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JM3标技术方案完整001
乐昌至广州高速公路项目
隧道锚杆无损检测
(第JM3合同段)
技
术
方
案
中铁西北科学研究院有限公司
乐昌至广州高速公路第JM3合同段项目经理部
二○一○年十一月三十日
1工程概况
1.1项目概况
广乐高速公路起点于乐昌小塘,经韶关、英德、清远,止于广州花都区的花东镇。
本项目概算总金额为333.42亿元。
全线建安费约为237.84亿元。
主线推荐方案路线全长264.7km(不含扩建段),扩建段约5.48km,连接线约34km。
桥梁全长74821m/239座,其中特大桥19602/13座,大桥51864m/159座,中桥2351m/36座,小桥1004m/31座;隧道全长37317m/32座,其中特长隧道11402m/3座,长隧道13681m/10座,中隧道3928m/6座,短隧道3356m/13,桥隧比例36.90%。
1.2项目技术标准
本项目主线按6车道高速公路标准修建,设计车速120km/h,路基宽度34.5m,韶赣南、北连接线按4车道高速公路标准修建,设计车速100km/h,路基宽度26.0m,京港澳(扩建段)按8车道高速公路标准扩建,设计车速100km/h,路基宽度41.0m。
各项技术指标按交通部颁布的《公路工程技术标准》(JTGB01-2003)执行。
1.3项目工期及检测内容
根据本项目工作开展的实际情况,本项目的工期初步安排如下:
(1)前期准备
前期准备工作包括工程可行性研究、初步设计、施工图设计、工程招标,自2008年2月至2009年12月,计划工期22个月。
(2)建设期
广乐高速公路坪石至樟市段建设计划为2009年12月底至2012年12月底,建设工期3年。
韶赣高速公路北连接线和南连接线拟于2011年1月初开工,2012年12月交工,工期24个月。
广乐高速公路樟市至花东段建设计划为2010年4月底至2012年12月底,建设工期32个月。
最终以实际工期为准。
本项目隧道双洞全长37317m/32座,其中特长隧道11402m/3座,长隧道13681m/10座,中隧道3928m/6座,短隧道3356m/13座。
本标段隧道锚杆无损检测主要工程内容涉及如下表所列的9处隧道:
序号
隧道名称
主要岩性
隧道起讫桩号
隧道全长(m)
设计锚杆数量(根)
抽检锚杆数量(根)
1
沙口隧道
石灰岩
ZK140+465~ZK141+043
578
21070
632
YK140+415~YK141+040
625
2
茶山隧道
灰岩
ZK155+535~ZK155+793
258
37536
1126
YK155+538~YK155+797
259
3
中山顶隧道
灰岩
ZK166+332~ZK167+535
1203
80558
2417
YK166+385~YK167+530
1145
4
大拉山隧道
砂岩、花岗岩
ZK179+725~ZK181+560
1835
128002
3840
YK179+750~YK181+580
1830
5
连江口隧道
花岗岩
ZK191+270~ZK193+535
2265
145883
4377
YK191+255~YK193+423
2168
6
林屋隧道
花岗岩
ZK223+802.5~ZK224+678
875.5
60309
1809
YK223+800~YK224+680
880
7
银盏1#隧道
花岗岩
ZK246+651~ZK248+081
1430
101876
3056
YK246+626~YK248+091
1465
8
银盏2#隧道
花岗岩
ZK248+156~ZK248+345
189
10548
316
YK248+176~YK248+376
200
9
花山隧道
花岗岩
ZK257+956~ZK259+726
1770
116384
3492
YK257+966~YK259+736
1770
主要工作内容为:
对以上隧道中施工的工程锚杆按照3%的比例进行无损检测抽检,及时给业主和施工方反馈检测成果,配合业主参与技术、质量管理。
对于检测成果中长度不合格的锚杆,在业主主持下,要求施工单位补打并注浆,并报我方重新检测;对于检测成果中注浆不合格的锚杆,我方要求施工单位必须重新注浆,如不能再注浆,则须补打锚杆,并报我方重新检测。
在检测过程中,可根据工程的实际情况及技术规范要求,向业主提出适当增减检测工作量及修改检测工作意见,并办理变更手续。
2检测依据
1)《公路工程技术标准》(JTG-B01-2003);
2)《锚杆喷射混凝土支护技术规范》(GB50086-2001)
3)《水利水电工程物探规程》(SL326-2005)
4)《锚杆锚固质量无损检测质量技术规程》(JGJ/T182-2009)
5)《公路路基设计规范》(JTGD30-2004);
6)《公路路基施工技术规范》(JTGF10-2006);
7)《公路工程地质勘察规范》(JTJ064-98)
8)《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002);
9)《建筑变形测量规程》(JGJ/T8-2007);
10)《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001);
11)《工程勘察设计收费标准》(2002版);
12)《工程测量规范》(GB50026-2007)。
13)《公路隧道施工技术规范》JTGF60-2009
14)《公路勘测规范》JTJ061-2007
15)《公路工程抗震设计规范》JTJ004-89
16)《公路工程地质勘察规范》JTJ064-98
3现场组织机构
3.1项目机构设置
图1试验室组织机构框图
该检测项目设综合办公室、组织协调部、无损检测一室、无损检测二室、后勤保障部、资料文整室等6个主要工作室。
在检测试验主任的统一管理,主动服务、高效运转、跟踪服务现场及时检测服务。
认真整理分析数据,及时提交检测报告。
试验室组织机构框图见图1所示。
组织协调部专门负责协调业主、监理、施工单位、设计单位在检测业务上的工作协调。
3.2检测人员岗位职责
3.2.1试验室主任岗位职责
①负责贯彻执行国家、广东省高指、广乐高速公路有限责任公司发布的有关检测工作的方针、政策、法规以及各项规定,并组织制定相应的实施措施。
②负责检测项目部的政治思想,行政事务管理,安全生产,技术资料的审核,文件技术报告的审查等管理工作,制定、安排检测工作计划,并定期检查总结。
③组织建立健全质量管理体系和保证体系,确保试验结果公正、科学、准确地进行。
④督促、检查各部门岗位责任制执行情况,考核各类人员的工作业绩。
⑤组织开展检测活动全过程的监督与控制,对违反技术操作规定的活动进行纠正。
⑥授权签发检测报告和解释检测结果。
⑦对检测项目部的全部技术活动的正确性和有效性负总责。
3.2.2试验室技术负责人、质量负责人岗位职责
①主持检测项目部检测技术管理工作。
②协助主任负责检测工作的质量、技术管理,审批签发检测成果报告,解决检测工作中出现的技术难题。
③负责仪器设备的计量管理,编制和实施仪器设备的检定计划,组织新购置仪器设备的验收与检定工作。
④负责资料管理,收集有关产品质量检测的技术政策、法令、法规、标准;组织检测技术资料的整理、造册、归档保管工作。
⑤协助主任做好检测人员技术业务培训、考核以及质量教育。
⑥拟定检测项目部技术发展规划,负责收集、汇编有关测试技术标准、规范和科技情报资料,安排新技术推广。
⑦委托单位或施工单位对检测结果有异议或提出申诉时,应负责组织该专业室和检测人员对测试方法、原始数据、检测报告等进行检查,并编写处理报告。
⑧协助主任筹备和组织有关专业会议,处理日常技术协作和咨询问题。
3.2.3试验室专业科室负责人岗位职责
①严格遵守检测项目部的各项规章制度,坚持原则,忠于职责,对所承担的检测工作的质量负责。
②凡参加检测工作的人员(包括工程师、助理工程师、检测人员、检测辅助人员)必须经过专业培训,经质检部门和主管技术部门组织考核合格后,持合格(上岗)证方准上岗。
③严格执行操作规程、试验、检测标准、规范或经批准的检测方法、细则;正确填写原始记录,确保检验数据准确可靠。
④学习掌握本专业检测技术、误差理论、数据处理、质量监控及计算法规等知识。
⑤提交准确、可靠公正检测报告。
⑥正确使用检测仪器设备,了解工作原理及仪器设备性能,精心维护保养,及时填写使用纪录。
⑦检测人员必须接受质量考核,认真听取评审意见和对测试资料的质量评价。
⑧服从工作安排,严格遵守检测人员纪律,廉洁奉公、不徇私情,做到安全生产、文明生产。
3.2.4检测人员岗位职责
①凡参加检测工作的人员必须经过专业培训,经质检部门和主管技术部门组织考核合格者,持合格(上岗)证方准上岗。
②对所承担的检测工作质量负责。
③严格执行操作规程、检测标准、规范或经批准的检验方法、细则;正确填写原始记录,确保检验数据准确可靠。
④学习掌握本专业检测技术、误差理论、数据处理、质量监控及计算法规等知识。
正确使用检测仪器设备和计量器皿,了解工作原始记录及机构性能,精心维护保养,及时填写使用纪录。
⑤严格遵守检测项目部的各项规章制度,坚持原则,忠于职责,提出准确、可靠、公正的检验报告。
⑥接受检测质量考核,认真听取评审意见和对作出的测试资料的质量评价。
⑦服从工作安排,严格遵守检测人员纪律,廉洁奉公、不徇私情,做到安全生产、文明生产。
3.3现场管理的信息管理目标
严格认真按照检测服务委托合同和施工承包合同的的规定,“以数据为准、以文字为据”、按期送报各种表格和报告,认真负责地做好检测的各项记录工作,并利用计算机辅助管理系统进行各种文字的处理工作,确保交工和竣工验收检测资料能及时、准确地提供给业主。
3.4现场管理的组织协调工作
组织协调工作是检测服务工作中十分重要的工作内容之一,也是在现场组织管理中的一项重要工作,其目的在于协调参与项目实施有关各方的工作关系,统一认识,按照施工合同、监理合同及检测服务合同的要求,四方共同携手,努力完成工程项目的目标任务。
我们将从理顺检测单位的内部人员的关系、监理人与业主的关系、监理与承包人的关系方面入手,进行组织协调工作,确保工程顺利进行。
4检测人员、仪器设备的配备及进场时间安排
4.1拟派驻本项目的主要检测人员
本工程共投入检测工程师合计10人,其中试验室主任1名、技术负责人兼质量负责人1名;检测员6名;检测辅助人员2名。
人员中高级职称1名、中级职称3名、初级职称6名。
人员详细情况见表1所示。
表1检测人员表
4.2拟投入本项目的主要仪器设备
表2拟投入本工程的办公设备一览表
序号
名称
规格、型号
单位
数量
性能状态
备注
1
锚杆质量检测仪
JL-MG(C)
台
5
良好
2
计算机
IBMT60T61
台
3
良好
3
复印机
SHAPRAR-2818
台
1
良好
4
传真机
松下/HP3015
台
2
良好
5
打印机
SHAPLaserJet5100
台
2
全新
6
电话
松下
台
2
良好
7
数码相机
SonyT700
台
3
良好
8
闽K/08315
江铃皮卡
台
1
良好
9
粤L/M6364
猎豹
台
1
良好
10
闽K/07375
三菱欧蓝德
台
1
良好
4.3人员及仪器设备进场时间安排
为保证试验顺利进行,在签订合同后首批人员进场及全部设备5日内组织进场。
后勤保障等内容完善后,其余人员在合同签订后15日内进场。
同时人员、设备保证在开工前10日内进场,以免影响施工进度。
5检测方案及方法
5.1检测指导思想和主要目标
1)检测指导思想
本锚杆无损检测检测任务的整个过程中,将以“以数据为准、以文字为据”、“公正诚信、科学管理、严格监督、热情服务”作为检测工作的指导思想。
检测工作是以动态控制为运行机制,需要健全的组织管理机构和人员配备,完善的管理制度,规范化的检测工作程序,先进的工作手段,良好的企业信誉和一丝不苟的工作作风。
应按照检测服务委托合同的规定站在公正的立场上,对工程项目进行全面的监督和管理。
根据我国检测及监理行业的文件法规和业主、监理与承包商之间的施工承包合同文件,监督和证实承包人员是否严格按合同要求履行合同,对项目进行工程质量检测及组织协调工作。
2)检测主要目标
检测服务工作的主要目标是在检测工作中争创一流,为业主提供优良的服务,保证广乐高速公路隧道锚杆无损检测工程质量。
要严格控制工程质量,保证投资效益。
按检测服务合同要求充分行使检测的权利和履行应尽的义务,使施工检测服务工作规范化、程序化、科学化、法制化。
施工检测服务工作的具体目标包括质量目标、信息管理目标及组织协调工作等。
5.2检测设备
JL-MG(C)锚杆质量检测仪采用超声波无损检测技术,是锚杆质量检测的专用仪器。
该产品的生产厂家也是《锚杆锚固质量无损检测质量技术规程》的参编单位之一,我公司在与其合作期间,曾主要为该产品应用研究场地,并提出了一些改进意见及方案。
该产品属于全智能化检测仪,不仅可以检测锚杆的长度、锚固的位置、锚固的质量缺陷及大小和位置,而且还可以检测锚杆锚固的相对密实度。
图1龙长高速公路边坡锚杆锚固质量现场检测
5.3检测原理
在隧道内锚杆、混凝土砂浆和围岩组成的系统中,密室状态下的锚固剂凝固后,密实度与锚杆杆体的密实度十分相近,在锚杆孔中,其与锚杆杆体紧密握裹,可近似为一个组合杆体。
主要检测有两个指标一是锚杆长度检测,二是锚杆的灌浆整体质量
锚杆无损检测的原理是在杆段发射震源产生的弹性波,沿着锚杆传播并向锚杆周围辐射能量,检波器检测到反射回波,并由检测仪对信号进行分析与存储。
反射信号的能量强度和到达时间取决于锚杆周围或端部的灌浆状况。
通过对信号进行处理和分析,可以确定锚杆长度以及灌浆的整体质量。
1)锚杆长度或缺陷位置检测结果分析
从实测的时域曲线中可以算出锚杆长度或缺陷位置
L=Ct/2
(1)
式中,C为纵波在锚杆体系中的平均波速;t为从激振开始到反射波至锚杆顶所需时间。
图2锚杆无损检测示意图
图3锚杆长度检测计算实例图
根据《锚杆锚固质量无损检测质量技术规程》要求缺陷判断及缺陷位置计算应符合下列要求:
①时间域缺陷反射波信号到达时间应小于杆底反射时间;若缺陷反射波信号的相应与锚杆入射波信号相反,二次反射信号的相应与入射波信号相同,依次交替出现,则缺陷界面的波阻抗差值为正;若各次缺陷反射波信号均与杆端入射波相同,则缺陷界面的波主抗差值为负。
②频率域缺陷频差值应大于杆底差值。
③锚杆缺陷反射信号识别可采用时域反射波法,幅频域频差值等。
④缺陷反射波信号与杆端入射首波信号的时间差即为缺陷反射时间差,若同一缺陷有多次反射信号,则应取各次缺陷反射时差的平均值。
⑤缺陷位置应按下列公式计算:
(2)
2)锚杆灌浆的整体质量检测结果分析
当砂浆浇灌不均匀、不密实时,则在砂浆中出现空隙,在空隙处呈现出强的波阻抗差异,反射波能量大大增强。
通过分析反射波与入射波之间的能量关系,可以判断出锚杆、锚固系统的密实程度。
锚固密实度可根据下式按长度比例估算
D=100%×(Lr-LX)/Lr(3)
式中:
D-锚固密实度;Lr-锚杆入岩深度;LX-锚固不密实段长度;
5.4锚杆模拟试验
根据《锚杆锚固质量无损检测质量技术规程》(JGJ/T182-2009)规定,在进行锚杆无损检测前应按规程附录A的规定进行锚杆的模拟试验。
标准锚杆试验主要用于考核检测单位的锚杆无损检测能力与水平,修正计算参数;锚杆模拟试验最主要作用是制作检测图谱,辅助评判锚杆锚固质量;还应计算每根试验标准锚杆的杆体波速、杆系波速,并计算杆体波速平均值、杆系波速平均值和杆系能量修正系数。
1)锚杆的室内试验是利用内径与锚杆孔径相同的PVC或PE管,模拟各类常规锚杆施工缺陷制作锚杆模型,进行锚杆无损检测试验,试验结束后将PVC或PE管剖开,与测试结果进行对比验证。
现场锚杆的模拟试验是针对不同的围岩条件,模拟各类常规锚杆施工缺陷制作现场锚杆模型,在现场进行无损检测试验,以验证测试结果。
分析不同围岩条件对检测波形及评判标准的影响。
2)锚杆模拟试验方案宜包含以下内容:
工程概况、试验依据、检测设备和检测方法、试验内容、试验进度安排、试验锚杆设计与制作、预期检测成果。
检测单位在检测完成后,开挖验证前均应编写提交检测报告,内容包含:
试验概况、试验依据、检测设备和方法、试验内容、试验进度情况、试验检测成果、试验检测与开挖对比验证分析及杆系波速、杆系能量修正系数、锚杆模拟试验检测波形图库等。
3)岩土特性及锚杆的长短、直径大小对锚杆无损检测波形均有一定影响,因此,应选择不同规格的锚杆和围岩条件进行锚杆模拟试验。
4)检测规模较大时,宜在锚杆模拟试验时选择多种测试设备或测试方法对统一组模型锚杆进行重复测试,为选择准确性高的检测设备和方法提供依据。
5)每组试验锚杆可设计为完全锚固密实(密实度100%)、中部锚固不密实(密实度90%、75%、50%)、孔底锚固密实孔口段锚固不密实(密实度90%、75%、50%)、孔口锚固段密实孔底锚固不密实(密实度90%、75%、50%)等模型,每种长度规格宜设计1组试验锚杆。
6)锚杆模拟试验模型制作应符合锚杆施工相关规程。
锚杆施工规范规定:
注浆锚杆的钻孔孔径,若采用“先注浆后安装锚杆”的程序施工,钻头直径应大于锚杆直径15mm以上;若采用“先安装锚杆后注浆”的程序施工,钻头直径应大于锚杆直径25mm以上,并均应满足施工详图要求。
7)锚杆安装可采用“先注浆后插杆”或“先插杆后注浆”的方法进行,但应根据锚杆的长度、方向及粘结材料性能进行综合选定,以确保锚固的密实度,保证锚杆工作的耐久性,水泥锚固剂张拉锚固应采用“先注浆后插杆”的施工工序,注浆材料(速凝和缓凝水泥锚固剂)应一次性完成,锚杆的架设和居中措施应按施工图纸要求进行。
8)锚杆安装时,应结合锚杆应力计、测力计的安装同步进行,并采取措施进行保护。
当锚杆孔渗水呈线流或遇软弱破碎带,应采用相应的处理措施。
在粘结材料凝固前,不得敲击、碰撞和拉拔锚杆。
9)现场模拟锚杆制作应与被检测工程锚杆的施工参数及工艺相同。
10)采用不同龄期进行检测是为了解不同龄期检测结果的差异性并选择最佳检测龄期,使得检测结果相对准确与可靠;改变激振方式、激振力、接收传感器类型和仪器参数是为选择符合工程锚杆特点的检测参数。
5.5检测流程
图4锚杆无损检测的流程示意图
5.6检测比例及检测不合格处理方法
本项目锚杆无损检测的比例根据招标文件要求工程量及依照设计图文件要求或规范要求的检测比例抽检。
检测不合格处理方法根据《锚杆锚固质量无损检测质量技术规程》(JGJ/T182-2009)规定:
当单项或单元工程抽检锚杆的不合格率大于10%时,应对未检测的锚杆进行加倍抽检。
图5出现不合格锚杆时处理流程图
5.7检测结果评定标准
根据《锚杆锚固质量无损检测质量技术规程》(JGJ/T182-2009)规范对锚杆无损检测结果评定的技术要求,具体如下:
1)对于锚杆长度不小于设计长度的95%,且不足长度不超过0.5m的锚杆,可评定锚杆长度合格。
2)锚杆锚杆密实度应按本规程标5.6.4的规定进行评定,并应符合下列规定:
当锚杆空浆部位集中在底部或浅部时,应降低一个等级;
当锚固密实度达到C级以上,且符合工程设计要求时,应评定锚固密实度合格;
3)单根锚杆锚固质量无损检测分级评判应按下表3进行;
4)单元或单项工程锚杆锚固质量全部达到Ⅲ级以上的应评定为合格。
表3单根锚杆锚固质量无损检测分级评判标准
锚固质量评级
评价标准
Ⅰ
密度为A级,且长度合格
Ⅱ
密度为B级,且长度合格
Ⅲ
密度为C级,且长度合格
Ⅳ
密度为D级,或长度不合格
表4锚固密实度评判标准
质量
等级
波形特征
时域信号特征
幅频信号特征
密实度度D
A
波形规则,呈指数快速衰减,持续时间短
2L/Cm时刻前无缺陷反射波,杆底反射波信号微弱或没有
呈单峰形态,或可见微弱的杆底谐振峰,其相邻差Δƒ=2L/Cm
≥90%
B
波形较规则,呈较快速衰减,持续时间较短
2L/Cm时刻前有较弱的缺陷反射波,或可见较清晰的杆底反射波
呈单峰或不对称的双峰形态。
或可见较弱的谐振峰其相邻差值Δƒ=2L/Cm
90%~80%
C
波形欠规则,呈逐步衰减或间歇衰减趋势形态,持续时间较长
2L/Cm时刻前可见明显的缺陷反射波或清晰的杆底反射波,但无杆底多次反射波
呈不对称多峰形态,可见谐振峰,其相邻频差Δƒ=2L/Cm
80%~75%
D
波形不规则,呈慢速衰减或间歇增强后衰减形态,持续时间较长
2L/Cm时刻前可见明显的缺陷反射波及多次反射波,或清晰的,多次杆底反射波信号
呈多峰形态,杆底谐振峰明显、连续或相邻频差Δƒ=2L/Cm
<75%
根据规范要求单根锚杆无
损检测质量评定表,如右图所
视。
表格包含内容要求:
检测
波形曲线、设计参数、检测参、
数、检测结论;检测工程名称、
位置、仪器型号、日期等基本
信息;以及现场检测人员、见
证人、校核人签字。
5.8检测报告编制及提交
5.8.1检测报告编制
检测数据要求当天整理及时分析,以加强对施工的指导与控制。
对不合格的锚杆要及时通知业主(24小时内),以便及时处理,控制施工质量。
锚杆检测成果主要以简报和期报,及总结报告的方式提交。
所有报告要有附表和部分附图,并作说明,每期报告8份。
5.8.2检测简报
一般情况一周提交一次,如特殊情况(发现较大质量问题等),按业主要求提交简报。
简报签订人有项目负责人、编制人、复核人、审核人。
简报需包含以下内容:
①工程项目及相关概况等
②检测资料分析
③检测成果汇总
④检测结论(根据要求附照片)
⑤附表,不合格(或特殊锚杆)锚杆附图及锚杆位置。
5.8.3检测总报
总报是在各期报的基础上总结汇编的,一般情况在项目结束时,总结汇编提交业主,也可阶段性提交,视要求而定。
5.8.4检测成果指导施工
对于施工单位对检测成果中不合格锚杆存在争议的情况,在业主主持下,我方将重检,或采取其他方法进行验证。
对不合格锚杆部位的其他锚杆,我方将补检或全检,控制施工整体质量。
对于检测成果中长度不合格的锚杆,在业主主持下,要求施工单位补打并注浆,并报我方检测;对于检测成果中注浆不合格的锚杆,我方要求施工单位必须重新注浆,如不能再注浆,则须补打锚杆,并报我方检测。
对检测中发现漏打,或不打的现象,在业主主持下,要求施工单位补打并注浆,并报我方检测。
以上是检测中常发现的质量问题,我方将及时上报建设单位,同时指导施工,以免再发生更大的施工质量问题和诱发安全问题,控制施工质量,安全施工。
另外,检测工作开展中,我方将定期进行检测成果的汇总和分析,评价各标段,各隧道的锚杆施工总体质量,指导后续工作。
5.9检测的注意事项
1)应通过锚杆模拟试验获得不同缺陷锚杆的波形,
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