隧道管棚长度无损检测试验

杨 梅 李 健

(1.中铁二局第三工程有限公司，四川 成都 610031； 2.中国铁道科学研究院 铁道建筑研究所，北京 100081)



隧道管棚长度无损检测试验

杨 梅1李 健2

(1.中铁二局第三工程有限公司，四川 成都 610031； 2.中国铁道科学研究院 铁道建筑研究所，北京 100081)

以西北地区某隧道为研究背景，基于声波反射法的无损检测技术，结合黄土隧道超长管棚的工程特点，对隧道管棚长度进行了检测试验，取得了较好的检测效果，可作为隧道管棚长度检测的有效手段。

隧道管棚，声波反射法，无损检测，激振频率

0 引言

近年来，我国高速公路网建设速度不断加快，其中，隧道作为一种典型的隐蔽性工程，施工质量检测对于验收其是否满足长期可靠性要求至关重要。其中，关于锚杆长度、密实度的检测目前已从有损检测为主发展至无损检测为主[1-4]，相关主管部门根据多年实施经验，组织编写了JGJ/T 182—2009锚杆锚固质量无损检测技术规程[5]，目前已成为国内锚杆检测的行业标准。

隧道工程除锚杆外，还有管棚、超前小导管等多种杆类支护措施，其中尤以管棚最为关键，如果管棚长度不够，隧道进洞过程中极易发生塌方等问题。目前，常规方法对于已经布设完毕的超长管棚难以进行有效的长度检测，这也为黄土隧道的施工质量控制带来一大隐患。由于黄土隧道洞口浅埋段管棚长度长，内部中空，声波传递衰减快等特点，目前国内外关于无损检测管棚的研究尚不多见。

本研究以西北地区某隧道为研究背景，基于声波无损检测技术，结合黄土隧道洞口浅埋段超长管棚的工程特点，通过对相关检测进行针对性调整，开展了隧道洞口段超长管棚的无损检测试验。

1 工程概况

本文选取西北地区某黄土隧道洞口浅埋段的超长管棚为研究对象，隧址区穿过黄土地层，属软弱围岩。由于软弱围岩具有较大的塑性和流变性，隧道在施工过程中围岩的破坏方式、应力位移释放机理及支护方式与硬岩隧道相比有较大差别。软弱围岩在开挖后自承能力较低，对隧道围岩稳定性有较大影响，必须采取超长管棚支护等超前支护或预加固围岩措施进行提前支护，以延长围岩稳定时间，防止围岩深层产生松动破坏。隧道管棚设计参数如表1所示。

表1 西北地区某黄土隧道管棚设计参数

2 检测试验方案

本检测试验采用JL-MG(C)锚杆/索质量检测仪，针对隧道右线顶端管棚的13根外露钢管进行管棚长度无损检测，具体布置如图1所示，具体参数如表2所示。

表2 管棚长度检测试验参数

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3 检测试验过程

3.1 初步检测试验

首先根据JGJ/T 182—2009锚杆锚固质量无损检测技术规程，采用传统锚杆检测方法进行参数设置，如表3所示。

表3 初步检测参数设置

对13根外露钢管进行初步检测试验，结果如表4所示。

表4 管棚长度初步检测试验结果

3.2 初步检测误差分析及优化

究其原因，可能是两个方面造成的：其一，波速设定过小，不论是外露长度还是整根钢管的实际长度均偏小，表明设定的波速偏低，宜根据试验误差适当调高；其二，激振频率过高，由于隧道管棚处于黄土地层，且管棚长度长，内部中空，声波传递衰减快，采用较高的激振频率容易导致声波信号损失较快，宜适当降低激振频率。

3.3 参数优化及检测结果

根据以上误差分析，对GP-001管棚钢管进行了多次参数优化调试，最终发现当激振频率调整到10 Hz且提高设定波速6.5%时，取得了较好的检测效果，如图3所示。

由图3可知，优化后的GP-001管棚钢管实际长度45.12 m，检测长度为45.11 m，只相差0.01 m，而实际外露长度3.86 m，检

测外露长度3.85 m，只相差0.01 m，取得了较好的检测效果。

根据优化后的参数，对13根管棚钢管进行了检测试验，检测结果如表5所示。

表5 管棚长度优化后检测试验结果

由表5可知，优化后的检测误差介于±0.4%以内，可满足质量检测要求。

4 结语

本研究基于声波反射法的无损检测技术，对某黄土隧道超长管棚长度进行了检测试验，研究表明：1)基于声波反射法对黄土地层的超长管棚进行长度检测时，如机械地套用传统锚杆无损检测参数设置方法，会导致检测结果误差较大；2)结合工程特点、地层情况、试验误差分析等，对传统锚杆无损检测参数进行优化调试，可对长度达到45 m的超长管棚进行长度检测，并取得较好的检测效果，可作为黄土隧道管棚长度检测的有效手段，以提高管棚施工质量的控制能力，可为今后类似工程提供重要参考。

[1] 汪明武,王鹤龄.锚固质量的无损检测技术[J].岩石力学与工程学报,2002,21(1):126-129.

[2] 许 明,张永兴,阴 可.锚杆极限承载力的人工神经网络预测[J].岩石力学与工程学报,2002,21(5):755-758.

[3] 李 义,王 成.应力反射波法检测锚杆锚固质量的实验研究[J].煤炭学报,2000,25(2):160-164.

[4] 李 义,刘海峰,王富春.锚杆锚固状态参数无损检测及其应用[J].岩石力学与工程学报,2004,23(10):1741-1744.

[5] JGJ/T 182—2009，锚杆锚固质量无损检测技术规程[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

杨 梅(1983- )，女，工程师； 李 健(1987- )，男，博士，助理研究员

U456

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