TCSPSTC 55-2020 隧道衬砌质量无损检测技术规程.pdf
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至少有1种天线最天探测深度应天于2m 至少有1种天线垂直分辨率不低于2cm。
检测前的准备工作应符合下列要求: a)收集隧道工程地质资料、超前地质预报资料、监控量测资料、施工图、设计变更资料、施工记录、 断面尺寸等资料。 b) 进行现场勘测,根据现场作业条件,选择合适的检测辅助台车。 C 清除测线位置及行经路径中的障碍物。 d) 选定技术参数,制定检测方案。 e 选定适宜的现场试验段,进行现场检测试验,确保选定的技术参数、检测方案、现场条件等均能 满足工作要求
检测工作应符合下列要求: a)检测前应检查主机、天线以及运行设备,使之均处于正常状态。 b) 检测时应确保天线与衬砌表面密贴(空气耦合天线除外)。 检测天线应移动平稳、速度均匀,移动速度宜为3km/h~5km/h。 d 检测记录应包括测线位置、编号、方向、标记间隔以及天线类型等。 e 当需要分段测量时铆钉标准,相邻测量段接头重复长度不应小于1m。 f 检测过程中应随时记录可能对检测产生电磁影响的物体(如渗水、电缆、铁架等)及其位置,以 便在分析时区分有效异常和干扰异常。 g 检测过程中应准确定位桩号和打标,严格控制纵向和横向误差。 检测过程中应随时检查采集信号质量,及时判断实测信号曲线是否完整,保证信号波形曲线不 失真、畸变、有毛刺或者产生信号漂移
检测工作应符合下列要求: a)检测前应检查主机、天线以及运行设备,使之均处于正常状态。 6) 检测时应确保天线与衬砌表面密贴(空气耦合天线除外)。 检测天线应移动平稳、速度均匀,移动速度宜为3km/h~5km/h。 1 检测记录应包括测线位置、编号、方向、标记间隔以及天线类型等。 当需要分段测量时,相邻测量段接头重复长度不应小于1m。 检测过程中应随时记录可能对检测产生电磁影响的物体(如渗水、电缆、铁架等)及其位置,以 便在分析时区分有效异常和干扰异常。 g 检测过程中应准确定位桩号和打标,严格控制纵向和横向误差。 检测过程中应随时检查采集信号质量,及时判断实测信号曲线是否完整,保证信号波形曲线不 失真、畸变、有毛刺或者产生信号漂移
4.4.2测线和测点布置
测线和测点布置应符合下列规定: 测线位置宜避开干扰,测线长度应保证异常的完整性和具有足够的异常对比背景。 隧道施工过程中质量检测应以纵向布线为主,横向布线为辅。纵向布线的位置应在隧道拱顶 左右拱腰、左右边墙和隧底各布1条(如图1所示);横向布线可按检测内容和要求布设线距 一般情况线距8m~12m;采用点测时,点距选择应保证目标体异常至少有三个测点,且点距 不宜大于0.2m。检测中发现异常和不合格地段应加密测线或测点
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图1隧道雷达测线布置示意图
隧道峻(交)工验收时质量检测应纵向布线,必要时可横问布线。纵向布线的位置应在隧道拱 顶、左右拱腰和左右边墙各布1条;横向布线线距8m12m;采用点测时,点距选择应保证目 标体异常至少有三个测点,且点距不宜大于0.2m。需确定回填空洞规模和范围时,应加密测 线或测点。 d 双线及双线以上隧道应在隧道拱顶部位增加2条或2条以上测线;应在隧底布设2条测线,分 别布设在左右线路中线位置。 沿测线间隔5m~10m进行测点或里程标记
4.3相对介电常数标定
.4.3.1检测前应对衬砌混 数或电磁波速做现场标定,且每座隧道应不少于2处,每 处实测不少于3次,取平均值为该隧道的相对介电常数或电磁波速。当隧道长度天于3km、衬砌材料 或含水量变化较大时,应适当增加标定占数
4.4.3.1检测前应对衬砌混凝土的相 且每座隧道应不少于2处,每 处实测不少于3次,取平均值为该隧道的相对介电常数或电磁波速。当隧道长度天于3km、衬砌材料 或含水量变化较大时,应适当增加标定点数。 4.4.3.2 标定可采用下列方法: a) 在已知厚度部位或材料与隧道相同的其他预制件上测量。 b) 在洞口或洞内避车洞处使用直达波法测量。 钻孔实测。 4.4.3.3 求取参数时应具备以下条件: a) 标定目标体的厚度一般不小于15cm,且厚度已知。 b) 标定记录中界面反射信号应清晰、准确。 4.4.3.4 相对介电常数和电磁波速的计算
式中: Er 相对介电常数; 电磁波波速(m/s); C t 双程旅行时间(ns); d 标定目标物体的厚度(m)。
4.4.4.1天线及天线中心频率的选取:
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衬砌检测应选用地面耦合屏蔽天线。 一般情况下,应根据探测目标体的深度和规模,选取适当中心频率的天线,当多个频率的天线均能 符合探测深度要求时,应选择频率相对较高的天线。初步估算天线中心频率可采用下式计算:
= 1.5X10g
要求的空间分辨率(m); 一介质的相对介电常数; 天线的中心频率(Hz)。 条件允许时,可采用多个不同或相同中心频率的天线组合,同时对多个不同深度和规模的目标体进 行检测。
4.4.2测量时窗的确定
可采用下式初步估算:
AT = 2d ve, 0.3
式中: △T 时窗长度(ns); a 时窗调整系数,一般取1.5~2.0; d 标定目标物体的厚度(m); 介质的相对介电常数。
4.4.4.3采样率可采用下式估算确
a)一般宜取选取的频率线对应波长的1/4为垂向分辨率。 b)取第一菲涅尔带半径作为横向分辨率,第一菲涅尔带半径应按下式计算:
式中: 电磁波波长; 目标体埋深。
4.5地质雷达数据处理及判定
4.5地质雷达数据处理及判定
地质雷达数据处理流程见图2。
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4.5.2地质雷达法数据处理
图2地质雷达数据处理流程图
地质雷达法数据处理应符合下列规定: a)原始数据处理前应回放检验,数据记录应完整、信号清晰,里程标记准确。 b)不合格的原始数据不得进行处理与解释。 数据处理与解释软件应使用与主机相匹配的专用的、正版的软件。 d 可根据需要选取删除无用道、水平比例归一化、增益调整、地形校正、滤波、反褶积、水平平滑、 偏移归位等处理方法,选择数据处理方法和步骤应根据原始数据质量及解释要求进行,以达到 压制十扰,提高信噪比,突出有效反射波的目的, e 回波起跳点(零点)的确定,起始零点宜选定在直达波正波的中心位置
4.5.3结果解释和判定
3.1结果解释应符合下列规定: a) 参与解释的地质雷达图像应清晰,确保能读取雷达波双程旅行时间。 b) 按照检测结果各项指标的量化程度,将各项检测结果划分为定量指标、半定量指标、定性指标, 各指标划分情况见表1。
3.1结果解释应符合下列规定: a)参与解释的地质雷达图像应清晰,确保能读取雷达波双程旅行时间。 b) 按照检测结果各项指标的量化程度,将各项检测结果划分为定量指标、半定量指标、定性指标, 各指标划分情况见表1。
4.5.3.1结果解释应符合下列规定:
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表1检测指标量化程度分类表
c)结果解释应在掌握测区内有关物性参数和结构构造的基础上,按由已知到未知和定性指导定 量原则进行。 d)根据现场记录,分析可能存在的干扰体位置与雷达记录中异常的关系,准确区分有效异常与干 扰异常。 e) 所检测目标体的界面位置,应根据地质雷达图像上反射信号的振幅、频率及同向轴伸延趋势综 合确定。 应根据检测介质情况、电性特征、探测目标体的性质和规模等进行综合分析;必要时,可考虑影 响解释结果的各种因素,制作地质雷达检测的正演模型。 g 提交的成果资料应包括解释面图,图上应标示出目标体反射波的位置或反射波组。 .5.3.2地质雷达检测属于纵横测线覆盖抽样式检测,检测结果能直接反映出测线有效范围内的衬砌 质量状况,在一定程度上也代表了整体隧道衬砌的质量状况,但不能完全反映出测线受检区域外的质量 青况。
4.5.3.3混凝土的厚度或目标体深度,可由下式计算确定:
混凝土的厚度或目标体深度,可由下式计算确定
式中: d 混凝土的厚度或目标体深度(m); 双程旅行时(ns); Et 介质的相对介电常数; 电磁波波速(m/s)
E 介质的相对介电常数; ? 电磁波波速(m/s)。 4.5.3.4 衬砌混凝土内部及背后密实、不密实、脱空、空洞等情况的解释和判定 a) 密实:雷达波信号幅度较弱,界面识别困难,甚至没有界面反射信号。 b)不密实:雷达波反射信号较强,同相轴不连续,波形杂乱,较分散。
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脱空(空洞):雷达波反射信号强烈,同相轴错断,三振相明显,一般在其下部有多次强反界面 信号,两组信号时程差较大,甚至出现两组相位相反的反射波同相轴。 4.5.3.5 衬砌内部钢架、钢筋数量及分布的主要判定特征: a 钢架:分散的月牙形强反射信号。 b 钢筋:连续的小双曲线形强反射信号。 4.5.3.6雷达数据解释完毕后,对有异常的部位应现场钻孔验证。
4.6.1检测报告编写前,应对原始记录及资料进行全面整理、归档、并长期保存
检测报告编写前,应对原始记录及资料进行全面整理、归档、并长期保存。 2 检测单位的检测结果应以检测报告为主要形式,检测报告应符合以下规定: a) 检测报告应文字应清晰、简明要、意义明确。 b 检测报告应数据应真实、准确、完整。 ) 检测报告应给出所检测项目是否符合设计文件要求或相关工程质量检验评定的要求的结论 检测报告应给出检测项目的技术状况评定分类,能为隧道结构可靠性评价和工程处治提供 依据。 e) 检测报告应包括以下内容: 1) 委托、建设、勘察、设计、监理、施工等单位的全称。 2) 工程概况,包括:工程名称、地点,地质情况,结构形式,设计参数,施工情况等。 检测目的、检测依据标准、检测内容和项目、检测频率和数量、检测方案、检测日期等概述, 检测采用的方法与技术、仪器设备、检测过程叙述。 5) 相关检测数据分析与判定,实测与计算数据绘制曲线、表格等。 与检测项目、内容相对应的结果、结论与建议。 7 检测、签发、审核和编制人员的签名。 8) 盖章应完整。 检测报告中宜含有典型的地质雷达图像,以足以示明其判定方法、判定标准及图像质量 必要时可对衬砌厚度实测值绘制缺陷或表格进行说明
5.1冲击回波声频技术及要求
5.1.1冲击回波声频检测适用于:
a)隧道衬砌层厚度检测。 隧道衬砌层内脱空、空洞或不密实情况检测 隧道衬砌层表层剥离等情况
5.1.2冲击回波声频仪应符合下列要求
冲击回波声频仪应具有信号激发、采集、放大、滤波、转换、显示、储存、分析、成像、输出等功能 b 宜采用球形或先端曲面的激振器激发声频信号,激振频率范围宜小于20kHz。 C 激振方式可采用瞬态人工激振,也可采用可控电磁激振 d 应采用广频域、高指向性拾音装置拾取声频信号,拾音装置通频宽度应大于激振频率范围。 e) 数据的触发应以激振时刻开始,并采集记录声频信号。 f 模数转换(A/D)卡不应低于16位,采样间隔不应大于10uS,通道不应少于2个。 g 冲击回波声频检测仪可根据现场实际情况选择连续采集、点采集等方式。 h)检测资料分析应配备专业处理软件,具有现场数据处理功能
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5.1.3测线和测点布置!
a)测线位置宜避开干扰,测线长度应保证异常的完整性和具有足够的异常对比背景。 b) 隧道施工过程中质量检测应以纵向布线为主,横向布线为辅。纵向布线的位置应在隧道拱顶、 左右拱腰、左右边墙和隧底各布1条(双线隧道需在隧底布设2条测线,分别布设在左右线路 中线位置);横向布线可按检测内容和要求布设线距,一般情况线距8m~12m;采用点测时, 每断面不少于6个点。检测中发现异常和不合格地段应加密测线或测点 隧道交峻工验收时质量检测应纵向布线,必要时可横向布线。纵向布线的位置应在隧道拱顶, 左右拱腰和左右边墙各布1条;横向布线线距8m~12m;采用点测时,每断面不少于5个点。 需确定回填空洞规模和范围时,应加密测线或测点。 三线隧道应在隧道拱顶部位增加2条测线。 e)沿测线间隔5m~10m进行测点或里程标记
a 测量前应检查主机、拾音器以及运行设备,使之均处于正常状态。 b) 记录应包括记录测线号、方向、测点间隔、里程桩号等。 检测过程中应准确定位桩号和打标,严格控制纵向和横向误差。 d) 检测时应采用连续敲击方式,声频拾取装置应逐点移动,与衬砌表面垂直贴合,测点间距不宜 大于0.5m。 e 当需要对雷达存疑区检测时,存疑区前后搭接长度各自不应小于1m,测点间距不应大于 0.5m,测点数量不宜少于10个。 .1.6冲击回波声频法测试用波速标定应符合下列规定: .1.7检测前应对衬砌混凝土的弹性波波速做现场标定,且每座隧道应不少于1处,每处实测不少于3
5.1.7检测前应对衬砌混凝土的弹性波波速做现场标定,且每座隧道应不少于1处,每处实测不少于3 饮,取平均值为该隧道的冲击回波声频法测试用波速。当隧道长度大于3km、衬砌材料或设计强度变 化较大时,应适当增加标定点数
a 对于素混结构,可根据需要采用钻孔取芯(二衬)或其他可靠结果进行验证冲击回波声频法 测用波速。 b) 对于钢混结构,应根据需要采用钻孔取芯(二衬)的实测厚度进行验证冲击回波声频法检测 波速。 C 若对于无现场标定条件,可根据表2选择参考波速
表2普通混凝士纵波速度与强度等级参照表
5.1.7.2求取参数时应具备以下条件
a)标定目标体的厚度一般不小于15cm,且厚度已知。 b)标定记录中振幅谱图中构件厚度对应的主频峰值应单一,稳定。 5.1.8冲击回波声频波速的计算
式中: V 冲击回波声频波速; h 标定目标物体的厚度(m); 10
式中: 冲击回波声频波速; 标定目标物体的厚度(m);
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采用面波法时,应以测点位置为中心安装传感器,传感器间距宜为0.5m,激振点离近端传感 器宜为0.5m,两个传感器安装点和激振点应在一条直线上;有效测试数据不少于3条。 采用冲击回波法时,应将传感器安装在测点位置,激振点距离传感器不应大于1/4结构厚度, ? 宜采用环向激振,有效测试数据不少于3条。 采用直达波法时,应以测点位置为中心安装传感器,传感器间距宜为0.6m,0.8m,1.0m,1.2 m.*每个测点不少于测试3个间距的数据,每个间距有效测试数据不少于3条。 g 直达波法对测试对象的要求最小,但P波信号一般较为微弱,因此需要采用移动传感器距离 多次测试。采用回归或者VMC(虚拟多频道)技术来获取波速。 6.1.6冲击弹性波法隧道衬砌混凝土强度检测适用面波法、冲击回波法、直达波法。不同方法波速与 动弹性模量适用的计算按表3进行
表3波速与动弹性模量的计算表
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feo 混凝土很差时的抗压强度,单位为MPa,可取5MPa; Af 预测最大混凝土强度与f。的差值,单位为MPa,普通混凝土取70MPa; EA Sigmoid曲线中点对应的动弹模,单位为GPa,通过按式(12)标定获取,无标定可以取 37.5 GPa; 形状决定系数(P波取5.5,R波取6.5)。 对于普通混凝土试件(芯样),E可按式(12)标定:
feui——第i个试件(芯样)抗压强度,单位为MPa; Ea.i——第i个试件(芯样)测试的动弹性模量,单位为GPa N标定试件数量。
6.2.1测试数据应按照以下要求进行处理:
a)以3次以上测点的算数平均值作为测定值,计算准确至0.1MPa。 b)每个断面测点的平均值作为测试断面的强度测试值,计算精确值0.1MPa。 6.2.2数据处理完毕后,对有异常的数据或部位应进行钻孔验证
7隧道衬砌缺陷量化指标
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隧道衬砌存在缺陷时,为了缺陷整治及工程质量评定的需 快陷的广 程度划分 较严重、严重、较严重的四个等级。 隧道衬砌厚度、衬砌混凝土强度不足缺陷量化指标,应符合表4的规定 隧道衬砌背后空洞及回填不密实、基底不密实量化指标,应符合表5的规定
表4隧道衬砌厚度、衬砌混凝强度不足量化指
注1:当相邻测线三条及以上均连续不足时,其缺陷等级应提高一级。 注2:用于双线及多线隧道时,应适当修正测线连续长度。
注2:用于双线及多线隧道时,应适当修正测线连续长度
T/CSPSTC55—2020附录A(资料性)地质雷达校验记录表地质雷达校验记录见表A.1。表A.1地质雷达校验记录表记录编号:仪器名称管理编号规格型号生产日期制造厂商校验地点温度/℃相对湿度/%其他校验条件校验依据校验用标准器具序号名称管理编号不确定度证书编号校验项目技术要求校验结果目测地质雷达各部位不应有碰伤、松动以及影响测量精通用特性度的其他外观缺陷。仪器上应标明产品名称、规格型号、设备编号、生产厂家及出厂日期等校验次数计量特性校验项目1236金属板反射的双程历时±/ μs电磁波传播速度C。/(m/ μs)14
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表A.1地质雷达校验记录表(续)
地质雷达校验记录表(
附录B (资料性) 地质雷达现场标定记录表 地质雷达现场标定记录见表B.1
附录B (资料性) 地质雷达现场标定记录表
安全阀标准B.1地质雷达现场标定记录表
地质雷达现场标定记录
附录C (资料性) 隧道主体结构(地质雷达法)检测记录表 隧道主体结构(地质雷达法)检测记录见表C.1。
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附录D (资料性) 隧道衬砌信息统计表 隧道衬砌信息统计见表D.1。
有色金属标准表D.1隧道衬砌信息统
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