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1、1隧道喷混凝土强度检测手段与评价方法研究摘 要：本文针对隧道喷混凝土强度质量检测中存在的问题，提出了以钻芯取样评定总体强度，以无损检测检验其离散性，同时提出喷混凝土强度服从对数正态分布下的统计评价方法。关键词：喷混凝土强度，对数正态分布，无损检测1 引言随着现代交通的不断发展，隧道在交通运输中的地位及重要性不断提高。喷锚支护是现代隧道修建中支护结构的重要组成部分，是新奥法的要素之一。由于喷射混凝土在拌和料、外加速凝剂的称量、拌匀以及水灰比的配比、在喷射作业及洒水养护上都存在着很大的随机性，其强度的差异也较大。因此，对喷射混凝土的强度进行现场检测是十分必要的。而先进的检测手段和科学的评价方法必不
2、可少。在喷混凝土强度质量检测方面，目前存在以下问题：（1）根据交通部公路工程质量检测九八评定标准，喷混凝土强度是指在喷混凝土板件上切割制取边长为 10cm 的立方体试件，在标准条件下养护 28 天，然后进行抗压试验。这种评定方法没有考虑到所制试件与现场施工条件下结构物之间引起的质量差异，尤其对于喷混凝土，施工工艺复杂，对操作人员技术要求高，即使在相同的施工条件下获得的混凝土质量性能差异也可能很大，因此，采用检验试件的方法有时并不能真正代表结构中混凝土的质量。人们日益认识到在结构物上进行现场检测的重要性。目前，采用无损检测方法进行现场验收试验正在成为一种趋势。（2）九八标准中规定的隧道喷混凝土强
3、度采用非统计评价方法，由于喷混凝土施工过程中的诸多不确定性，因此其强度存在很大差异，非统计评价方法不能充分反映喷混凝土的真实情况。（3）现行施工技术规范与质量评价标准不统一，造成完全按照施工技术规范施工前提下进行的竣工验收，有时并不能满足质量评价标准。2鉴于以上情况，本文结合工程实践提出了更能反映喷混凝土强度质量特征的检测手段和统计评价方法，作为对今后施工技术规范和质量评价标准修订的参考。2 隧道喷混凝土强度的检测方法隧道喷混凝土强度检测方法主要分为标准试件抗压检测法和现场结构物直接检测法两类，而在现场结构物上进行的检测又分为有损检测和无损检测两种。现行施工规范和质量评定标准均采用制作标准试件
4、抗压检测的手段测定喷混凝土强度，这种方法没有考虑到所制试件与现场条件下结构物之间引起的质量差异，因此，以该方法获取的强度值有时并不能真正代表结构物中喷混凝土的质量。而有损检测在获得可靠强度值的同时又影响结构质量，检测数量受到限制，由于喷混凝土强度具有诸多不确定因素和很大的离散性，只有通过大量检测才能真正反映结构物的质量，因此应该提倡在现场结构物上进行的无损检测手段以真实高效大量地获取检测数据，更好地反映喷混凝土强度具有不确定性的真实情况，并为其进行统计评价提供充分而详实的第一手资料。无损检测方法具有以下特点：（1）无损于混凝土结构构件；（2）可直接在结构或构件上进行检测，以反映混凝土工程的实际
5、质量；（3）可以在同一结构或构件的同一部位进行连续测试，来获得不同龄期下混凝土质量的变化发展过程，避免因试件变异带来的测试误差，使试验结果具有良好的可比性；（4）既可对小试件也可对大体积结构做表层或内部的质量检验，且测试简便快速。射钉法是一种混凝土强度无损检测方法，又称贯入阻力试验法。31964 年美国最早研制出测试仪器，1975 年美国材料学会推荐为检定混凝土贯入阻力的暂行试验方法,1982 年列为正式标准。这种试验方法在美国和加拿大应用较为普遍，瑞典在使用射钉枪检测混凝土强度方面也拥有成熟的经验，制定了相应的规范。国内对于该方法也做了一些相关的试验。气压射钉枪检测喷混凝土强度是在恒定空气压
6、力下将经过特殊标定的射钉打入检测对象喷混凝土之内，由其射入深度推算其强度（深度与强度的关系由试验标定的公式确定） 。该方法具有检测结果客观可靠、操作方便、省工省时等优点，在绵广高速公路隧道初衬强度检测中发挥了重要作用，取得了令人满意的结果。3 隧道喷混凝土强度质量评价方法3.13.1 现行规范存在的矛盾和不足现行规范存在的矛盾和不足（一） 公路工程质量检验评价标准（JTJ 071-98） 中附录后的E.0.3.1 规定：同批试件组数 n10 时，任一组试件抗压强度不低于0.85 设计值；而公路隧道施工技术规范（JTJ 042-94）中相应条款规定：任一组试件抗压强度值不低于 0.8 设计值，即
7、使在施工中完全按施工技术规范操作的工程，质量验收时却有可能不合格，因此二者应统一。（二） 锚杆喷射混凝土支护技术规范（GBJ 86-85） 和公路工程质量检验评定标准（JTJ 071-98） 中都规定，隧道喷锚支护为一般工程，采用非统计评价方法，该方法不能真正反映喷混凝土强度的离散性和不确定性特点，应采用更为科学的统计评价方法。（三）喷混凝土在隧道支护结构中的地位不应作为临时支护，而应作为隧道的重要组成部分或永久支护。喷混凝土仅作为临时支护是由于以前施工技术水平低下造成的，随着新技术、新方法的推广，喷混凝土施工工艺日臻成熟，尤其是当前盛行的复合式衬砌支护法在工程实践中的成功应用，使喷混凝土成为
8、工程支护结构中的重要组成部4分，随着施工工艺的不断完善和技术的发展，喷混凝土完全可以作为永久支护。（四） 锚杆喷射混凝土支护技术规范（GBJ 86-85） 中对重点工程所采用的统计评价公式系参考模筑混凝土得来的，模筑混凝土服从正态发布的统计规律，而大量的统计分析表明，喷混凝土服从对数正态发布的统计规律。因此这种评价方法似有不妥。本文给出了喷混凝土在对数正态分布条件下得出的统计评价公式。3.23.2 喷混凝土强度质量检验评定标准探讨喷混凝土强度质量检验评定标准探讨综上所述，本文提出新的质量评价方法如下：1、评定喷混凝土的抗压强度，应以在现场结构物上进行实地检测为原则。以钻芯取样强度评定总体强度；
9、以气压射钉枪检测强度检验离散性。1.1、钻芯取样每 50 延米取一组（三个试件，样本尺寸：100100） ，应包括边墙和拱脚部位。进行室内强度试验，测定喷混凝土强度。1.2、气压射钉枪检测每 10 延米一处，检测部位应在边墙、拱脚、拱腰、拱顶处随机抽样。2、喷混凝土抗压强度的合格标准2.1、钻芯取样法进行总体评价2.1.1、同一隧道试件组数10 时试件抗压强度平均值不低于设计值任一组试件抗压强度不低于 0.85 设计值2.1.2 同一隧道试件组数10 时试件抗压强度平均值不低于 1.05 倍的设计值任一组试件抗压强度不低于 0.9 倍的设计值2.2、射钉检测法评定离散性52.2.1 射钉检测强
10、度10 组时，应以数理统计方法按下述条件评定：ReRRK n9 . 01RKRb2式中：n喷混凝土强度检测样本数量；Rn喷混凝土强度样本平均值（MPa） ；R喷混凝土强度样本变异系数；R 喷混凝土设计强度等级（或标号） （MPa） ；Rb喷混凝土强度样本标准值（MPa） ；K1、K2合格判定系数，见表 1、表 2 所示。表 1 保证率为 85%时 K1、K2的值n1014152425 K11.101.051.00 K20.90.85 表 2 保证率为 95%时 K1、K2的值n1014152425 K11.701.651.60 K20.90.85注：现行喷混凝土强度按 85%的保证率进行评价；
11、当喷混凝土作为永久支护时按 95%的保证率进行评价。2.2.2、射钉检测强度10 组时，可用非数理统计方法按下述条件评定：RRn15. 1RRb95. 03、实测项目中，喷混凝土抗压强度评定合格时得满分，不合格时得零分。4 结束语采用无损检测方法进行现场验收试验正在成为一种发展趋势，该方法不但适用于喷混凝土强度检测，也可作为模筑混凝土强度检测手6段。本文所提出的质量检验评定办法，可作为今后规范与标准修订的参考。参 考 文 献1钟国，隧道喷混凝土强度概率分布特征与施工可靠性分析，硕士学位论文2高波等，铁路隧道 200 号喷混凝土现场实测强度的概率特性统计研究，铁道工程学报专刊，1994.10，10143交通部部颁标准.公路隧道施工技术规范（JTJ 042-94）.北京：人民交通出版社，1995 4交通部部颁标准.公路工程质量检验评定标准（JTJ 071-98）.北京：人民交通出版社，1999.7 5中华人民共和国国家标准，锚杆喷射混凝土支护技术规范（GBJ 86-85），1986.7 6倪晓庚，在软岩铁路隧道中采用喷锚支护作为永久衬砌是完全可能的，隧道及地下工程论文集，1988，南京
