隧道管棚長度無損檢測試驗

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試驗

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.中國鐵道科學研究院 鐵道建筑研究所，北京 100081)

以西北地區某隧道為研究背景，基于聲波反射法的無損檢測技術，結合黃土隧道超長管棚的工程特點，對隧道管棚長度進行了檢測試驗，取得了較好的檢測效果，可作為隧道管棚長度檢測的有效手段。

隧道管棚，聲波反射法，無損檢測，激振頻率

0 引言

近年來，我國高速公路網建設速度不斷加快，其中，隧道作為一種典型的隱蔽性工程，施工質量檢測對于驗收其是否滿足長期可靠性要求至關重要。其中，關于錨桿長度、密實度的檢測目前已從有損檢測為主發展至無損檢測為主[1-4]，相關主管部門根據多年實施經驗，組織編寫了JGJ/T 182—2009錨桿錨固質量無損檢測技術規程[5]，目前已成為國內錨桿檢測的行業標準。

隧道工程除錨桿外，還有管棚、超前小導管等多種桿類支護措施，其中尤以管棚最為關鍵，如果管棚長度不夠，隧道進洞過程中極易發生塌方等問題。目前，常規方法對于已經布設完畢的超長管棚難以進行有效的長度檢測，這也為黃土隧道的施工質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，內部中空，聲波傳遞衰減快等特點，目前國內外關于無損檢測管棚的研究尚不多見。

本研究以西北地區某隧道為研究背景，基于聲波無損檢測技術，結合黃土隧道洞口淺埋段超長管棚的工程特點，通過對相關檢測進行針對性調整，開展了隧道洞口段超長管棚的無損檢測試驗。

1 工程概況

本文選取西北地區某黃土隧道洞口淺埋段的超長管棚為研究對象，隧址區穿過黃土地層，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、應力位移釋放機理及支護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，對隧道圍巖穩定性有較大影響，必須采取超長管棚支護等超前支護或預加固圍巖措施進行提前支護，以延長圍巖穩定時間，防止圍巖深層產生松動破壞。隧道管棚設計參數如表1所示。

表1 西北地區某黃土隧道管棚設計參數

2 檢測試驗方案

本檢測試驗采用JL-MG(C)錨桿/索質量檢測儀，針對隧道右線頂端管棚的13根外露鋼管進行管棚長度無損檢測，具體布置如圖1所示，具體參數如表2所示。

表2 管棚長度檢測試驗參數

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3 檢測試驗過程

3.1 初步檢測試驗

首先根據JGJ/T 182—2009錨桿錨固質量無損檢測技術規程，采用傳統錨桿檢測方法進行參數設置，如表3所示。

表3 初步檢測參數設置

對13根外露鋼管進行初步檢測試驗，結果如表4所示。

表4 管棚長度初步檢測試驗結果

3.2 初步檢測誤差分析及優化

究其原因，可能是兩個方面造成的：其一，波速設定過小，不論是外露長度還是整根鋼管的實際長度均偏小，表明設定的波速偏低，宜根據試驗誤差適當調高；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，內部中空，聲波傳遞衰減快，采用較高的激振頻率容易導致聲波信號損失較快，宜適當降低激振頻率。

3.3 參數優化及檢測結果

根據以上誤差分析，對GP-001管棚鋼管進行了多次參數優化調試，最終發現當激振頻率調整到10 Hz且提高設定波速6.5%時，取得了較好的檢測效果，如圖3所示。

由圖3可知，優化后的GP-001管棚鋼管實際長度45.12 m，檢測長度為45.11 m，只相差0.01 m，而實際外露長度3.86 m，檢

測外露長度3.85 m，只相差0.01 m，取得了較好的檢測效果。

根據優化后的參數，對13根管棚鋼管進行了檢測試驗，檢測結果如表5所示。

表5 管棚長度優化后檢測試驗結果

由表5可知，優化后的檢測誤差介于±0.4%以內，可滿足質量檢測要求。

4 結語

本研究基于聲波反射法的無損檢測技術，對某黃土隧道超長管棚長度進行了檢測試驗，研究表明：1)基于聲波反射法對黃土地層的超長管棚進行長度檢測時，如機械地套用傳統錨桿無損檢測參數設置方法，會導致檢測結果誤差較大；2)結合工程特點、地層情況、試驗誤差分析等，對傳統錨桿無損檢測參數進行優化調試，可對長度達到45 m的超長管棚進行長度檢測，并取得較好的檢測效果，可作為黃土隧道管棚長度檢測的有效手段，以提高管棚施工質量的控制能力，可為今后類似工程提供重要參考。

[1] 汪明武,王鶴齡.錨固質量的無損檢測技術[J].巖石力學與工程學報,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網絡預測[J].巖石力學與工程學報,2002,21(5):755-758.

[3] 李 義,王 成.應力反射波法檢測錨桿錨固質量的實驗研究[J].煤炭學報,2000,25(2):160-164.

[4] 李 義,劉海峰,王富春.錨桿錨固狀態參數無損檢測及其應用[J].巖石力學與工程學報,2004,23(10):1741-1744.

[5] JGJ/T 182—2009，錨桿錨固質量無損檢測技術規程[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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