關(guān)于公路工程隧道采用貫入法檢測(cè)噴射混凝土強(qiáng)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(hù)的一個(gè)組成部分，對(duì)控制圍巖變形、防止圍巖坍塌起著重要作用。而早期強(qiáng)度作為評(píng)價(jià)噴射混凝土性能的一個(gè)重要指標(biāo)，在支護(hù)體系前期的質(zhì)量評(píng)定中起著重要作用。當(dāng)前，我國(guó)公路行業(yè)沒有進(jìn)行噴射混凝土的無(wú)損檢測(cè)強(qiáng)度評(píng)價(jià)，只有依據(jù)驗(yàn)收規(guī)范對(duì)其進(jìn)行28天立方體抗壓強(qiáng)度檢測(cè)，此方法存在時(shí)效性、真實(shí)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(zhì)量，因此，需要改進(jìn)檢查方法。
2.調(diào)查研究
客運(yùn)專線作為目前我國(guó)設(shè)計(jì)行車時(shí)速最高的鐵路，對(duì)工程質(zhì)量提出了非常高的要求?！犊瓦\(yùn)專線鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收暫行標(biāo)準(zhǔn)》針對(duì)噴射混凝土早期（1d）強(qiáng)度檢測(cè)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(cè)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(yīng)用較為成熟，檢測(cè)誤差較貫入法小，但對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)有損傷，現(xiàn)場(chǎng)操作不方便；而貫入法以其對(duì)結(jié)構(gòu)無(wú)破壞、受結(jié)構(gòu)物形狀和尺寸的限制小、設(shè)備輕便、操作容易、安全快捷等優(yōu)點(diǎn)，更適合在現(xiàn)場(chǎng)使用。作為一種新的檢測(cè)方法，目前，貫入法在我國(guó)的應(yīng)用還不成熟，對(duì)貫入法的研究還非常少，還沒有形成明確的規(guī)范和試驗(yàn)檢測(cè)方法。
3.研究計(jì)劃
貫入法屬于無(wú)損檢測(cè)方法（檢測(cè)后僅表層產(chǎn)生不超過10mm的小坑），適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定噴射混凝土的強(qiáng)度。其工作原理是依據(jù)美國(guó)ASTM C803的標(biāo)準(zhǔn)貫入阻力原理，采用壓縮彈簧加載，把一鋼制測(cè)釘貫入混凝土中，因其貫入深度與混凝土的強(qiáng)度成反比，即可根據(jù)測(cè)釘?shù)呢炄肷疃葋?lái)推定噴射混凝土的強(qiáng)度。通過在試驗(yàn)室對(duì)大量噴射混凝土試件進(jìn)行實(shí)測(cè)，取得大量數(shù)據(jù)，并以此數(shù)據(jù)來(lái)建立噴射混凝土早期強(qiáng)度與貫入深度的關(guān)系曲線。
3.1 檢測(cè)設(shè)備
采用HQG-1000型測(cè)強(qiáng)儀（目前市場(chǎng)上HQG-1000型測(cè)強(qiáng)儀大致上有三個(gè)廠家，分別為上海，北京，無(wú)錫。該儀器在市場(chǎng)上參考價(jià)為上海：2300元，北京2100元，無(wú)錫1650元。），該設(shè)備主要由測(cè)試儀、測(cè)釘和測(cè)深表3部分組成（如圖1）。
?、?nbsp;測(cè)釘系由高強(qiáng)度特殊鋼材特制而成。測(cè)深表系一特制百分表，通過初始測(cè)量值與貫入后測(cè)量值之差，計(jì)算出測(cè)點(diǎn)的貫入深度值。
3.2 檢測(cè)方法
1）噴射混凝土施工完畢后，選擇測(cè)區(qū)。測(cè)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(yīng)隨機(jī)選取10個(gè)測(cè)區(qū)，每一測(cè)區(qū)的面積約500cm2。相鄰兩測(cè)區(qū)的間距不宜小于0.5m。
3）每個(gè)測(cè)區(qū)選取5個(gè)測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)應(yīng)在測(cè)區(qū)范圍內(nèi)均布，相鄰測(cè)點(diǎn)之間的最小間距為5cm。選好測(cè)點(diǎn)后進(jìn)行標(biāo)識(shí)和編號(hào)。
4）使用測(cè)強(qiáng)儀對(duì)每一測(cè)點(diǎn)進(jìn)行貫入檢測(cè)。
5）使用專用測(cè)深表（測(cè)量尺）對(duì)每一測(cè)點(diǎn)進(jìn)行貫入后的讀數(shù)測(cè)量并記錄，測(cè)量值精確到0.01mm。測(cè)量前必須用橡膠吹風(fēng)器將孔內(nèi)吹干凈，否則會(huì)影響測(cè)量深度。
6）初讀數(shù)減去貫入后的讀數(shù)即為測(cè)點(diǎn)的貫入深度值。每個(gè)測(cè)區(qū)5個(gè)測(cè)點(diǎn)中，去除1個(gè)最大值和1個(gè)最小值，將剩下的3個(gè)測(cè)點(diǎn)的貫入深度值進(jìn)行平均值計(jì)算，作為該測(cè)區(qū)的貫入深度值。
3.3 強(qiáng)度換算及推定
3.3.1 建立早期強(qiáng)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(yīng)與施工過程中的完全一致，待混凝土齡期達(dá)到3天、5天、7天、10天、15天、20天、28天等等以后（強(qiáng)度太低，測(cè)釘射入后會(huì)把試件打破，無(wú)法測(cè)得貫入深度）時(shí)即可開始進(jìn)行率定，先對(duì)試件進(jìn)行貫入試驗(yàn)（宜在混凝土試件的四個(gè)側(cè)面上共選取5個(gè)測(cè)點(diǎn)），測(cè)得貫入深度平均值，然后再對(duì)該試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，測(cè)得抗壓強(qiáng)度值，這樣即可得到一組對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)。如此反復(fù)進(jìn)行對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)的測(cè)定，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)不得少于20個(gè)對(duì)比組，然后對(duì)所得數(shù)據(jù)采用最小二乘法進(jìn)行一元線性回歸分析，求得強(qiáng)度公式。
3.3.2 測(cè)區(qū)抗壓強(qiáng)度換算
3.4 驗(yàn)證
在施工現(xiàn)場(chǎng)，先進(jìn)行貫入法檢測(cè)，再用鑿方切割法，取出長(zhǎng)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(cè)抗壓強(qiáng)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(cè)抗壓強(qiáng)度，進(jìn)行測(cè)強(qiáng)曲線可靠性驗(yàn)證。
4.新方法特點(diǎn)
?、?nbsp;及時(shí)性：能夠在混凝土噴射后，在較短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行強(qiáng)度的評(píng)價(jià)，質(zhì)量控制及時(shí)有效；
⑵ 可靠性：現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，樣品多，直觀，可重復(fù)，數(shù)據(jù)可驗(yàn)證，數(shù)據(jù)真實(shí)可靠；
?、?nbsp;便捷性：方法簡(jiǎn)單，方便，勞動(dòng)強(qiáng)度低；
?、?nbsp;貫入法檢測(cè)噴射混凝土強(qiáng)度的準(zhǔn)確性雖然受回歸方程的精度、噴射混凝土的骨料、所選測(cè)點(diǎn)的位置等因素的影響，但隨著對(duì)貫入法的不斷熟悉和了解，檢測(cè)誤差會(huì)逐漸趨于穩(wěn)定，檢測(cè)速度會(huì)不斷提高。同時(shí)，用貫入法來(lái)檢測(cè)噴射混凝土早期強(qiáng)度，具有操作性好、對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)無(wú)損傷等優(yōu)點(diǎn)，便于施工單位對(duì)工程質(zhì)量進(jìn)行自控。作為一種檢測(cè)手段，它的應(yīng)用前景將是非常廣闊的。
