關于公路工程隧道采用貫入法檢測噴射混凝土強度的可行性研究
2015-07-13
1.研究目的
在隧道工程中，噴射混凝土作為隧道初期支護的一個組成部分，對控制圍巖變形、防止圍巖坍塌起著重要作用。而早期強度作為評價噴射混凝土性能的一個重要指標，在支護體系前期的質量評定中起著重要作用。當前，我國公路行業(yè)沒有進行噴射混凝土的無損檢測強度評價，只有依據(jù)驗收規(guī)范對其進行28天立方體抗壓強度檢測，此方法存在時效性、真實性、便捷性等諸多問題，不能有效的控制噴射混凝土的施工質量，因此，需要改進檢查方法。
2.調查研究
客運專線作為目前我國設計行車時速最高的鐵路，對工程質量提出了非常高的要求?！犊瓦\專線鐵路隧道工程施工質量驗收暫行標準》針對噴射混凝土早期（1d）強度檢測提出了明確的要求：每一噴射循環(huán)施工單位、監(jiān)理單位須檢查一次，檢測方法為貫入法或拔出法。兩種方法相比，拔出法在工程中的應用較為成熟，檢測誤差較貫入法小，但對混凝土結構有損傷，現(xiàn)場操作不方便；而貫入法以其對結構無破壞、受結構物形狀和尺寸的限制小、設備輕便、操作容易、安全快捷等優(yōu)點，更適合在現(xiàn)場使用。作為一種新的檢測方法，目前，貫入法在我國的應用還不成熟，對貫入法的研究還非常少，還沒有形成明確的規(guī)范和試驗檢測方法。
3.研究計劃
貫入法屬于無損檢測方法（檢測后僅表層產(chǎn)生不超過10mm的小坑），適用于現(xiàn)場測定噴射混凝土的強度。其工作原理是依據(jù)美國ASTM C803的標準貫入阻力原理，采用壓縮彈簧加載，把一鋼制測釘貫入混凝土中，因其貫入深度與混凝土的強度成反比，即可根據(jù)測釘?shù)呢炄肷疃葋硗贫▏娚浠炷恋膹姸取Ｍㄟ^在試驗室對大量噴射混凝土試件進行實測，取得大量數(shù)據(jù)，并以此數(shù)據(jù)來建立噴射混凝土早期強度與貫入深度的關系曲線。
3.1 檢測設備
采用HQG-1000型測強儀（目前市場上HQG-1000型測強儀大致上有三個廠家，分別為上海，北京，無錫。該儀器在市場上參考價為上海：2300元，北京2100元，無錫1650元。），該設備主要由測試儀、測釘和測深表3部分組成（如圖1）。
⑹ 測釘系由高強度特殊鋼材特制而成。測深表系一特制百分表，通過初始測量值與貫入后測量值之差，計算出測點的貫入深度值。
3.2 檢測方法
1）噴射混凝土施工完畢后，選擇測區(qū)。測區(qū)宜選擇在較平整處，且避開各種管線干擾之處。
2）每一噴射循環(huán)應隨機選取10個測區(qū)，每一測區(qū)的面積約500cm2。相鄰兩測區(qū)的間距不宜小于0.5m。
3）每個測區(qū)選取5個測點，測點應在測區(qū)范圍內(nèi)均布，相鄰測點之間的最小間距為5cm。選好測點后進行標識和編號。
4）使用測強儀對每一測點進行貫入檢測。
5）使用專用測深表（測量尺）對每一測點進行貫入后的讀數(shù)測量并記錄，測量值精確到0.01mm。測量前必須用橡膠吹風器將孔內(nèi)吹干凈，否則會影響測量深度。
6）初讀數(shù)減去貫入后的讀數(shù)即為測點的貫入深度值。每個測區(qū)5個測點中，去除1個最大值和1個最小值，將剩下的3個測點的貫入深度值進行平均值計算，作為該測區(qū)的貫入深度值。
3.3 強度換算及推定
3.3.1 建立早期強度回歸曲線
將噴射混凝土噴入大板中，切割成100mm×100mm×100mm立方體試件（噴大板切割法），做足試件數(shù)量，此噴射混凝土試件用材料應與施工過程中的完全一致，待混凝土齡期達到3天、5天、7天、10天、15天、20天、28天等等以后（強度太低，測釘射入后會把試件打破，無法測得貫入深度）時即可開始進行率定，先對試件進行貫入試驗（宜在混凝土試件的四個側面上共選取5個測點），測得貫入深度平均值，然后再對該試件進行抗壓強度試驗，測得抗壓強度值，這樣即可得到一組對應數(shù)據(jù)。如此反復進行對應數(shù)據(jù)的測定，對應數(shù)據(jù)不得少于20個對比組，然后對所得數(shù)據(jù)采用最小二乘法進行一元線性回歸分析，求得強度公式。
3.3.2 測區(qū)抗壓強度換算
3.4 驗證
在施工現(xiàn)場，先進行貫入法檢測，再用鑿方切割法，取出長約35cm、寬約15cm的噴射混凝土塊加工成100mm×100mm×100mm立方體試件檢測抗壓強度或用取芯法，取出直徑為100mm噴射混凝土塊加工成φ100mm×100mm圓柱體試件檢測抗壓強度，進行測強曲線可靠性驗證。
4.新方法特點
?、?nbsp;及時性：能夠在混凝土噴射后，在較短的時間內(nèi)進行強度的評價，質量控制及時有效；
?、?nbsp;可靠性：現(xiàn)場檢測，樣品多，直觀，可重復，數(shù)據(jù)可驗證，數(shù)據(jù)真實可靠；
?、?nbsp;便捷性：方法簡單，方便，勞動強度低；
?、?nbsp;貫入法檢測噴射混凝土強度的準確性雖然受回歸方程的精度、噴射混凝土的骨料、所選測點的位置等因素的影響，但隨著對貫入法的不斷熟悉和了解，檢測誤差會逐漸趨于穩(wěn)定，檢測速度會不斷提高。同時，用貫入法來檢測噴射混凝土早期強度，具有操作性好、對混凝土結構無損傷等優(yōu)點，便于施工單位對工程質量進行自控。作為一種檢測手段，它的應用前景將是非常廣闊的。
