隧道衬砌强度沿厚度变化规律及模板台车设计理念探讨

摘要：

隧道衬砌强度检测常采用回弹法和钻芯法，两种方法检测的对象分别是混凝土表面和结构内部，回弹法的检测强度普遍高于钻芯法，对此，为查明出现这种差异的原因，采用回弹法和钻芯法对新建隧道衬砌强度进行了一系列检测和试验，经回归处理并结合数值模拟分析，研究结果表明：衬砌强度沿深度方向呈先缓慢降低而后加速下降再趋于平稳的变化趋势；衬砌表面回弹法检测强度R1，钻芯强度R2与钻芯拟合强度R3之间满足R1=β1R2和R3=β2R2，并提出了检测工程中β1，β2的建议值；根据模拟结果，探讨了整体式衬砌模板台车的设计理念。

引言
衬砌是隧道承担荷载的主要结构，其质量直接影响隧道的安全性和稳定性…。衬砌存在质量问题往往导致衬砌开裂、渗漏水、甚至塌方等严重后果旧o。衬砌强度的检测是隧道工程检测中的一项主要内容，也是评价工程是否合格的重要指标。对于隧道衬砌强度的检测，常用的方法有：回弹法、钻芯法、波超声法、超声回弹综合法等∞J。不同的检测方法其检测原理、检测精度各不相同，回弹法的检测原理是通过测定回弹值Ⅳ作为水泥混凝土强度R的相关性指标，来推定水泥混凝土的强度；超声波法则是根据超声脉冲在混凝土中传播时的某些物理参数来推测混凝土强度H1；钻芯法是通过在结构上钻取一定大小的混凝土芯样试件来测定混凝土强度的方法”o。每种检测方法因其检测原理、检测精度的不同，导致检测结果也具有一定的差异性。因而，检测工作中常常需要采用多种检测方法的组合，如采用回弹法与钻芯法的组合、超声回弹综合法等对混凝土强度进行评定旧1。而众多的隧道工程施工检测实例中常常出现一个矛盾的现象，即回弹法测强值和钻芯法测强值之间往往出现较大差异，主要表现在回弹法测强值普遍高于钻心法测强值。即是说，若在回弹法测强结果合格的情况下，钻芯法测强值由于偏低可能出现钻芯测强结果不合格的矛盾情况，给隧道工程衬砌强度检测工作带来一定的难度‘7|。
基于此，为探究矛盾出现的根本原因，通过对西南地区隧道现场测试数据的处理，结合数值计算结果进行对比分析，找出了回弹法与钻芯法实测数据出现差异的原因，并研究强度沿衬砌厚度的分布规律，提出确保衬砌强度的措施。
1强度测试现场试验
1．1测试方案
为探究隧道衬砌强度沿深度变化规律，对西南地区的两座在建隧道进行衬砌强度测试，选取的两座隧道二次衬砌厚度设计值为50 cm，设计强度为C30。首先选取合适的测试段进行回弹法测强，然后在回弹法测试的同一部位进行钻芯法测强，并对测试结果对比分析。
1．2测试方法
(1)回弹法：在确定的测试段内二次衬砌左、右边墙上按一定间距(1—2 m)布置回弹测区，按照《回弹法检测混凝土抗压强度技术规程》的要求进行回弹测试。
(2)钻芯法：待回弹测试完毕之后，按照《钻芯法检测混凝土强度技术规程》例的要求，在回弹法测试的同一点位取芯试压，取芯深度为20～50 cm，对原始芯样做好标记后，在室内制作芯样试件进行强度试验。回弹法和钻芯法测试，见图1。

由表1可知：两座隧道共检测了9个测区，按照《钻芯法检测混凝土强度技术规程》中给定的换算方式，将实测回弹值换算为衬砌强度推定值并与设计强度对比从而判定其强度是否合格，其中D1K39+175左边墙等3个测区强度低于设计强度，其余6个测区强度合格。

投稿会员：芳华