨桿直徑的42倍時(shí)，握裹力不再隨錨桿長(zhǎng)度的增加而增加。高速鐵路隧道錨桿的長(zhǎng)與直徑比達(dá)到幾百倍，錨桿拔抗試驗(yàn)與實(shí)際錨桿的受力狀態(tài)有很大不同，得出錨桿抗拔力與錨桿質(zhì)量沒(méi)有必然的相關(guān)性，若僅采用抗拔試驗(yàn)，可能導(dǎo)致將不合格錨桿依其抗拔力評(píng)定成合格錨桿。所以，對(duì)錨桿進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，要采用聲頻應(yīng)力波法對(duì)錨桿的錨固質(zhì)量進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，再配合抗拔力試驗(yàn)進(jìn)行綜合分析，可對(duì)錨桿的錨固質(zhì)量作出較全面的評(píng)價(jià)。3、鋼架在隧道中所使用格柵或型鋼拱架支撐數(shù)量，也是隧道初期支護(hù)質(zhì)量控制中所關(guān)心的問(wèn)題。格柵或型鋼拱架、混凝土厚度及背后襯砌缺陷均采用地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行檢測(cè)。地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)原理是：利用雷達(dá)波通過(guò)結(jié)構(gòu)、構(gòu)造物反射回來(lái)的波形差異進(jìn)行分析處理檢測(cè)對(duì)象。地質(zhì)雷達(dá)掃描形成的剖面圖中信號(hào)會(huì)有變化，可通過(guò)這些信號(hào)的變化讀出隧道施工時(shí)所使用的格柵或型鋼拱架支撐數(shù)量、混凝土厚度及缺陷。RAMACⅡ型地質(zhì)雷達(dá)各頻率天線3、鋼架、混凝土厚度及缺陷脈沖波走時(shí)按式（1）進(jìn)行計(jì)算式中:ｘ值在剖面探測(cè)中是固定的；ｖ值(m·ns-1)可以利用現(xiàn)成數(shù)據(jù)或測(cè)定獲得，由上式可得目標(biāo)體的深度值(ｍ)。3、鋼架、混凝土厚度及缺陷格柵當(dāng)混凝土中存在鋼筋時(shí)，雷達(dá)剖面圖中將產(chǎn)生連續(xù)點(diǎn)狀強(qiáng)反射信號(hào)，當(dāng)混凝土中有格柵拱架支撐時(shí)，靠得較近的兩主筋將形成兩個(gè)點(diǎn)狀強(qiáng)反射信號(hào)，則兩個(gè)點(diǎn)狀信號(hào)形成類(lèi)似于字母M形狀的反射信號(hào)，每一個(gè)這樣的雷達(dá)波信號(hào)就對(duì)應(yīng)著一榀格柵拱架支撐，由此信號(hào)總數(shù)即可統(tǒng)計(jì)出整個(gè)隧道縱向的格柵拱架支撐數(shù)量。存在鋼筋的雷達(dá)波檢測(cè)圖存在格柵拱架的雷達(dá)波檢測(cè)圖

呈M形的格柵支撐3、鋼架、混凝土厚度及缺陷型鋼當(dāng)混凝土中有型鋼支撐時(shí)，雷達(dá)剖面圖中將出現(xiàn)特別強(qiáng)的月牙形反射信號(hào)，每一個(gè)這樣的信號(hào)表示有一榀型鋼拱架支撐，由此信號(hào)總數(shù)即可統(tǒng)計(jì)出整個(gè)隧道縱向的型鋼拱架支撐數(shù)量。襯砌內(nèi)有鋼架的地質(zhì)雷達(dá)圖像

4、混凝土強(qiáng)度氣壓射釘槍強(qiáng)度檢測(cè)系統(tǒng)(針對(duì)初期支護(hù))

根據(jù)噴混凝土表面特征，宜采用氣壓射釘槍無(wú)損檢測(cè)方法對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)。整個(gè)系統(tǒng)由射釘槍、空壓計(jì)、空壓管、空壓機(jī)、變壓器、數(shù)顯深度游標(biāo)卡尺等組成。其中變壓器為國(guó)產(chǎn)多功能變壓器，由于氣壓射釘槍系統(tǒng)額定工作電壓為100伏，故通過(guò)變壓器將國(guó)內(nèi)220伏轉(zhuǎn)換成100伏。氣壓射釘槍強(qiáng)度測(cè)試系統(tǒng)示意圖4、混凝土強(qiáng)度氣壓射釘槍強(qiáng)度檢測(cè)系統(tǒng)(針對(duì)初期支護(hù))

氣壓射釘槍的工作原理是射釘槍在恒定高壓氣體推力作用下推動(dòng)經(jīng)過(guò)特殊標(biāo)定的射釘高速進(jìn)入混凝土中，一部分能量消耗于鋼釘與混凝土之間的摩擦，另一部分能量由于混凝土受擠壓破碎而被消耗，發(fā)射槍引發(fā)的子彈初始動(dòng)能是恒定的，則其貫入深度取決于混凝土的力學(xué)性質(zhì)，通過(guò)射釘?shù)呢炄攵瓤赏贫ɑ炷翉?qiáng)度（深度與強(qiáng)度的關(guān)系由實(shí)驗(yàn)標(biāo)定公式確定）。4、混凝土強(qiáng)度超聲回彈綜合檢測(cè)方法(針對(duì)二次襯砌)

1）根據(jù)要求布置強(qiáng)度測(cè)區(qū)，隧道強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)測(cè)區(qū)一般布置在左邊墻、右邊墻、拱頂?shù)任恢茫?/p>

2）在確定的測(cè)區(qū)內(nèi)，用超聲回彈模子標(biāo)出回彈的彈擊點(diǎn)及超聲聲速值測(cè)點(diǎn)，用混凝土回彈儀測(cè)試回彈值（16個(gè)測(cè)點(diǎn)），用超聲波檢測(cè)儀測(cè)試3個(gè)超聲波聲時(shí)值（取其平均值）；

3）在檢測(cè)的同時(shí)，由專(zhuān)人對(duì)回彈值、超聲波聲時(shí)值作好記錄。

4）將現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的回彈值、超聲值按規(guī)范要求進(jìn)行修正后，利用經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算測(cè)區(qū)混凝土強(qiáng)度的推算值（若有鉆芯取樣，還要結(jié)合抗壓強(qiáng)度進(jìn)行修正），從而對(duì)整個(gè)隧道襯砌混凝土強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)定?；貜棞y(cè)點(diǎn)示意超聲測(cè)點(diǎn)示意4、混凝土強(qiáng)度超聲回彈綜合檢測(cè)方法(針對(duì)二次襯砌)

對(duì)二次襯砌混凝土強(qiáng)度檢測(cè)采用超聲回彈綜合法結(jié)合少量的鉆芯取樣進(jìn)行檢測(cè)。NM—4B超聲波測(cè)試儀機(jī)械混凝土回彈儀4、混凝土強(qiáng)度超聲回彈綜合檢測(cè)方法(針對(duì)二次襯砌)（1）超聲回彈檢測(cè)

在隧道內(nèi)沿縱向每隔一定距離、在不同部位設(shè)置測(cè)區(qū)，采用混凝土回彈儀在測(cè)區(qū)內(nèi)測(cè)得隧道襯砌混凝土的回彈值，并用超聲波測(cè)試儀在相同測(cè)區(qū)內(nèi)測(cè)得超聲波在隧道襯砌混凝土中傳播的波速，再根據(jù)“回彈—超聲”綜合法的以下公式求出隧道襯砌混凝土推定強(qiáng)度值。4、混凝土強(qiáng)度超聲回彈綜合檢測(cè)方法(針對(duì)二次襯砌)（2）鉆取芯樣檢測(cè)

鉆芯取樣為局部檢測(cè)，主要用于修正超聲回彈所得混凝土的強(qiáng)度。芯樣鉆取位置必須在超聲回彈檢測(cè)范圍以?xún)?nèi)，在現(xiàn)場(chǎng)采用鉆機(jī)（如：ZKJ—200型金剛石鉆機(jī)）鉆取芯樣（芯樣直徑：φ100或φ150）后，在室內(nèi)進(jìn)行芯樣試件制作并養(yǎng)護(hù)后采用壓力試驗(yàn)機(jī)（NYL—60型）對(duì)芯樣試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，得出襯砌混凝土芯樣強(qiáng)度值。4、混凝土強(qiáng)度超聲回彈綜合檢測(cè)方法(針對(duì)二次襯砌)（2）鉆取芯樣檢測(cè)

鉆芯機(jī)4、混凝土強(qiáng)度超聲回彈綜合檢測(cè)方法(針對(duì)二次襯砌)

回彈超聲檢測(cè)鉆孔取芯芯樣加工芯樣養(yǎng)護(hù)測(cè)抗壓強(qiáng)度檢測(cè)原理地質(zhì)雷達(dá)發(fā)射天線向隧道混凝土內(nèi)發(fā)射高頻寬帶短脈沖電磁波，電磁波遇到具有不同介電特性的混凝土與圍巖界面時(shí)部分會(huì)由反射返回，接收天線接收反射波并記錄反射波的旅行時(shí)間。根據(jù)接收到波的旅行時(shí)間(雙程走時(shí))、標(biāo)定的地質(zhì)雷達(dá)在混凝土中的波速值，再由式（2）可求出混凝土厚度。

(2)

式中:v——地質(zhì)雷達(dá)波的波速；

t——地質(zhì)雷達(dá)波的雙程走時(shí)。5、混凝土厚度及缺陷5、混凝土厚度及缺陷測(cè)線布置根據(jù)《鐵路隧道襯砌質(zhì)量無(wú)損檢測(cè)規(guī)程》測(cè)線布置應(yīng)符合下列規(guī)定：

1、隧道施工過(guò)程中質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)以縱向布線為主，橫向布線為輔?？v向布線的位置應(yīng)在隧道拱頂、左右拱腰、左右邊墻和隧底各布1條;橫向布線可按檢測(cè)內(nèi)容和要求布設(shè)線距，一般情況線距8-12m;采用點(diǎn)測(cè)時(shí)每斷面不少于6個(gè)點(diǎn)。檢測(cè)中發(fā)現(xiàn)不合格地段應(yīng)加密測(cè)線或測(cè)點(diǎn)。

2、隧道竣工驗(yàn)收時(shí)質(zhì)量檢測(cè)應(yīng)縱向布線，必要時(shí)可橫向布線?？v向布線的位置應(yīng)在隧道拱頂、左右拱腰和左右邊墻各布1條;橫向布線線距8-12m;采用點(diǎn)測(cè)時(shí)每斷面不少于5個(gè)點(diǎn)。需確定回填空洞規(guī)模和范圍時(shí)，應(yīng)加密測(cè)線或測(cè)點(diǎn)。

3、三線隧道應(yīng)在隧道拱頂部位增加2條測(cè)線。

4、測(cè)線每5~10m應(yīng)有一里程標(biāo)記。5、混凝土厚度及缺陷測(cè)線布置圖4雷達(dá)測(cè)線縱斷面布置圖

雷達(dá)測(cè)線橫斷面布置圖

檢測(cè)方式圖5、混凝土厚度及缺陷混凝土厚度混凝土背后缺陷

混凝土背后的缺陷形式主要有不密實(shí)及空洞兩種情況。混凝土及背后存在不密實(shí)：不密實(shí)的襯砌混凝土體及混凝土背后不密實(shí)的圍巖在地質(zhì)雷達(dá)剖面圖上的波形雜亂，同相軸錯(cuò)斷。由于空氣與混凝土介電常數(shù)差別較大，電磁波在混凝土與空氣之間將產(chǎn)生強(qiáng)反射信號(hào)。當(dāng)空洞比較大時(shí)，圍巖界面清晰可見(jiàn)，在地質(zhì)雷達(dá)剖面圖上主要表現(xiàn)為在混凝土層以下出現(xiàn)多次反射波，同相軸呈弧形，并與相鄰道之間發(fā)生相位錯(cuò)位，且其能量明顯增強(qiáng)。5、混凝土厚度及缺陷存在空洞的雷達(dá)波檢測(cè)圖

存在不密實(shí)的雷達(dá)波檢測(cè)圖

混凝土背后缺陷

5、混凝土厚度及缺陷右線K0+000~K0+250拱頂襯砌厚度、背后缺陷示意圖左線K0+000~K0+250拱頂襯砌厚度、背后缺陷示意圖混凝土背后缺陷

5、混凝土厚度及缺陷右線K0+000—K0+250注漿量示意圖

右線K0+000—K0+250注漿量示意圖

混凝土背后缺陷

5、混凝土厚度及缺陷6、斷面檢測(cè)對(duì)隧道在各施工階段的凈空尺寸（橫斷面凈空及超欠挖情況）采用激光斷面儀（如國(guó)產(chǎn)BJSD-2型隧道限界檢測(cè)儀）或全站儀進(jìn)行檢測(cè)。通過(guò)激光斷面儀對(duì)隧道各施工階段凈空尺寸的檢測(cè)、數(shù)據(jù)處理，可以評(píng)價(jià)隧道開(kāi)挖質(zhì)量、取代收斂量測(cè)以及對(duì)地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)混凝土厚度時(shí)進(jìn)行波速標(biāo)定和厚度修正等。BJSD-2型隧道限界檢測(cè)儀隧道斷面現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)照片6、斷面檢測(cè)開(kāi)挖質(zhì)量在隧道開(kāi)挖后，將激光斷面儀架設(shè)在檢測(cè)橫斷面上對(duì)開(kāi)挖輪廓進(jìn)行檢測(cè)，對(duì)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，得出隧道開(kāi)挖輪廓斷面，與設(shè)計(jì)的開(kāi)挖線相比較，可評(píng)價(jià)隧道開(kāi)挖的超欠挖情況，對(duì)隧道的開(kāi)挖質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，詳見(jiàn)圖3、4所示。檢測(cè)凈空與設(shè)計(jì)輪廓比較圖

檢測(cè)斷面數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)6、斷面檢測(cè)開(kāi)挖質(zhì)量在隧道開(kāi)挖后，用激光斷面儀對(duì)開(kāi)挖斷面進(jìn)行測(cè)量，待混凝土完成后在相同斷面作凈空斷面進(jìn)行測(cè)量，利用兩次測(cè)量結(jié)果的差值，可得出該斷面混凝土厚度的準(zhǔn)確值（見(jiàn)圖5），結(jié)合地質(zhì)雷達(dá)圖像分析得到的脈沖波雙程走時(shí)，再根據(jù)式（3）求出混凝土內(nèi)傳播的雷達(dá)波速（見(jiàn)圖6）。圖5混凝土厚度圖6拱頂測(cè)線處厚度及雷達(dá)圖像6、斷面檢測(cè)凈空斷面檢測(cè)采用激光斷面儀對(duì)隧道開(kāi)挖斷面、襯支后斷面、二