(1)仰拱结构的重要性;仰拱是为改善上部支护结构受力条件而设置在隧道底部的反向拱形结构,是隧道结构的主要组成部分之一,它一方面要将隧道上部的地层压力通过隧道边墙结构或将路面上的荷载有效的传递到地下,而且还有效的抵抗隧道下部地层传来的反力。仰拱与二次衬砌构成隧道整体,增加结构稳定性。
(2)现有测试方案难点及新的解决方法;
地质雷达法:在隧道内通过电磁波发射器向隧道仰拱发射高频宽频带短脉冲。电磁波经仰拱界面或空洞的发射,再返回到接收天线。如仰拱介质的传播速度和介电常数已知时,按电磁波传播时间,即可求得仰拱厚度。但由于仰拱厚度一般较厚,电磁波频率较高,能量在传播过程中逸散较快,雷达信号难以到达底部,从而无法测试出仰拱厚度。
冲击回波法:通过冲击方式产生瞬态冲击弹性波并接收冲击弹性波信号,通过分析冲击弹性波及回波的波速、波形和制品频率等参数的变化,判断混凝土结构的厚度或内部缺陷的方法。冲击回波法采用的信号为低频信号,低频信号传播距离更远,通过选取合适的激振锤和传感器可以有效识别到仰拱底部信号,从而计算出仰拱厚度和缺陷。
(3)检测依据
1、《水工混凝土结构缺陷检测技术规程》(SL713-2015)
2、《公路桥梁技术状况评定标准》(JTGT H21-2011)
3、《冲击回波法检测混凝土缺陷技术规程》(JGJ/T411-2017)
(4)测试原理
冲击回波法:通过冲击方式产生瞬态冲击弹性波并接收冲击弹性波信号,通过分析冲击弹性波及回波的波速、波形和制品频率等参数的变化,判断混凝土结构的厚度或内部缺陷的方法。冲击回波法采用的信号为低频信号,低频信号传播距离更远,通过选取合适的激振锤和传感器可以有效识别到仰拱底部信号,从而计算出仰拱厚度和缺陷。
图2-3-1 冲击回波法原理图
(5)工程案例
案例一:某隧道仰拱现场验证案例