地铁隧道衬砌混凝土及检测试验研究

摘要：随着当前我国国民经济的快速发展，关于地铁工程项目的施工发展，也获得了较多的实践发展机会。其中关于地铁隧道衬砌混凝土技术的应用，以及工程施工中的检测试验作业实施，也引起了施工单位及业主单位的重视。

关键词：地铁隧道；衬砌混凝土；检测试验

1地铁隧道衬砌混凝土结构中的常见问题

一般情况下，地铁隧道工程的设计使用年限为 100 年，其具有投资高、耐久性强等要求。因地铁隧道衬砌混凝土与外部环境可直接接触， 且地下具有极为特殊的环境影响因素，导致在潮湿环境、地下水渗透压力影响下，地铁隧道衬砌混凝土结构逐步出现各种损坏现象，其中混凝土被腐蚀现象最为严重。据相关数据显示，我国浅层地下水受腐蚀污染极为严重，而其介质来源主要包括生活垃圾腐蚀变质、生活污水等。特别是夏季多雨季节，我国大部分城市地铁隧道都会出现不同程度的渗漏水现象，在大量腐蚀杂质的作用下，致使衬砌混凝土腐蚀损坏愈加严重，最终威胁到地铁隧道的安全。 2地铁隧道衬砌混凝土检测试验常用技术分析 2.1取样检测技术

取样检测技术在实施中，考虑结构安全性，以及检测效率，检测成本，通常在检测作业中主要通过试块制备，模拟地铁隧道衬砌混凝 土应用环境，通过干，湿环境交替实验，以及融入腐蚀性化学组分溶 液的方式，进行试块的抗压强度，以及其静荷载力检测。之后基于检 测数据，结合设计数据，安全要求，进行地铁隧道衬砌混凝土结构质 量的评估，最终达到合理提升工程施工质量，保障工程实际应用效果 的目的。 2.2超声波检测技术

超声波检测技术在地铁隧道衬砌混凝土结构检测试验中的应用， 为常用的一种无损检测技术。其技术在实际应用中，主要通过架设超 声波发射装置，信号接收装置，天线装置，以及架构数据处理系统的 方式，进行地铁隧道衬砌混凝土结构的检测试验作业。检测作业中结 合系统接收数据，以及软件绘图曲线，分析地铁隧道衬砌混凝土结构 的质量现状，最终达到合理评估衬砌混凝土结构质量，优化结构维护 保养技术，提升结构应用寿命，以及保障地铁隧道应用安全性的目的。 2.3回弹法检测技术

回弹法检测技术在实施中，通过弹簧驱动的重锤，结合弹击杆弹击混凝土表面的方式，基于重锤的反弹距离，以及回弹值进行工程结 构强度的计算及评估。具体作业中通过大面积的回弹测定作业实施， 进行衬砌混凝土结构面的结构质量评估及检测。其技术在实际应用中具备工艺简单，测定数据准确的优势，但同时受限于设备装置单位作 业中的检测面积，其技术在实际应用中的应用效率较低。 2.4超声- 回弹综合法

地铁隧道衬砌混凝土结构施工中，因结构设计较为复杂，单一技术的应用无法全面有效的评估结构施工应用质量。因此应用超声 - 回弹综合法，进行衬砌混凝土结构的试验检测作

业，也为常用的一种检 测技术。超声 - 回弹综合法的应用即为结合超声波检测技术，以及回弹法检测技术，进行的地铁隧道衬砌混凝土质量检测实验作业。实际 检测试验中通过综合检测数据的分析，达到合理评估区域结构质量现状的效果。 3地铁隧道衬砌混凝土及检测试验研究 3.1试验准备

①试验材料。根据相关规范规定，选取合理的试验材料。具体如下： 水泥：选取强度等级为 42.5 的 C30/C35 普通硅酸盐水泥； 细骨料：中砂，2.6 为细度模数；

粗骨料：5—10mm 粒径的连续级配石灰岩碎石； 水：一般自来水；

外加剂/ 掺合料：JC-2 早强高效减水剂、粉煤灰、DM-F 速凝剂； 化学试剂：MgCI2； 配合比设计：C30 水泥：砂：石：水 =312：889：964：180 C35 水泥： 砂：石：水=408：896：896：200

外加剂/ 掺合料设计：C30 水泥添加 5.90kg/m3JC-2 减水剂、55 kg/m3 粉煤灰；C35 水泥添加 16.32kg/m3DM-F 速凝剂。

②测试仪器。本文主要选取万能压力试验机、ZC3-A 型回弹仪、NM-4A 型非金属超声波检测仪。 3.2 试验方式

①干湿交替加速腐蚀试验。本试验选取试件 30 组，共 90 块，尺寸为 100x100x100mm。成型后，可将试件在 18 到 22℃的氢氧化钙饱和溶液（不流动）内进行放置及完成 28 天养护。随后进行干湿交替加

速腐蚀试验，具体流程如下：。由此可见，一个干湿交替循环时间为2 天。选取 MgCI2 溶液（浓度为 15%）作为腐蚀溶液，需进行 36 次循环试验， 相隔 4 次将一组试件取出，随后测试其抗压强度。MgCI2 腐蚀影响下， 为更加清晰地看出干湿交替循环中隧道衬砌混凝土随之产生的变化， 可选取 0、18、36 次进行观测。1-2 次循环后，试块表面颜色所有加重， 说明混凝土试件内部已经渗入 Cl-、Mg2+，且和混凝土产生反应；18次循环后，通过烘干箱作业后，表面逐步干燥，但试块逐渐析出盐结晶， 且表面孔隙也越来越大；36 次循环后，起砂问题产于混凝土表面，试件表面也不在具备光泽性、空洞也越来越大。但整体而言，试块还基本具备良好的整体性，也没有出现严重的表皮脱落问题。

②试验抗压强度分析。通过试验得出，8 次循环时试件强度变化小， 基本无改变。其主要原因在于 Mg2+ 和混凝土反应，产生 Mg(OH)2， 其溶性较差。在混凝土表面经该物质作用，形成相应保护膜，降低了MgCI2 侵蚀混凝土的速度。在腐蚀持续增加的过程中，逐步腐蚀保护膜， 最终消失，此时混凝土内的水化硅酸钙凝胶将 Mg2+ 转化为无黏结性能的 M-S-H，这种情况下，到完成 36 次循环后，将大大降低混凝土强度，严重损坏衬砌混凝土结构，最后所有试件强度都大幅度减小， 由此可见，于混凝土腐蚀而言，干湿交替腐蚀作用显著，破坏性强。

③超声—回弹综合法测强曲线。通过回归结果得出，四种回归公 式相关值如下表 1 所示。

根据相关规程规定，必须在 14% 以内控制地区测强曲线平均相对

标准差，则 12% 以内控制专用测强曲线相对标准差。通过上表 1 可见， 获取的超声 - 回弹规程中 22.9% 为其平均相对误差，24.44% 为相对标准差。相比规范规定值，该值多出许多，由此可见，隧道衬砌混凝土腐蚀后通过规范统一测强曲线检测强度并不合理。通过数据获取超声， 通过分析对比两种方法，即：回弹综合法回归、单参量回归，其中效果较佳的为综合法回归，其主要原因在于描述混凝土强度时，如选取单参量，即回弹值等，部分影响因素将出现过高、过低现象。基于此， 可通过综合法回归公式补偿单参量回归公式的相关性、平均相对误差等。理论研究表明，在测试精度方面，与单参量回归相比，综合法回归精度更高，与此试验结果一致。通过硫酸盐对隧道衬砌混凝土腐蚀的综合回归曲线可以得出，在高精度要求下，混凝土强度测试可选取多项式回归；但在操作便捷角度分析，可选取线性回归。 结语

针对结构复杂程序较高，检测要求较高的工程，通常采用超声 - 回弹综合法进行结构质量检测。其次在具体的检测技术选用中，检测 单位应基于工程结构的病害特点现状，进行相关检测试验技术的选用， 以此确保检测作业实施质量的合格性和有效性。 参考文献

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