隧洞墊層施工質(zhì)量檢測研究
時(shí)間:2022-09-12 10:41:18
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墊層施工是水利工程輸水隧洞襯砌前進(jìn)行的一道重要工序,墊層的作用是保護(hù)基礎(chǔ),起到找平、隔離和過度作用,墊層施工的質(zhì)量會(huì)對隧洞襯砌質(zhì)量存在一定影響,因此保證墊層施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求至關(guān)重要,隧洞墊層施工在隧洞開挖、清基之后,隧洞多采用鉆爆法開挖,鉆爆法超挖情況比較普遍,超挖會(huì)增加墊層施工混凝土用量,進(jìn)而增加施工成本,致使部分施工單位鋌而走險(xiǎn)對超挖區(qū)域違規(guī)回填廢棄渣料,或者墊層施工前清基不徹底,對于此類問題除了加強(qiáng)事中控制外,事后控制也很重要,對墊層施工質(zhì)量采取有效的方法進(jìn)行檢測必不可少。常用混凝土施工質(zhì)量檢測方法有回彈檢測法和鉆芯法,鉆芯法直接從工程實(shí)體鉆取芯樣進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測,是一種直觀、可靠、準(zhǔn)確的方法,但對結(jié)構(gòu)混凝土造成局部損傷,是一種半破損的現(xiàn)場檢測手段,但此法對于墊層實(shí)體影響不大,因此多數(shù)情況采用鉆芯法對墊層混凝土施工質(zhì)量進(jìn)行檢測。鉆芯法不僅適用混凝土抗壓強(qiáng)度、抗凍和抗?jié)B的檢測,同時(shí)適用于清基效果檢測、混凝土澆筑質(zhì)量檢測(是否存在軟弱層),以及質(zhì)量舉報(bào)方面的檢測[1-3]。文章以遼寧省某重點(diǎn)輸水工程為例,隧洞圍巖設(shè)計(jì)巖性以中二疊世二長花崗巖為主,巖石微風(fēng)化,夾少量弱風(fēng)化,堅(jiān)硬巖,節(jié)理裂隙較發(fā)育,巖石完整-完整性差,主要結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀起伏光滑-平直粗糙,微張裂隙充填巖屑,地下水活動(dòng)呈滲滴水狀局部成線型滴水。該工程底板墊層混凝土設(shè)計(jì)厚度為150mm,混凝土性能指標(biāo)為C30W10F200[4]。針對隧洞墊層施工常見問題,本工程在墊層檢測方面,采用φ100mm水鉆、φ50mm干鉆、φ200mm水鉆等鉆取的不同孔徑芯樣來檢測隧洞混凝土墊層施工質(zhì)量。
1墊層質(zhì)量檢測內(nèi)容的確定
墊層質(zhì)量主要常見問題,包括墊層混凝土抗壓強(qiáng)度不合格、墊層厚度不合格、混凝土與基巖膠結(jié)狀況差(清基不徹底或違規(guī)回填廢渣)、混凝土澆筑質(zhì)量不合格(存在軟弱層)。從上述常見問題入手確定檢測內(nèi)容,檢測方法是通過芯樣抗壓強(qiáng)度檢測確定混凝土抗壓強(qiáng)度等級,要求抗壓強(qiáng)度達(dá)到30MPa以上;通過鉆孔取芯檢測確定混凝土與基巖膠結(jié)是否完好,清基是否徹底,是否存在軟弱層;測量芯樣長度判斷墊層厚度是否達(dá)到設(shè)計(jì)厚度150mm。文章確定的墊層檢測內(nèi)容及相應(yīng)采取的檢測方法見表1。
2檢測流程方法
確定了墊層施工質(zhì)量檢測內(nèi)容,針對混凝土墊層可能出現(xiàn)的上述抗壓強(qiáng)度不合格、清基不徹底和存在軟弱層等質(zhì)量問題,對墊層質(zhì)量檢測提出了下列一套檢測流程方法,墊層檢測方法流程見圖1。第1步,主要是對墊層混凝土抗壓強(qiáng)度進(jìn)行檢測。通過鉆取芯樣可已初步判斷混凝土與基巖膠結(jié)狀況。采用φ100mm水鉆進(jìn)行鉆芯檢測,鉆孔深度到達(dá)基巖,判斷墊層混凝土與基巖膠結(jié)狀況,如膠結(jié)完好能取出完整芯樣,則證明墊層混凝土與基巖結(jié)合完好,后續(xù)將芯樣制作抗壓試件,進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測確定混凝土強(qiáng)度等級,若因結(jié)合面情況復(fù)雜等因素影響無法完整取出芯樣時(shí),在將此芯樣制作抗壓試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測的同時(shí),則需進(jìn)行第二步檢測。第2步,主要檢測墊層混凝土與基巖膠結(jié)狀況和混凝土澆筑質(zhì)量。利用水鉆檢測混凝土與基巖膠結(jié)狀況具有局限性,只有膠結(jié)完好時(shí),才能得出合格的檢測結(jié)果,當(dāng)無法取出完整芯樣時(shí),多采用φ50mm干鉆檢測膠結(jié)狀況。檢測過程:在φ100mm水鉆鉆孔旁邊,采用φ50mm干鉆,要求鉆孔深達(dá)到基巖面下10cm左右,干鉆芯樣連帶鉆筒取出后,用無齒鋸進(jìn)行縱向剖切。從剖開的鉆筒可以看出混凝土與基巖的膠結(jié)狀況和凝土的澆筑質(zhì)量,若檢測發(fā)現(xiàn)清基不徹底、存在軟弱層,則需進(jìn)行第三步檢測。第3步,主要是檢測墊層清基情況和軟弱層厚度。采用φ200mm水鉆在φ50mm干鉆孔處進(jìn)行大孔徑水鉆套打,取出鉆芯后通過鉆孔查看墊層底部清基情況,對清基判斷仍有疑議可以進(jìn)一步采用Ф200水鉆擴(kuò)大范圍法檢測;對軟弱層厚度的檢測,則利用φ200mm水鉆鉆芯深度達(dá)到基巖面,清理孔壁、排干積水后,結(jié)合鋼尺測量同一位置的鉆孔深度和芯樣長度,兩者之間的差值即為軟弱層厚度。
3實(shí)例分析
3.1Ф100水鉆檢測法。墊層施工質(zhì)量檢測的抽樣點(diǎn)是在同一時(shí)間同一批次澆筑區(qū)域內(nèi)隨機(jī)抽取1到3個(gè)點(diǎn)進(jìn)行鉆芯檢測,抽樣點(diǎn)數(shù)量根據(jù)代表區(qū)域大小適當(dāng)增減,抽樣點(diǎn)檢測結(jié)果代表該區(qū)域的墊層施工質(zhì)量。墊層混凝土抗壓強(qiáng)度采用Ф100水鉆進(jìn)行檢測,鉆孔深度達(dá)到基巖,圖2是某號(hào)洞現(xiàn)場抽檢鉆取的帶有基巖的完整芯樣,混凝土與基巖膠結(jié)完好,墊層澆筑厚度達(dá)到了150mm以上,證明該區(qū)域墊層施工前清基徹底,澆筑過程不存在軟弱層,墊層澆筑厚度滿足設(shè)計(jì)要求,后續(xù)將該芯樣制作抗壓試件進(jìn)行抗壓強(qiáng)度檢測,確定混凝土抗壓強(qiáng)度等級,抗壓強(qiáng)度檢測這里不再贅述,若強(qiáng)度達(dá)到30MPa,則證明該區(qū)域墊層施工質(zhì)量合格,無需再進(jìn)行下一步檢測[5]。3.2Ф50干鉆檢測法若在3.1中因結(jié)合面情況復(fù)雜等因素影響無法。完整取出芯樣時(shí),則需進(jìn)行第二步檢測,即利用Ф50干鉆進(jìn)行檢測,干鉆芯樣連帶鉆筒取出后,用無齒鋸進(jìn)行縱向剖切,圖3是某號(hào)洞現(xiàn)場抽檢鉆取的干鉆芯樣,混凝土與基巖膠結(jié)差,兩者之間存在40mm左右軟弱層,墊層澆筑厚度140-180mm左右處是軟弱層,墊層澆筑厚度未達(dá)到150mm及以上,證明該區(qū)域墊層澆筑前清基不徹底且存在軟弱層,墊層澆筑厚度不滿足設(shè)計(jì)要求。通過無齒鋸剖切后測量軟弱層厚度是粗略值,若需要更精確的結(jié)果需要進(jìn)行第三步Ф200水鉆檢測。3.3Ф200水鉆檢測法。在3.2中利用Ф50干鉆已經(jīng)發(fā)現(xiàn)軟弱層的存在,接著需要利用Ф200水鉆在φ50mm干鉆孔處進(jìn)行大孔徑水鉆套打,然后結(jié)合鋼尺量測軟弱層厚度,通過測量鉆孔孔壁十字分布的四個(gè)點(diǎn)位深度取其平均值S1,同時(shí)測量相對位置的芯樣長度取平均值S2,設(shè)定軟弱層厚度為R,則軟弱層厚度R=S1-S2。對于3.2中檢測發(fā)現(xiàn)疑似清基不徹底,通過查看Ф200水鉆鉆孔底部判斷清基情況,若無法判斷或存在異議,即采用Ф200鉆孔相切方式進(jìn)行了擴(kuò)大范圍檢測,鉆孔方案見圖4,按1#-4#鉆成矩形相鄰孔。擴(kuò)大范圍檢測多用于墊層施工過程違規(guī)回填非施工用回填物的驗(yàn)證檢測,如回填塊石、廢渣等,是一種直觀的檢測方式,是前述檢測方式檢測結(jié)果的驗(yàn)證。圖5是某號(hào)洞拋填石塊的墊層,Ф200芯樣底部存在不同類型且大小不一的巖塊,初步判定該部位清基不徹底,或在澆筑前存在回填石塊,此時(shí)需要用擴(kuò)大范圍檢測法進(jìn)一步確定檢測結(jié)果。
4結(jié)論
文章根據(jù)工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)了不同孔徑芯樣相結(jié)合綜合判斷墊層施工質(zhì)量的一種流程方法。Ф100水鉆鉆取的芯樣可用于混凝土抗壓強(qiáng)度檢測和混凝土與基巖膠結(jié)狀況,僅限于膠結(jié)完好的判定;Ф50干鉆鉆取的芯樣是對清基情況和軟弱層有無的判定;Ф200水鉆鉆取的芯樣可判定清基是否徹底和測量軟弱層厚度;Ф200水鉆擴(kuò)大范圍檢測法可以直觀的判定清基情況及違規(guī)回填廢渣廢石等情況,可用于對檢測結(jié)果爭議的最終判定。
參考文獻(xiàn):
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作者:郭雨明 單位:遼寧省水資源管理集團(tuán)有限責(zé)任公司