隧道管棚長度無損檢測(cè)試驗(yàn)

楊 梅 李 健

(1.中鐵二局第三工程有限公司，四川 成都 610031； 2.中國鐵道科學(xué)研究院 鐵道建筑研究所，北京 100081)

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隧道管棚長度無損檢測(cè)試驗(yàn)

楊 梅1李 健2

(1.中鐵二局第三工程有限公司，四川 成都 610031； 2.中國鐵道科學(xué)研究院 鐵道建筑研究所，北京 100081)

以西北地區(qū)某隧道為研究背景，基于聲波反射法的無損檢測(cè)技術(shù)，結(jié)合黃土隧道超長管棚的工程特點(diǎn)，對(duì)隧道管棚長度進(jìn)行了檢測(cè)試驗(yàn)，取得了較好的檢測(cè)效果，可作為隧道管棚長度檢測(cè)的有效手段。

隧道管棚，聲波反射法，無損檢測(cè)，激振頻率

0 引言

近年來，我國高速公路網(wǎng)建設(shè)速度不斷加快，其中，隧道作為一種典型的隱蔽性工程，施工質(zhì)量檢測(cè)對(duì)于驗(yàn)收其是否滿足長期可靠性要求至關(guān)重要。其中，關(guān)于錨桿長度、密實(shí)度的檢測(cè)目前已從有損檢測(cè)為主發(fā)展至無損檢測(cè)為主[1-4]，相關(guān)主管部門根據(jù)多年實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，組織編寫了JGJ/T 182—2009錨桿錨固質(zhì)量無損檢測(cè)技術(shù)規(guī)程[5]，目前已成為國內(nèi)錨桿檢測(cè)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

隧道工程除錨桿外，還有管棚、超前小導(dǎo)管等多種桿類支護(hù)措施，其中尤以管棚最為關(guān)鍵，如果管棚長度不夠，隧道進(jìn)洞過程中極易發(fā)生塌方等問題。目前，常規(guī)方法對(duì)于已經(jīng)布設(shè)完畢的超長管棚難以進(jìn)行有效的長度檢測(cè)，這也為黃土隧道的施工質(zhì)量控制帶來一大隱患。由于黃土隧道洞口淺埋段管棚長度長，內(nèi)部中空，聲波傳遞衰減快等特點(diǎn)，目前國內(nèi)外關(guān)于無損檢測(cè)管棚的研究尚不多見。

本研究以西北地區(qū)某隧道為研究背景，基于聲波無損檢測(cè)技術(shù)，結(jié)合黃土隧道洞口淺埋段超長管棚的工程特點(diǎn)，通過對(duì)相關(guān)檢測(cè)進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，開展了隧道洞口段超長管棚的無損檢測(cè)試驗(yàn)。

1 工程概況

本文選取西北地區(qū)某黃土隧道洞口淺埋段的超長管棚為研究對(duì)象，隧址區(qū)穿過黃土地層，屬軟弱圍巖。由于軟弱圍巖具有較大的塑性和流變性，隧道在施工過程中圍巖的破壞方式、應(yīng)力位移釋放機(jī)理及支護(hù)方式與硬巖隧道相比有較大差別。軟弱圍巖在開挖后自承能力較低，對(duì)隧道圍巖穩(wěn)定性有較大影響，必須采取超長管棚支護(hù)等超前支護(hù)或預(yù)加固圍巖措施進(jìn)行提前支護(hù)，以延長圍巖穩(wěn)定時(shí)間，防止圍巖深層產(chǎn)生松動(dòng)破壞。隧道管棚設(shè)計(jì)參數(shù)如表1所示。

表1 西北地區(qū)某黃土隧道管棚設(shè)計(jì)參數(shù)

2 檢測(cè)試驗(yàn)方案

本檢測(cè)試驗(yàn)采用JL-MG(C)錨桿/索質(zhì)量檢測(cè)儀，針對(duì)隧道右線頂端管棚的13根外露鋼管進(jìn)行管棚長度無損檢測(cè)，具體布置如圖1所示，具體參數(shù)如表2所示。

表2 管棚長度檢測(cè)試驗(yàn)參數(shù)

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3 檢測(cè)試驗(yàn)過程

3.1 初步檢測(cè)試驗(yàn)

首先根據(jù)JGJ/T 182—2009錨桿錨固質(zhì)量無損檢測(cè)技術(shù)規(guī)程，采用傳統(tǒng)錨桿檢測(cè)方法進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，如表3所示。

表3 初步檢測(cè)參數(shù)設(shè)置

對(duì)13根外露鋼管進(jìn)行初步檢測(cè)試驗(yàn)，結(jié)果如表4所示。

表4 管棚長度初步檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果

3.2 初步檢測(cè)誤差分析及優(yōu)化

究其原因，可能是兩個(gè)方面造成的：其一，波速設(shè)定過小，不論是外露長度還是整根鋼管的實(shí)際長度均偏小，表明設(shè)定的波速偏低，宜根據(jù)試驗(yàn)誤差適當(dāng)調(diào)高；其二，激振頻率過高，由于隧道管棚處于黃土地層，且管棚長度長，內(nèi)部中空，聲波傳遞衰減快，采用較高的激振頻率容易導(dǎo)致聲波信號(hào)損失較快，宜適當(dāng)降低激振頻率。

3.3 參數(shù)優(yōu)化及檢測(cè)結(jié)果

根據(jù)以上誤差分析，對(duì)GP-001管棚鋼管進(jìn)行了多次參數(shù)優(yōu)化調(diào)試，最終發(fā)現(xiàn)當(dāng)激振頻率調(diào)整到10 Hz且提高設(shè)定波速6.5%時(shí)，取得了較好的檢測(cè)效果，如圖3所示。

由圖3可知，優(yōu)化后的GP-001管棚鋼管實(shí)際長度45.12 m，檢測(cè)長度為45.11 m，只相差0.01 m，而實(shí)際外露長度3.86 m，檢

測(cè)外露長度3.85 m，只相差0.01 m，取得了較好的檢測(cè)效果。

根據(jù)優(yōu)化后的參數(shù)，對(duì)13根管棚鋼管進(jìn)行了檢測(cè)試驗(yàn)，檢測(cè)結(jié)果如表5所示。

表5 管棚長度優(yōu)化后檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果

由表5可知，優(yōu)化后的檢測(cè)誤差介于±0.4%以內(nèi)，可滿足質(zhì)量檢測(cè)要求。

4 結(jié)語

本研究基于聲波反射法的無損檢測(cè)技術(shù)，對(duì)某黃土隧道超長管棚長度進(jìn)行了檢測(cè)試驗(yàn)，研究表明：1)基于聲波反射法對(duì)黃土地層的超長管棚進(jìn)行長度檢測(cè)時(shí)，如機(jī)械地套用傳統(tǒng)錨桿無損檢測(cè)參數(shù)設(shè)置方法，會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果誤差較大；2)結(jié)合工程特點(diǎn)、地層情況、試驗(yàn)誤差分析等，對(duì)傳統(tǒng)錨桿無損檢測(cè)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)試，可對(duì)長度達(dá)到45 m的超長管棚進(jìn)行長度檢測(cè)，并取得較好的檢測(cè)效果，可作為黃土隧道管棚長度檢測(cè)的有效手段，以提高管棚施工質(zhì)量的控制能力，可為今后類似工程提供重要參考。

[1] 汪明武,王鶴齡.錨固質(zhì)量的無損檢測(cè)技術(shù)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2002,21(1):126-129.

[2] 許 明,張永興,陰 可.錨桿極限承載力的人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)預(yù)測(cè)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2002,21(5):755-758.

[3] 李 義,王 成.應(yīng)力反射波法檢測(cè)錨桿錨固質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)研究[J].煤炭學(xué)報(bào),2000,25(2):160-164.

[4] 李 義,劉海峰,王富春.錨桿錨固狀態(tài)參數(shù)無損檢測(cè)及其應(yīng)用[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2004,23(10):1741-1744.

[5] JGJ/T 182—2009，錨桿錨固質(zhì)量無損檢測(cè)技術(shù)規(guī)程[S].

Nondestructive test experiment on the length of tunnel pipe roof

Yang Mei1Li Jian2

(1.The3rdEngineeringCo.,Ltd,ChinaRailway2ndBureauGroupCompany,Chengdu610031,China; 2.RailwayEngineeringResearchInstitute,ChinaAcademyofRailwaySciences,Beijing100081,China)

Taking a tunnel in the northwest region as the research background, the sound wave reflection method of nondestructive testing technology was adopted. Combined with the engineering characteristics of long pipe roof for loess tunnel, the length of tunnel pipe roof was tested. The good detection effect was obtained, and this method can be used as the effective measure for nondestructive testing length of tunnel pipe roof.

tunnel pipe roof, sound wave reflection method, nondestructive test, excited frequency

1009-6825(2016)26-0164-02

2016-07-03

楊 梅(1983- )，女，工程師； 李 健(1987- )，男，博士，助理研究員

U456

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