无损检测在隧道工程中的应用简介

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1、无损检测技术在隧道工程中的应用简介摘要：本文根据土木工程测试技术课程内容，结合隧道工程知识背景，初步介绍无损检测在隧道工程中的应用。主要包括锚杆质量检测仪检测锚杆质量，回弹仪检测混凝土强度，地中雷达检测二次衬砌厚度、格栅钢架及钢筋网的布置。关键词：隧道工程无损检测二次衬砌地质雷达1、概述随着我国经济建设的快速发展，交通工程已经成为经济发展的强力驱动与支撑，高等级公路、高速铁路的建设得到极大推进。隧道工程由于具有优化道路线形、缩短公路里程、保护生态环境等特点，日益引起人们的重视，修建的数量越来越多，规模越来越大。表1为我国近年公路隧道统计表：年份20032004200520062007公路隧道数

2、量/(座)21752495288937884673长度/(Km)1000.81245.61527.01841.82555.5特长隧道数量/(座)2733434983长度/(Km)99.7126.3165.9191.8361.0表12003年～2007年我国公路隧道数量统计表由于隧道工程地质环境特殊、施工环境恶劣，并且施工工艺、管理水平等因素都会对隧道质量产生影响，所以必然会造成施工质量难以保证的问题；同时隧道运营受周围环境影响较大，所以在隧道运营中也常会出现各种病害。以我国铁路隧道为例，到2003年底，我国铁路运营隧道5200多座，其中60%以上存在着各种不同程度的病害。它们不但损害了隧道的整

3、体结构，并且对铁路运营安全构成了极大威胁。所以，我国相关法规规定，隧道交付使用前要进行全面的结构检测，同时，运营中的隧道每隔固定年份也要进行结构检测。我国隧道传统的质量检测方法是在隧道断面上进行抽样，选取测点，采用钻孔或开槽的方法，观测衬砌厚度、衬砌背后回填情况并取得混凝土试件进行强度试验，从而对隧道结构得出评价。这种方法存在明显的弊端，主要表现在：（1）钻孔或开槽，花费时间较长，效率较低，并且对隧道结构本身产生危害；（2）不能发现隐蔽的缺陷，缺乏对隧道全面的了解。为此，铁道部等相关单位在借鉴国外技术的基础上，开展了一系列的科研项目，提出了适用于我国隧道工程的无损检测方法。目前，我国是无损检测

4、技术日渐成熟，并广泛应用于隧道工程无损检测。其中，《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》（TB10233—2004）对铁路隧道无损检测的内容、方法都有明确规定。目前隧道中常见的无损检测方法有回弹法、超声法、红外线法、地质雷达法，这些方法针对不同的测试对象有不同的测试内容。本文结合相关知识，简要介绍锚杆检测仪、回弹仪和地质雷达分别在锚杆质量检测、混凝土强度检测和混凝土厚度及缺陷检测中的应用。2、隧道结构简介隧道结构具有一定的隐蔽性，一般都修建在具有一定深度的地下，结构被岩土体包围。正是由于它的这一特性，使其结构特点、设计理念，以及施工方法与其他的工程结构有较大差异。图1为一典型的新奥法施工的隧道衬砌结

5、构示意图：主要由四部分：（1）由砂浆锚杆组成的加固区；（2）由格栅拱架（或钢拱架）、钢筋网及喷射混凝土组成的初次衬砌；（3）由防水板材、排水管组成的防、排水系统；图1典型隧道衬砌结构示意图（4）钢筋混凝土组成的二次衬砌。该结构的施工顺序：开挖洞室→打系统锚杆→施作初期支护→施作防水层→施作二次衬砌。由于隧道工程的施工空间有限，工作面较少，所以施工质量难以保证；同时，隧道工作环境复杂，容易受地下水侵蚀，往往会加剧隧道的损害。隧道工程中常见的问题如下：（1）锚杆未能达到设计锚固效果；（2）衬砌背后有空洞；（3）钢拱架是否按设计要求布置；（4）衬砌强度不够、厚度不足。针对隧道中的上述问题，目前隧道常

6、见的检测项目包括锚杆质量检测、混凝土强度检测、衬砌厚度及缺陷检测及钢拱架及钢筋网的密度检测。3、隧道工程中常用的无损检测方法及基本原理3.1无损检测的定义无损检测是指以不损及其将来使用和使用可靠性的方式，对结构或构件进行宏观缺陷检测、几何特性测量、化学成分、组织结构和力学性能变化的评定，并进而就结构或构件对特定应用的适用性进行评价的方法。无损检测方法按检测对结构、构件是否造成破损，分为：（1）非破损检测方法：如回弹法、超声法、超声—回弹综合法、磁测法、电测法、电磁波法、射线法等；（2）半破损检测方法：如钻芯法、拔出法、射钉法等。目前，隧道工程中的无损检测方法有较多，常见的有回弹法、超声法、地质

7、雷达法等。3.2回弹法的基本原理回弹法是利用回弹仪检测混凝土构件强度的方法。基本原理：用一弹簧驱动的重锤，通过弹击杆弹击混凝土表面，并测出重锤被反弹回来的距离，以回弹值作为强度相关的指标，来推测混凝土强度，属于一种表面硬度法，特点：虽然检测精度不高，受操作方法、仪器性能、气候条件影响较大，但由于其设备简单、操作方便、测试迅速等优点，该方法在我国得到迅速发展。图2几种常用的回弹仪3.3地质雷达法3.