4初期支护施工质量检测

§4初期支护施工质量检测初期支护：隧道开挖后，除围岩完全能够自承而无须支护以外，在围岩稳定能力不足时，则须加以支护才能使其进入稳定状态，称为初期支护。初期支护质量检测包含：锚杆、喷射混凝土、钢拱架。3一、锚杆1、锚杆作用原理①“悬吊”作用。所谓“悬吊”作用是指为防止个别危岩的掉落或滑落，用锚杆将其同稳定围岩联结起来，悬吊作用主要表现的加固局部失稳的岩体。②提高层间摩阻力，形成“组合梁”；对于水平或缓倾斜的层状围岩，用锚杆群能把数层岩层连在一起，增大层理间摩阻力，从结构力学观点看就是形成“组合梁”5③加固围岩；由于锚杆的加固作用，使围岩中，尤其是松动区中的节理裂隙，破裂面等得以联结，因而增长了锚固区围岩的强度（即c、φ值）；锚杆将节理发育的岩体和松动围岩形成整体，成为隧道外围的道“加固带”2、锚杆质量检测锚杆质量检测包括加工质量、安装尺寸、拉拔力试验、砂浆锚杆注满度等。①安装尺寸检查锚杆位置；孔位偏差±15mm；孔深偏差±50mm；孔径大小＞15mm。②锚杆拉拔力试验（拉拔力指锚杆能承受的最大拉力）锚杆拉力试验不是检验锚杆的安装质量，而是检验该类围岩能否用锚杆加固7⑴拉拔力设备：中空千斤顶、手动油压泵、油压表、千分表⑵测试方法⑶注意事项：a、防偏心；b、匀加压（10KN/min）；c、尽量不做破坏性试验；d、安全⑷试验要求a、按锚杆数1％且不小于3根；b、F≥F设；c、Fi≥0.9F设8③砂浆锚杆注满度检测Thurner原理：为了检查锚杆周围的砂浆是否均匀、密实。1978年，瑞典的H.Thurner提出测超声能量损耗来判定砂浆、灌注质量的好坏。在锚杆体外端发射一个超声波脉冲，它沿杆体钢筋以管道波形式传播，到达钢筋底端反射，在杆体外端可接收此反射波。9如果钢筋外密实、饱满地由水泥砂浆握裹，砂浆又与周围岩体粘结，则超声波在传播过程中，不断从钢筋通过水泥砂浆向岩体扩散，能量损失很大，在杆体外端测得的反射波振幅很小，甚至测不到；如果无砂浆握裹，仅是一根空杆，则超声波仅在钢筋中传播，能量损失不大，接收到的反向波振幅则较大；如果握裹砂浆不密实，中间有空洞或缺失，则得到的反射波振幅的大小介于前二者之间。由此，可以根据反射波振幅大小判定水泥砂浆的饱满程度。10④在什么情况下采用锚杆在不连续围岩中要横切不连续面时设置；在连续性围岩中位移差较大时，可设置锚杆；锚杆和围岩间要有适当的锚杆力。11二、喷射混凝土1、喷射混凝土作用原理①支承围岩由于喷层能与围岩密贴和粘结并给围岩表面以抗力和剪力，从而使围岩处于三向受力的有利状态，此外喷层本身的抗冲能阻止不稳块体的塌滑。12②卸载作用由于喷层属柔性，能有控制地使围岩在不出现有害变形的前提下，进入一定程度的塑性，从而使围岩“卸载”。③填平补强围岩喷射混凝土可射入围岩张开的裂隙，填充有凹穴，使裂隙分割的岩块层面粘联在一起，保持岩块间的咬合、镶嵌作用，提高其间的粘结力摩阻力，有利于防止围岩松动，并避免或缓和围岩应力集中。13④覆盖围岩表面（封闭作用）喷层直接粘贴表面，形成防风化和止水的防护层，并阻止节理裂隙中充填物流失。⑤分配外力通过喷层把外力传给锚杆、网架等，使支护结构受力均匀分担。142、检测项目及方法㈠检测项目①强度：（压、拉、剪、劳、粘）相互关联，喷射砼抗压强度是表示其物理力学性能及耐久性的一个综合指标。故一般只检测抗压强度及粘结强度。②厚度：（100mm～300mm）之间③粉尘、回弹检查15㈡强度及厚度的检测方法⑴抗压强度试验方法①喷大板切割法——简单不准确②凿方切割法——可靠太麻烦⑵喷射砼与围岩粘性强度试验试块制作方法：①成型试验法；用劈裂法进行试验②直接拉拔法。⑶厚度①凿孔：喷射8h以内，用短杆将孔凿出，厚度不足时可及时补喷。②激光断面仪③地质雷达16（三）质量评判：10组以下试件抗压强度的平均值Rn≥1.05R设计值Rmin≥0.9R设计值10组以上试件抗压强度的平均值Rn≥1.0R设计值Rmin≥0.85R设计值1718三、钢支撑1、钢支撑的型式2、钢支撑的检测⑴加工质量检测：①尺寸；②强度、刚度；③焊接；⑵安装质量检测：①安装尺寸；②倾斜度；③连接与固定；3、钢支撑与锚喷支护的区别区别在于作用机理不同钢支撑是依靠“被动支撑”来维护围岩稳定传统的支护方式锚喷支护则依赖“主动加固”来保持围岩稳定现代的支护方式21锚喷支护中锚杆和喷射混凝土两者是相互依存的关系，在某些情况下可能是以其中的一种为主，另一种为辅；在大多数情况下两者应并重。而我们在施工过程中往往会出现“重喷轻锚”的不正确观点，在某些情况下（如大跨度洞室，层状顶板或软弱围岩等情况），锚杆起着主要作用。若不加锚杆光靠喷层往往难以解决问题，在这种情况下，设计上应“以锚为主，锚喷结合”。在实际的施工过程中，经常会出现“长锚短打”、“厚喷减薄”的情况，因此应加强施工期间锚喷支护的质量检测。22四、初期支护及二衬背后的检测1、检测方法：地质雷达法2、检测内容：①支护、衬砌厚度②背部回填的密实度③背后的空洞④内部的钢架、钢筋分布3、地质雷达检测原理：地质雷达探测是根据电磁波在不同电性介质里传播时其波形特征发生改变，进而推测介质分布情况。介质的电性特征是指介质的介电常数，电导率和衰减系数。4、现场测线布置现场测线一般以纵向为主，环向为辅，纵向测线有3测线、5测线、7测线等。环向测线一般以点测为主。§5防排水材料及施工质量检测1、隧道防排水的必要性：①隧道渗漏水的长期作用，将极大地降低隧道内各种设施的使用寿命和功能；②隧道渗漏水恶化了隧道的运营环境。2、公路隧道防排水的基本原则：隧道防排水应遵循“防、排、截、堵结合，因地制宜，综合治理”的原则。目前围绕隧道结构防排水问题争论较多，究竟是以什么为主在争论之中。一般说，在环境没有要求的情况下，隧道都采用排水型；只有对环境影响比较显著，或造成较大范围的水理条件变化时，才设计成非排水型（防水型）隧道。由于环境要求的提高，非排水型隧道的设计，越来越得到重视，这是时代的要求。因此应加强非排水型隧道设计的研究。3防排水材料一、防水板1、高分子防水卷材（防水板）目前可选用的防水板有：乙烯－醋酸乙烯共聚物（EVA）；乙烯三聚物沥青（ECB）；聚氯乙烯（PVC）；氯化聚乙烯（CPE）；高密度聚乙烯（HDPE）；低密度聚乙烯（LDPE）等。2、防水板的性能试验①取样：卷材均应成批提交验收，同一生产厂，同一品种、规格的产品5000m为一批进行验收，不足5000m也作为一批。②塑料防水板物理力学性能试验⑴拉伸强度试验、断裂伸长率⑵热处理变化率Lh－试样的热处理尺寸变化率（％）S0－试样同方向上两参考点间的初始长度（mm）S1－试样处理后同方向上两参考点间的长度（mm）7二、土工布1、土工布：起缓冲层、均分压力，过滤作用土工布在隧道设计施工中有和防水板粘合到一起的复合式防水板，也有土工布和防水板分离的。复合式防水板在受力过程中防水板的变形受土工布的制约，易于在复合防水板后留下空隙；分离式防水板安装比较麻烦。土工布对隧道工程比较重要的工程特性：物理特性、力学特性、水力学特性⑴力学特性抗拉强度：抗拉强度及其应变是反映主要特性的指标；试验方法：采用条带拉伸试验；撕裂强度：反映试样抵抗扩大破损裂口的能力：目前测撕裂强度的试验形状多为梯形；顶破强度：反映土工织物抵抗垂直织物平面的法向压力的能力；刺破强度：反映土工织物抵抗小面积集中荷载的能力。9三、防水混凝土隧道的防水技术主要有两大类：⑴提高混凝土自身的防水功能，即采用混凝土自防水；⑵结构的外防水技术，设防水夹层等技术。防水混凝土又属于隧道自防水技术的一个方面；另一方面是处理好各种施工缝。隧道工程防水混凝土的一般要求：⑴一般地区抗渗等级不得小于S6，平均气温低于－15℃时抗渗等级不得小于S8。⑵试件的抗渗等级应比设计要求提高0.2MPa。⑶防水混凝土结构应满足：①衬砌厚度不小于300mm；②裂缝宽度应不大于0.2mm，并不贯通；③迎水面主筋保护层厚度不应小于50mm。四、止水带1、设置位置：衬砌施工缝（由于施工原因造成，衬砌分组）沉降缝（明洞，暗洞交错口，围岩类别发生变化地段）伸缩缝（为了防止由于温度变化而造成的衬砌裂缝而设的缝）2、止水带的安装：外贴式、预埋式、内贴式3、止水带实测检查：124、止水带的安装图示：外贴式、预埋式、内贴式内贴式预埋式防排水施工质量检查一、防水板施工检查1、防水层铺设的基面要求①基面的平整度；边墙D/L≤1/6；拱部D/L≤1/8；②基面不得有尖锐突出物；③基面不得有明水2、防水板的铺设a、防水层铺设方式纵向铺设（瓦叠）上下及纵坡环向铺设内外b、接茬方式：（压茬宽度≥10cm）冷粘法：用胶合剂优点：施工方便，速度快热合法：用专门的热合焊接机优点：施工期间可进行质量检测c、卷材径洞壁上固定方式有钉铺设无钉铺设：①平头烙铁热合②吊头固定防水层铺设新工艺3、造成防水板破损的原因：⑴喷射混凝土表面凹凸不平，防水板铺设过松过紧；⑵锚杆突出混凝土表面，防水板直接与之接触；⑶灌注混凝土时的摩擦力，使防水板过度绷紧，结合部被拉开。二、排水施工检查1、地下水的流程围岩→环向排水管→纵向排水管→横向排水盲管→中央排水管→洞外出水口2、排水作法：每隔一定距离沿洞周环向铺设弹簧排水管，下端与纵向排水管相连，纵向排水管每隔10－20m留有一出水口，通过横向排水盲管与纵向排水管和中央水沟相连，经中央水沟排出。§6施工监控量测第一节概述隧道施工过程中使用各种类型的仪表和工具，对围岩和支护、衬砌的力学行为以及它们之间的力学关系进行量测和观察，并对其稳定性进行评价，统称为监控量测。1、隧道监控量测的必要性：⑴隧道工程作为工程建筑物，受力特点与地面工程有很大的差别。⑵隧道在开挖支护成形运营的过程中，自始自终都存在受力状态变化这一特性。32、施工监控量测的目的和任务⑴通过监控量测了解各施工阶段地层与支护结构的动态变化，判断围岩的稳定性、支护、衬砌的可靠性；⑵用现场实测的结果弥补理论分析过程中存在的不足，并把监测结果反馈设计，指导施工，为修改施工方法，调整围岩级别、变更支护设计参数提供依据；⑶通过监控量测对施工中可能出现的事故和险情进行预报，以便及时采取措施，防患于未然；⑷通过监控量测，判断初期支护稳定性，确定二次衬砌合理的施作时间；⑸通过监控量测了解该工程条件下所表现、反映出来的一些地下工程规律和特点，为今后类似工程或该施工方法本身的发展提供借鉴，依据和指导作用。4必须实施、可以实施、必要时实施5监控量测与反馈流程图6第二节必测项目1、隧道内目测观察细致的目测观察，对于监视围岩稳定性是既省事而作用又很大的监测方法，它可以获得与围岩稳定状态有关的直观信息，应当予以足够的重视，所以目测观察是新奥法量测中的必测项目。1）隧道目测观察的目的是：⑴预测开挖面前方的地质条件。⑵为判断围岩、隧道的稳定性提供地质依据。⑶根据喷层表面状态及锚杆的工作状态，分析支护结构的可靠程度。2）观察内容：⑴掌子面地质水文条件、岩性、结构面产状、有无断层，是否偏压、围岩类别，掌子面自稳情况，地下水的影响情况等，并做好记录。⑵对初期支护效果观察包括：锚杆的锚固效果、喷层的光洁度、喷层有无裂缝，裂缝的部位、长度、宽度、深度，喷层是否把钢支撑全部覆盖。72、周边收敛量测隧道围岩周边各点趋向隧道中心的变形称为收敛。所谓周边收敛量测主要是隧道内壁面两点连线方向的距离的变形量的量测。收敛值为两次量测的距离之差。1）量测目的收敛量测是隧道施工监控量测的重要项目。周边位移是隧道围岩应力状态变化最直观的反映，通过周边位移量测可以达到以下目的。⑴判断隧道空间的稳定性；⑵根据变位速度判断围岩稳定程度和二次衬砌施作的合理时机；⑶指导现场的施工。82）量测设计⑴收敛量测的间距与测线必测项目量测断面间距和每断面测点数量围岩类别断面间距（m）每断面测点数量净空变化拱顶下沉Ⅰ～Ⅱ5～101～2条基线1～3点Ⅲ10～301条基线1点Ⅳ30～501条基线1点9⑵量测频率：量测频率可根据位移速度和量测断面距开挖面距离按位移速度位移速度（mm/d）量测频率