第四章初期支護施工質(zhì)量檢測

1、第四章 初期支護施工與質(zhì)量檢測初期支護：隧道開挖后，用于控制圍巖變形及防止坍塌所及時施作的支護。其類型有錨桿支護、噴射混凝土支護、噴射混凝土與鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護、噴射混凝土與錨桿及鋼筋網(wǎng)聯(lián)合支護、噴鋼纖維混凝土支護、噴鋼纖維混凝土錨桿聯(lián)合支護，以及上述幾種類型加設(shè)鋼架而成的聯(lián)合支護。錨桿：具有“懸吊”、“組合梁”和“加固拱”等作用。具有主動加固圍巖、可及時靈活施工等特點。噴射混凝土：具有“支撐”、“填補”、“粘結(jié)”和“封閉”的作用。鋼筋網(wǎng)：具有增強噴射混凝土強度和阻止噴射混凝土開裂的作用鋼架：具有“強支撐作用”和即刻受力的特點一、錨桿 1、錨桿作用原理“懸吊”作用。所謂“懸吊”作用是指為防止個別危

2、巖的掉落或滑落，用錨桿將其同穩(wěn)定圍巖聯(lián)結(jié)起來，懸吊作用主要表現(xiàn)的加固局部失穩(wěn)的巖體。提高層間摩阻力，形成“組合梁”；對于水平或緩傾斜的層狀圍巖，用錨桿群能把數(shù)層巖層連在一起，增大層理間摩阻力，從結(jié)構(gòu)力學(xué)觀點看就是形成“組合梁” 加固圍巖；由于錨桿的加固作用，使圍巖中，尤其是松動區(qū)中的節(jié)理裂隙，破裂面等得以聯(lián)結(jié)，因而增長了錨固區(qū)圍巖的強度（即c、值）；錨桿將節(jié)理發(fā)育的巖體和松動圍巖形成整體，成為隧道外圍的道“加固帶” 2 2、錨桿質(zhì)量檢測 錨桿質(zhì)量檢測包括加工質(zhì)量、安裝尺寸、拉拔力試驗、砂漿錨桿注滿度等。加工質(zhì)量 錨桿種類很多，但每一種錨桿在使用安裝前，都必須對其材質(zhì)（抗拉強度、延展性與彈性）、

3、規(guī)格和加工質(zhì)量進行檢查，以免不合格的錨桿用于隧道支護安裝質(zhì)量檢查 錨桿孔位：孔位偏差50mm，鋼尺測量，頻率10%錨桿方向：應(yīng)盡量與巖壁面和巖層主要結(jié)構(gòu)面垂直，目測鉆孔深度：公路隧道施工技術(shù)規(guī)范（JTG F60-2009）要求，鉆孔深度+100，-0，使用帶刻度碎料管或木棍，頻率10%孔徑與孔型：對于砂漿錨桿大于桿體直徑15mm，頻率10%錨桿數(shù)量：不少于設(shè)計錨桿墊板：與巖面緊貼，頻率10%2 2、錨桿抗拔力、錨桿抗拔力 錨桿抗拔力是指錨桿錨固后能夠承受的最大拉力。它錨桿抗拔力是指錨桿錨固后能夠承受的最大拉力。它是錨桿材料、加工及安裝質(zhì)量的綜合反映，是錨桿質(zhì)量檢是錨桿材料、加工及安裝質(zhì)量的綜合

4、反映，是錨桿質(zhì)量檢測的一項基本內(nèi)容。錨桿抗拔力檢測要求如下：測的一項基本內(nèi)容。錨桿抗拔力檢測要求如下：A A）檢測數(shù)量為錨桿數(shù)的）檢測數(shù)量為錨桿數(shù)的1%1%且每次不小于且每次不小于3 3根根B B）同組錨桿抗拔力的平均值不小于設(shè)計值）同組錨桿抗拔力的平均值不小于設(shè)計值C C）單根錨桿的抗拔力不得低于設(shè)計值得）單根錨桿的抗拔力不得低于設(shè)計值得90%90% 錨桿錨桿拉力試驗不是檢驗錨桿的安裝質(zhì)量，而是檢驗該拉力試驗不是檢驗錨桿的安裝質(zhì)量，而是檢驗該類圍巖能否用錨桿類圍巖能否用錨桿加固加固拉拔設(shè)備拉拔設(shè)備常用設(shè)備為錨桿拉拔計，由空心式千斤頂、壓力計量裝置常用設(shè)備為錨桿拉拔計，由空心式千斤頂、壓力計量

5、裝置（如壓力表）、高壓油管、行程計量裝置（如千分表）、（如壓力表）、高壓油管、行程計量裝置（如千分表）、加壓裝置（如加油泵）等構(gòu)成。加壓裝置（如加油泵）等構(gòu)成。測試方法a.對試驗錨桿端頭做加長處理，以便測試千斤頂安裝b.用砂漿將待測錨桿口部抹平，以便支放承壓墊板c.根據(jù)錨桿種類和試驗?zāi)康拇_定拉拔時間d.在錨桿尾部加上墊板，套上中空千斤頂，將錨桿外端與千斤頂內(nèi)缸固定在一起，并裝設(shè)位移量測設(shè)備與儀器e.手動油壓泵加壓，讀取油壓表值，根據(jù)活塞面積換算錨桿承受的拉拔力。視需要從千分表讀取錨桿尾部的位移，繪制錨桿拉力-位移曲線，供分析研究注意事項a.千斤頂應(yīng)與錨桿同心，不得偏心張拉b.以10KN/MN的

6、迅速加載c.拉拔到設(shè)計拉力即停止加載。如做破壞性試驗，可測取錨桿的最大承載力，即檢驗錨桿施工質(zhì)量，也為調(diào)整設(shè)計參數(shù)提供依據(jù)d.千斤頂應(yīng)固定牢靠，操作人員要在錨桿的側(cè)面并遠離錨桿尾部的位置上加壓讀書；測位移時停止加壓3 3、砂漿錨桿砂漿注滿度檢測、砂漿錨桿砂漿注滿度檢測原理：在錨桿尾端發(fā)射的超聲波脈沖，會以管道波形式沿桿體傳播。當波到達錨桿底端反射，在桿體尾端可接收到此反射波。 如果鋼筋外密實、飽滿地由水泥砂漿握裹，砂漿又與周圍巖體粘結(jié)，則超聲波在傳播過程中，不斷從鋼筋通過水泥砂漿向巖體擴散，能量損失很大，在桿體外端測得的反射波振幅很小，甚至測不到； 如果無砂漿握裹，僅是一根空桿，則超聲波僅在鋼

7、筋中傳播，能量損失不大，接收到的反向波振幅則較大； 如果握裹砂漿不密實，中間有空洞或缺失，則得到的反射波振幅的大小介于前二者之間。 由此，可以根據(jù)反射波振幅大小判定水泥砂漿的飽滿程度。檢測儀器錨固密實度檢測主要采用按上述原理開發(fā)的錨桿質(zhì)量無損檢測儀。目前國產(chǎn)品種也比較多，速度和檢測精度已得到大幅提高，除可進行錨固密實度檢測外，還可以檢測錨桿長度、錨固位置、錨固缺陷大小及位置等參數(shù)。測量方法 進行錨桿錨固密實度檢測前，宜進行現(xiàn)場模擬實驗，以考核檢測單位的無損檢測能力與水平，并用檢測結(jié)果修正現(xiàn)場實測的計算參數(shù)。 現(xiàn)場模擬標準錨桿制作應(yīng)與被檢測工程錨桿的施工參數(shù)及工藝相同，錨桿錨固的圍巖條件也宜大致

8、相似。每種規(guī)格的錨桿宜設(shè)計一組試驗錨桿。對標準錨桿的檢測宜在3d、7d、14d、28d齡期時分別進行。現(xiàn)場標準錨桿檢測完成后，若條件許可還可采用鉆孔取芯等有效手段進行復(fù)核。4 4、端錨式錨桿施工質(zhì)量無損檢測、端錨式錨桿施工質(zhì)量無損檢測檢測原理檢測原理 對于端錨式錨桿，測量錨尾螺母被施加的力矩，可間對于端錨式錨桿，測量錨尾螺母被施加的力矩，可間接確定錨桿的拉拔力接確定錨桿的拉拔力 利用螺母上的力矩來檢測錨桿的拉力，必須事先建立利用螺母上的力矩來檢測錨桿的拉力，必須事先建立力矩力矩- -錨固力關(guān)系，然后據(jù)此檢測錨桿的錨固質(zhì)量以及錨桿錨固力關(guān)系，然后據(jù)此檢測錨桿的錨固質(zhì)量以及錨桿上的預(yù)加力上的預(yù)加力

9、測量工具 錨桿螺母扭力矩的量測工具為扭力扳手。由力臂、刻度盤、指示桿和套筒組成。 力臂受力變形彎曲，與不受力變形的指示桿之間就出現(xiàn)了角度差，指針在刻度盤上的位置可讀出力臂桿轉(zhuǎn)角的大小。通過實驗室標定，可建立起力臂轉(zhuǎn)角與力矩的對應(yīng)關(guān)系，便可從刻度盤上直接讀出力矩值。檢測方法a.將套筒套在待檢測錨桿的螺母上，并將扭力扳手主體與套筒聯(lián)接。b.左手輕按扭力扳手套筒端，右手扳動手柄，同時讀取扭力矩的最大讀數(shù)，并作記錄。c.根據(jù)扭力矩和錨桿拉力之間的對應(yīng)關(guān)系，確定錨桿的拉力。二、噴射混凝土 1、噴射混凝土作用原理支承圍巖 由于噴層能與圍巖密貼和粘結(jié)并給圍巖表面以抗力和剪力，從而使圍巖處于三向受力的有利狀態(tài)

10、，此外噴層本身的抗沖能阻止不穩(wěn)塊體的塌滑。卸載作用 由于噴層屬柔性，能有控制地使圍巖在不出現(xiàn)有害變形的前提下，進入一定程度的塑性，從而使圍巖“卸載”。填平補強圍巖 噴射混凝土可射入圍巖張開的裂隙，填充有凹穴，使裂隙分割的巖塊層面粘聯(lián)在一起，保持巖塊間的咬合、鑲嵌作用，提高其間的粘結(jié)力摩阻力，有利于防止圍巖松動，并避免或緩和圍巖應(yīng)力集中。覆蓋圍巖表面 （封閉作用） 噴層直接粘貼表面，形成防風(fēng)化和止水的防護層，并阻止節(jié)理裂隙中充填物流失。分配外力 通過噴層把外力傳給錨桿、網(wǎng)架等，使支護結(jié)構(gòu)受力均勻分擔(dān)。2 2、質(zhì)量檢驗指標 噴射混凝土是指將泥、砂、碎、外加劑和水按一定配合比和水灰比拌合而成的混合物

11、，以壓縮空氣為主要動力快速噴至巖面形成的人造石材。噴射混凝土強度噴射混凝土抗壓強度表示其物理力學(xué)性能及耐久性的一個綜合指標噴射混凝土的厚度指混凝土噴層至隧道圍巖接觸界面間的距離噴射混凝土回彈率噴射中彈落下來的混凝土數(shù)量與噴射混凝土總數(shù)量之比，就是噴射混凝土的回彈率3 3、影響噴射混凝土質(zhì)量因素、影響噴射混凝土質(zhì)量因素影響噴射混凝土強度因素a.原材料的質(zhì)量，包括：水泥的強度、安定性、凝結(jié)時間；砂的細度模數(shù)、含水率、含泥量及石子顆粒級配、最大粒徑等；酸性水、有雜質(zhì)的污水不得使用；速凝劑與水泥的相容性及水泥凈漿的凝結(jié)效果b.施工作業(yè)質(zhì)量，包括：按設(shè)計的配合比準確稱量攪拌噴射前必須沖洗巖面，噴射中藥控

12、制好水灰比和噴射距離；噴射后注意灑水養(yǎng)護影響噴射混凝土厚度因素a.爆破效果差隧道斷面成形不好，導(dǎo)致超挖處混凝土噴層過厚，而欠挖處噴層又過薄b.回彈率高拱部噴射混凝土的回彈量大，施工操作困難，導(dǎo)致噴層達不到設(shè)計厚度。c.施工管理不嚴沒有采取諸如拉線覆噴、埋設(shè)標準樁等嚴格控制噴層厚度的措施，則容易造成厚度不足d.噴射參數(shù)噴射的風(fēng)壓、水壓、噴頭與噴面的距離、噴射角度、噴料的粒徑等，影響對噴層厚度的控制。4 4、質(zhì)量檢測方法抗壓強度試驗1）檢查試塊的制作方法a.噴大板切割法施工同時，將混凝土噴射在453512cm（可制成6塊）或452012cm（可制成3塊）的模型內(nèi)，達到一定強度后加工成101010c

13、m的立方體試塊，在標準條件下養(yǎng)護至28d進行試驗。b.鑿方切割法在具有一定強度的支護上，用鑿巖機打密排孔，取出3515混凝土塊，加工成101010的立方體試塊，在標準條件下養(yǎng)護至28d進行試驗。2）檢查試塊的數(shù)量 隧道(兩車道隧道)每10延米，至少在拱部和邊墻各取一組試樣，材料或配合比變更時另取一組，每組至少取3個試塊進行抗壓強度試驗。3）滿足以下條件者為合格，否則為不合格。a.同批(指同一配合比)試塊的抗壓強度平均值，不低于設(shè)計強度。b.任意一組試塊抗壓強度平均值不得低于設(shè)計強度的80。c.同批試塊為35組時，低于設(shè)計強度的試塊組數(shù)不得多于1組；試塊為616組時，不得多于兩組；17組以上，不

14、得多于總組數(shù)的15。噴射混凝土厚度的檢測1）檢查方法和數(shù)量a.噴層厚度可用鑿孔或激光斷面儀等方法檢查。鑿孔檢查時，宜在混凝土噴后8h以內(nèi)，用短釬將孔鑿出，發(fā)現(xiàn)厚度不夠時可及時補噴。如混凝土與圍巖粘結(jié)緊密，顏色相近而不易分辨時，可用酚酞試液涂沫孔壁，堿性混凝土即呈現(xiàn)紅色。b.檢查斷面數(shù)量。每10延米至少檢查一個斷面，再從拱頂中線起每隔2m鑿孔檢查一個點。2)合格條件a.每個斷面拱、墻分別統(tǒng)計，全部檢查孔處噴層厚度應(yīng)有60以上不小于設(shè)計厚度，平均厚度不得小于設(shè)計厚度，最小厚度不應(yīng)小于設(shè)計厚度的12。在軟弱破碎圍巖地段，噴層厚度不應(yīng)小于設(shè)計規(guī)定的最小厚度。鋼筋網(wǎng)噴射混凝土的厚度不應(yīng)小于6cm。b.當

15、發(fā)現(xiàn)噴射混凝土表面有裂縫、脫落、露筋、滲漏水情況時，應(yīng)予修補，鑿除重噴或進行整治。噴射混凝土與圍巖粘結(jié)強度試驗1）檢查試塊的制作方法 a.成型試驗法 在模型內(nèi)放置面積為10cmX10cmX5cm且表面粗糙度近似于實際情況的巖塊，用噴射混凝土掩埋。在混凝土達到一定強度后，加工成10cmX10cmX10cm的立方體試塊，在標準條件下養(yǎng)護至28d，用劈裂法進行試驗。b.直接拉拔法 在圍巖表面預(yù)先設(shè)置帶有絲扣和加力板的拉桿，用噴射混凝土將加力板埋人，噴層厚度約10cm，試件面積約30cmX30cm(周圍多余的部分應(yīng)予清除)。經(jīng)28d養(yǎng)護，進行拉拔試驗。2）強度標準 噴射混凝土與巖石的粘結(jié)力，級及以上圍

16、巖不低于0.8MPa，級圍巖不低于0.5MPa。噴射混凝土粉塵、回彈檢查1）作為施工工藝，這兩項工作應(yīng)經(jīng)常進行，用工藝標準來促進質(zhì)量的提高。2）錨桿噴射混凝土支護技術(shù)規(guī)范(GB 50086-2001)規(guī)定：回彈率應(yīng)予以控制，拱部不超過25，邊墻不超過15。應(yīng)盡量采用經(jīng)過驗證的新技術(shù)，減少回彈率，回彈物不得重新用作噴射混凝土材料。3）測定方法：按標準操作噴射0.51.0m3的混凝土，在長度3.0m的側(cè)壁或拱部10cm厚的噴層，用鋪在地面上的彩條塑料布或鋼板收集回彈物后稱重換算體積，其與噴出混凝土體積比即回彈率4）減少粉塵和回彈的措施a.嚴格控制噴射機工作風(fēng)壓； b.合理選擇噴射混凝土配合比；適當

17、減小最大骨料的粒徑；使砂石料具有一定的含水率，呈現(xiàn)潮濕狀；c.掌握好噴頭處的用水量，提高噴射作業(yè)操作熟練程度和技術(shù)水平；d.采用濕噴工藝，添加外加劑；e.采用雙水環(huán)噴頭；f.應(yīng)保持噴射機密封板的平整，不漏風(fēng)，并調(diào)節(jié)好密封板的壓力，松緊適宜；g.應(yīng)加強噴射的照明、通風(fēng)；5.施工質(zhì)量評判勻質(zhì)性 噴射混凝土強度的勻質(zhì)性，可用現(xiàn)場28d齡期同批n組試塊抗壓強度的標準差Sn和變異系數(shù)Vn表示。 因為噴射混凝土由非勻質(zhì)材料組成，在施工中影響混凝土強度的因素較多，故強度離散性較大。根據(jù)國內(nèi)噴射混凝土施工狀況，并參考國內(nèi)外現(xiàn)澆混凝土的強度判別指標，將噴射混凝土施工質(zhì)量判別條件列于表42?？箟簭姸?同批試件組數(shù)

18、n10時，試件抗壓強度平均值不低于設(shè)計值；任一組試件抗壓強度不低于085設(shè)計值。 同批試件組數(shù)n10時，試件抗壓強度平均值不低于1.05設(shè)計值；任一組試件抗壓強度不低于0.9設(shè)計值。 公路工程質(zhì)量檢驗評定標準(JTGF 80-2004)規(guī)定：實測項目中，噴射混凝土抗壓強度評為合格時得滿分；不合格時得零分，且相應(yīng)分項工程為不合格。三、鋼筋網(wǎng)1、鋼筋網(wǎng)作用原理與噴射混凝土聯(lián)合使用具有增強噴射混凝土強度作用和阻止噴射混凝土開裂的作用。2、原材料檢查 鋼筋材質(zhì)、規(guī)格、尺寸應(yīng)符合設(shè)計要求，鋼筋進場時必須對其質(zhì)量指標進行全面檢查，并按批抽取試件做屈服強度、抗拉強度、伸長率和冷彎試驗，其質(zhì)量要符合設(shè)計要求。

19、3、加工質(zhì)量檢查 鋼筋網(wǎng)片應(yīng)按設(shè)計及規(guī)范規(guī)定的規(guī)格、型號及網(wǎng)片尺寸，網(wǎng)格間距進行加工。 加工前應(yīng)先將鋼筋表面的油漬、漆污、水泥漿和用錘敲擊能剝落的浮皮、鐵銹等均清除干凈 網(wǎng)格允許偏差10mm，每50檢查2個網(wǎng)眼 4、鋪設(shè)質(zhì)量檢查外觀鋼筋網(wǎng)片在設(shè)計段落隨初噴面起伏鋪設(shè)，搭接長度12個網(wǎng)格。若為雙層鋼筋網(wǎng)時，第一層被混凝土覆蓋后再進行第二層的鋪設(shè)鋼筋保護層厚度鋼筋與受噴巖面之間的間隙或混凝土保護層厚度厚度不應(yīng)大于30mm，每20延米鑿孔檢查10個點；臨空一側(cè)混凝土厚度不小于10mm，每20延米鑿孔檢查5個點。鋼筋網(wǎng)長、寬鋼筋網(wǎng)長寬符合設(shè)計要求，其允許偏差為10mm。四、鋼支撐施工質(zhì)量檢測1、鋼支撐

20、的形式根據(jù)鋼材種類的不同，目前我國公路隧道施工中常用的鋼支撐可分類如下：2、施工質(zhì)量檢測加工質(zhì)量檢測a.加工尺寸應(yīng)符合設(shè)計要求。b.強度和剛度必須具備足夠的強度和剛度。如果地質(zhì)條件復(fù)雜，鋼架用量較大，應(yīng)對鋼架的強度和剛度進行抽檢，將一定數(shù)量的鋼架樣品放到試驗臺上進行加載試驗，建立荷載與變形的關(guān)系，分析計算鋼架的強度與剛度。c.焊接焊接質(zhì)量是加工質(zhì)量的重要組成部分，對于鋼格柵焊接尤其重要。檢測時，要注意是否有假焊，焊縫長度、深度是否符合要求。安裝質(zhì)量檢測a.安裝尺寸。測量鋼支撐的安裝間距，誤差不應(yīng)超過設(shè)計值5cm。量測鋼架拱頂?shù)臉烁?，不得侵入二次襯砌空間5cm。b.傾斜度。鋼架在平面上應(yīng)垂直于隧

21、道中線，在縱斷面上其傾斜度不得大于2。在平面上檢測可用直角尺，在縱斷面上檢測可用坡度規(guī)。c.連接與固定。鋼架之間必須用縱向鋼筋連接，架腳必須放在牢固的基礎(chǔ)上。鋼架應(yīng)盡量靠近圍巖，當鋼架與圍巖之間的間隙過大時應(yīng)設(shè)墊塊。五、地質(zhì)雷達法探測初期支護背部空洞 地質(zhì)雷達法已廣泛應(yīng)用于檢測支護(襯砌)厚度、背部的回填密實度、內(nèi)部鋼架、鋼筋等分布情況。1 1、地質(zhì)雷達法的原理地質(zhì)雷達法的原理 地質(zhì)雷達法是一種用于確定地下介質(zhì)分布的光譜(1MHz1GHz)電磁技術(shù)。地質(zhì)雷達利用一個天線發(fā)射高頻寬頻帶電磁波，另一個天線接收來自地下介質(zhì)界面的反射波。可根據(jù)接收到波的旅行時間(亦稱雙程走時)、幅度與波形資料，可推斷

22、介質(zhì)的結(jié)構(gòu)。其原理見圖4-5。 雷達天線可沿所測測線連續(xù)滑動，所測的每個測點的時間曲線可以匯成時間剖面圖像。多個測點資料匯成的時間剖面，各測點接收到的同一反射面的反射波匯面一定圖像，就能直觀地反映出各種不同的反射面。時間剖面圖像是探地雷達成果的基本圖件，其橫坐標為測點位置，縱坐標為雷達波反射走時，可以用黑白波型圖像(波形圖變面積黑白顯示)、黑白灰度顯示、彩色色塊顯示等形式。可用專用分析軟件對所測圖像進行分析。 地質(zhì)雷達探測系統(tǒng)由地質(zhì)雷達主機、天線、便攜式計算機、數(shù)據(jù)采集軟件、數(shù)據(jù)分析處理軟件等組成。 地質(zhì)雷達主機具有點測與連續(xù)測量功能；具有手動或自動位置標記功能；具有現(xiàn)場數(shù)據(jù)處理功能。 地質(zhì)雷

23、達天線可采用不同頻率的天線組合，技術(shù)指標應(yīng)符合以下要求：具有屏蔽功能；最大探測深度大于2m；垂直分辨率應(yīng)高于2cm。測線布置a.施工過程檢測，縱向布線在拱頂、左右拱腰、左右邊墻和隧底各布1條；橫向布線線距8-12m，采用點測時每斷面不小于6個點。b.竣工驗收檢測，縱向布線位置在拱頂、左右拱腰和左右邊墻各布1條；橫向布線線距8-12m；采用點測時每斷面不少于5個點。c.三車道隧道應(yīng)在隧道拱頂部位增加2條測線。d.測線每510m應(yīng)有一里程標記。介質(zhì)參數(shù)標定a.檢測前應(yīng)對襯砌混凝土的介電常數(shù)或電磁波速做現(xiàn)場標定，且每座隧道應(yīng)不少于1處，每處實測不少于3次，取平均值為該隧道的介電常數(shù)或電磁波速。當隧道長度大于3km、襯砌材料或含水量變化較大時，應(yīng)適當增加標定點數(shù)。b.標定方法：在已知厚度部位或材料與隧道相同的其他預(yù)制件上測量；在洞口或洞內(nèi)避車洞處使用雙天線直達波法測量；鉆孔實測。求取參數(shù)時應(yīng)具備以下條件：標定目標體的厚度一般不小于15cm，且厚度已知；標定