隧道二次衬砌施工与空缝检测同步处理方法与流程

本发明涉及隧道施工领域，具体涉及隧道二次衬砌施工与空缝检测同步处理方法。

背景技术：

1、二次衬砌是隧道工程施工在初期支护内侧施作的模筑混凝土或钢筋混凝土衬砌，与初期支护共同组成复合式衬砌。一般的，二次衬砌采用二次衬砌台车作为模具，然后一体浇筑成型，二次衬砌一次浇筑可以达6米或12，以覆盖整个隧道外轮廓，因此，二次衬砌的体积较大。

2、二次衬砌在被制造时，难以保障其不会存在与初期支护发生空缝、厚度不足等问题，因此，需要对该结构进行质量检查。

3、目前，冲击弹性波检查法对混凝土的质量检查应用较广，但一般的冲击弹性波检查法的过程是：预制一块与被测对象相同的一个无缺陷的模块，对预制无缺陷模块进行测试后获得“无缺陷标准值”，然后对被测对象进行测试，获得一些“测试结果值”，然后将“无缺陷标准值”与“测试结果值”二者比较，再根据比较输出“质量检查结果”。这种方式一般可以理解为比对法，这种比对法存在以下问题；面对大型混凝土结构件(二次衬砌混凝土体)时，难以实施获得等同工况、等同大小的无缺陷的模块作为对照目标。

4、本发明需要寻找到一种可以实施冲击弹性波检查法应用于二次衬砌混凝土体进行有效检测的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供隧道二次衬砌施工与空缝检测同步处理方法。

2、为了解决上述问题，本发明采用缺陷对比技术。该技术的技术构思是：第一：在二次衬砌混凝土体本身寻找存在空缝缺陷区域，然后对该空缝缺陷区域进行一次检测，所获得的检测结果视为：有缺陷的标定值；第二：对二次衬砌混凝土体的待测区域进行一次检测，所获得检测结果视为：测试结果值，第三：以有缺陷的标定值为基准，根据测试结果值与有缺陷的标定值的大小关系进行判定当前待测区域的质量状态，其中，本发明特指的二次衬砌混凝土体本身存在空缝缺陷区域是：二次衬砌混凝土体的具有收缩缝的顶部。

3、二次衬砌混凝土体具有收缩缝的顶部是指：二次衬砌混凝土体是一个拱结构，在利用二次衬砌台车的模板进行浇筑形成二次衬砌混凝土体时，还需要一定时间的养护，待浇筑的二次衬砌混凝土体凝固并达到预设强度，由于二次衬砌混凝土体凝固过程会沉降、收缩、挤压初期支护等，尤其在重力作用下，二次衬砌混凝土体的拱结构的顶点这个最高位置必然会与初期支护之间存在一个间隙，该间隙称为收缩缝，后期需要补充浇筑形成补充混凝土体。

4、本发明在二次衬砌混凝土体的具有收缩缝的顶部进行一次检测，从而将所获得的检测结果视为：有缺陷的标定值，再以缺陷型的标定值为基准，观察其余二次衬砌混凝土体的区域是否存在空缝。该方法无需像传统标准件比对法那样，独立的形成一个样块，以样块的监测值为基准值，这样本发明实质性的利用二次衬砌混凝土体本身的有缺陷区域和待检测区域进行对比，从而避免构造独立样块的复杂程序，提升了检测数据的同工况的一致性，使得检测结果可靠性增加，同时节约的检测成本、提高了检测效率。

5、具体方案如下：

6、隧道二次衬砌施工与空缝检测同步处理方法，包括以下步骤：

7、s1.在二次衬砌台车的模板外侧与初期支护内侧之间的二次衬砌区内进行混凝土浇筑形成二次衬砌混凝土体；

8、s2.待二次衬砌混凝土体养护达到预设强度后，拆除二次衬砌台车的模板；

9、s3.在二次衬砌混凝土体的具有收缩缝的顶部沿隧道方向标定至少1个标定用测线l和在标定用测线l上的至少1个标定用测点，使用激振装置和声频信号采集装置沿标定用测线l上的至少1个标定用测点进行测试，获得至少1个标定用反射信号；

10、s4.提取出标定用反射信号的主频值或/和传播信号持续震荡特性，并取平均值，记为：主频值fb或/和传播信号持续震荡特性tb，将主频值fb或/和传播信号持续震荡特性tb作为有缺陷的标定值；

11、s5.在二次衬砌混凝土体的顶部与初期支护内侧之间的收缩缝内浇筑形成补充混凝土体；

12、s6.在二次衬砌混凝土体的测试区域内设置至少1个测试用测线i和在测试用测线i上的至少1个测试用测点，使用激振装置和声频信号采集装置沿测试用测线i上的至少1个测试用测点进行测试，获得至少1个测试用反射信号；

13、s7.提取出测试用反射信号的主频值或/和传播信号持续震荡特性，记为：主频值fc或/和传播信号持续震荡特性tc，将主频值fc或/和传播信号持续震荡特性tc作为测试结果值；

14、s8.将有缺陷的标定值与测试结果值进行比大小分析，并输出分析结果。

15、在本发明中激振装置和声频信号采集装置测试的过程为冲击波回波法，即用激振装置冲击测点，产生冲击波，待冲击波回波后被声频信号采集装置所采集，可以从采集到的反射信号中获得主频值或/和传播信号持续震荡特性。冲击波回波法为常规现有技术，在此，不在赘述。

16、在本发明中，其主要技术贡献在于：步骤s3：在二次衬砌混凝土体的具有收缩缝的顶部沿隧道方向标定至少1个标定用测线l和在标定用测线l上的至少1个标定用测点，从而获得标定用反射信号；该步骤是在步骤s2后被执行，步骤s2后的二次衬砌混凝土体由于凝固过程发生了沉降、收缩、挤压初期支护等，尤其在重力作用下，二次衬砌混凝土体的拱结构的顶点这个最高位置必然会与初期支护之间存在一个间隙，在时间维度上，在位置维度上，本发明取具有收缩缝的顶部进行一次检测，从而获得标定用反射信号，从而从标定用反射信号中获得有缺陷的标定值。同时，本发明s8中表明，本发明是将有缺陷的标定值与测试结果值进行比大小分析，因此本发明与传统技术最大的差异是以有缺陷的标定值为基准，而传统技术是以无缺陷的标定值为基准。比较特别是：本发明首次披露了选择具有收缩缝的顶部作为基准，即相当于传统技术中独立构造一个无缝的样块作为基准，而本发明最大的区别是无需在现场构造无缝的样块作为基准，而是以缺陷对象为基准，即在实际工程中的二次衬砌混凝土体中的对象中找到存在缺陷的区域(具有收缩缝的顶部)，以其他区域或以填充了补充混凝土体的缺陷的区域为待测区域，进而再次检测，此时检测到的视为测试结果值，从而将实际工程中，不同时期的二次衬砌混凝土体作为检测对象。本发明的上述过程中可以看出，本发明无需构造独立的样块，使得检测结果可靠性增加，同时节约的检测成本、提高了检测效率。

17、所述s8具体为：

18、若fc＞fb+fb*d％，则判定：测试用测点对应的二次衬砌混凝土体的内部无缺陷、灌浆质量良好、且二次衬砌混凝土体与初期支护没有产生空缝；

19、若fc＜fb-fb*d％，则判定：测试用测点对应的二次衬砌混凝土体的厚度不足或者二次衬砌混凝土体的内部存在缺陷；

20、若fb+fb*d％≥fc≥fb-fb*d％，则判定：测试用测点对应的二次衬砌混凝土体与初期支护有产生空缝；

21、若tc＞tb+tb*d％，则判定：测试用测点对应的二次衬砌混凝土体的内部无缺陷、灌浆质量良好、且二次衬砌混凝土体与初期支护没有产生空缝；

22、若tc＜tb-tb*d％，则判定：测试用测点对应的二次衬砌混凝土体的厚度不足或者二次衬砌混凝土体的内部存在缺陷；

23、若tb+tb*d％≥tc≥tb-tb*d％，则判定：测试用测点对应的二次衬砌混凝土体与初期支护有产生空缝。

24、所述d％取5％至10％中的一个点值。

25、需要说明的是：由于本发明是以有缺陷的对象为基准，所测获得的是主频值fb或/和传播信号持续震荡特性tb作为有缺陷的标定值，以主频值fc或/和传播信号持续震荡特性tc作为测试结果值；因此，在判定时，测试结果值凡大于主频值fb或/和传播信号持续震荡特性tb作为有缺陷的标定值，则表明测点对应的二次衬砌混凝土体的质量好，没有空缝；测试结果值凡小于主频值fb或/和传播信号持续震荡特性tb作为有缺陷的标定值，则表明测点对应的二次衬砌混凝土体必然存在空缝；测试结果值凡接近主频值fb或/和传播信号持续震荡特性tb作为有缺陷的标定值，则也表明存在空缝。即本发明判定模式中，仅大于主频值fb或/和传播信号持续震荡特性tb作为有缺陷的标定值时，可以确定无空缝。

26、优选的，标定用测线l为二次衬砌混凝土体内侧面沿隧道方向的一条直线、标定用测线l为垂直于隧道断面xy的一条直线、标定用测线l为二次衬砌混凝土体左右对称面中的一条直线、标定用测线l为经过二次衬砌混凝土体最高拱点的一条直线。

27、优选的，测试区域包括二次衬砌混凝土体内侧面；测试用测线i为二次衬砌混凝土体内侧面沿隧道方向的一条直线，测试用测线i为垂直于隧道断面xy的一条直线。

28、优选的，激振装置为激振锤，激振锤的锤头为直径17mm-40mm的不锈钢球形锤头。

29、优选的，所述声频信号采集装置为指向型麦克风，指向型麦克风外包裹有隔音棉，指向型麦克风与高速动态采集仪相连接，所述隔音棉紧贴测点表面。

30、优选的，指向型麦克风获得的标定用反射信号和测试用反射信号均需经过高速动态采集仪内的前置带通滤波器中经过滤波处理，再在1-12khz范围内进行滤波处理。

31、本发明的有益效果为：

32、1、无需构建样块、节约检测成本。

33、2、与二次衬砌施工同步进行，避免事后检测。

34、3、检测用的基准对象和测试对象为同一实际工程对象，工况一致性高，测试结果准确。