公路隧道溷凝土衬砌强度的无损检测方法研究.pdfVIP

第21卷第1期 河北建筑科技学院学报 v01．21No．1 2004年3月Jounlal《 HebeiInstitIlte《 ArchitecturalScienceand M”．2004 Technology 文章编号：1007—6743(2004)Ol一0cr70一04 公路隧道混凝土衬砌强度的无损检测方法研究 邓涛1，杨林德1，李 雷2 (1．同济大学地下建筑与工程系，上海200092；2．中国矿业大学力学与建筑工程学院，北京100083) 摘要：本文引入回弹法和超声回弹综合法，对某公路隧道的混凝土衬砌进行了强度检测研究，同 时应用钻芯法进行了验证与校核。研究结果表明，这两种无损检测方法与钻芯法的检测结果吻 合较好，该结论有助于无损检测方法在公路隧道工程的质量检控中的推广应用。 关键词：公路隧道；回弹法；超声回弹综合法 中闰分类号：Tu528．37 文献标识码：A 混凝土是隧道工程建设使用最为广泛的建筑材料。混凝土质量的优劣影响到隧道衬砌结构的适用 性、安全性和耐久性，并直接制约着隧道工程经济和社会效益的发挥。混凝土衬砌的质量检控中，强度保 证是基本要求。但是，混凝土作为多相、多组分的复杂材料体系，在制造过程中，其强度易受到配料、搅 拌、成型、养护等多种工艺环节的影响，如技术疏忽或管理不严，便极易造成质量隐患，甚至酿成工程事 故。因此，在建隧道的施工质量检控和已建隧道衬砌的健康诊断中，混凝土的强度检测十分必要。然而， 传统的混凝土强度检测方法，无论是利用与现场同条件制作、养护的预留试块进行隧道衬砌的混凝土强 度检测，还是现场钻孔取芯进行强度检测，对于隧道工程而言，弊端皆十分明显，两者的应用前景都不甚 广阔。迄今为止，隧道衬砌强度检测的适宜方法，国内外也鲜有报道[1“]。随着我国高等级公路建设的 迅速发展，公路隧道的数量和规模日益增加。所以，针对隧道工程的特点，寻求安全、经济、简便有效的混 凝土衬砌的强度检测方法以应工程之需，具有较大的经济价值和社会效益。本文尝试着将回弹法、超声 一回弹综合法引入某公路隧道衬砌的强度检测，以期从无损检测这一角度对这些方法进行比较研究。 1公路隧道衬砌的特点与检测方法的建立 回弹法和超声回弹综合法对房屋和桥梁等建筑结构的强度检测，国家及有关部门已经颁布有相关的 规范与标准，使强度检测的精度和可靠性有了科学的程序和公认的检测方法。而这些程序和方法都是在 对建筑结构的安全和可靠性评估方法、结构和材料的检测技术、结构的设计计算分析模型进行全面深入 的研究基础上制定的。公路隧道与这些建筑结构在材料、功能、力学性能和设计方法上有许多的共同点， 因此，回弹法和超声回弹综合法对建筑结构进行强度检测的程序、方法、和分析计算的基本原理可以有选 择应用到公路隧道的强度检测当中。但是，与常规的建筑结构相比，公路隧道还具有一些自身独有的特 点。公路隧道属于地下半隐蔽工程，跨度大，穿越的地质条件复杂多变，衬砌形式种类多。由于隧道结构 和围岩之间复杂的相互作用，衬砌的荷载分布至今都是一个在理论上远未解决的问题。对于公路隧道而 言，围岩类别和衬砌形式不同的地段，衬砌内部的应力分布不同。即使在同一地段，岩层产状和岩性的差 异，也可导致隧道的不同部位如拱顶、拱腰和拱脚等，其应力分布和变形特点发生变化。实际上，公路隧 道经常处于一定的地下水环境中，水往往是混凝土衬砌劣化的主要因素。已有的回弹法和超声回弹综合 法都是通过制备各种标号的混凝土试件，分别进行大量的回弹、超声和单轴抗压强度试验，建立回弹值、 声速和强度的相关关系，得到回弹测强基准曲线和超声回弹测强基准曲线，进而间接推定混凝土强度的。 实际上，在试验室进行回弹和声速测试时，都是在试件含水量可控制的范围内和零应力状态下测试的，而 公路隧道却相反，它总是处于一定的应力状态和含有一定的地下水。由于这些基础条件的差异，在隧道 收稿日期：2004一02—22 基金项目：上海市建设技