隧洞垫层施工质量检测研究

垫层施工是水利工程输水隧洞衬砌前进行的一道重要工序，垫层的作用是保护基础，起到找平、隔离和过度作用，垫层施工的质量会对隧洞衬砌质量存在一定影响，因此保证垫层施工质量满足设计要求至关重要，隧洞垫层施工在隧洞开挖、清基之后，隧洞多采用钻爆法开挖，钻爆法超挖情况比较普遍，超挖会增加垫层施工混凝土用量，进而增加施工成本，致使部分施工单位铤而走险对超挖区域违规回填废弃渣料，或者垫层施工前清基不彻底，对于此类问题除了加强事中控制外，事后控制也很重要，对垫层施工质量采取有效的方法进行检测必不可少。常用混凝土施工质量检测方法有回弹检测法和钻芯法，钻芯法直接从工程实体钻取芯样进行抗压强度检测，是一种直观、可靠、准确的方法，但对结构混凝土造成局部损伤，是一种半破损的现场检测手段，但此法对于垫层实体影响不大，因此多数情况采用钻芯法对垫层混凝土施工质量进行检测。钻芯法不仅适用混凝土抗压强度、抗冻和抗渗的检测，同时适用于清基效果检测、混凝土浇筑质量检测(是否存在软弱层)，以及质量举报方面的检测［1－3］。文章以辽宁省某重点输水工程为例，隧洞围岩设计岩性以中二叠世二长花岗岩为主，岩石微风化，夹少量弱风化，坚硬岩，节理裂隙较发育，岩石完整－完整性差，主要结构面产状起伏光滑－平直粗糙，微张裂隙充填岩屑，地下水活动呈渗滴水状局部成线型滴水。该工程底板垫层混凝土设计厚度为150mm，混凝土性能指标为C30W10F200［4］。针对隧洞垫层施工常见问题，本工程在垫层检测方面，采用φ100mm水钻、φ50mm干钻、φ200mm水钻等钻取的不同孔径芯样来检测隧洞混凝土垫层施工质量。

1垫层质量检测内容的确定

垫层质量主要常见问题，包括垫层混凝土抗压强度不合格、垫层厚度不合格、混凝土与基岩胶结状况差(清基不彻底或违规回填废渣)、混凝土浇筑质量不合格(存在软弱层)。从上述常见问题入手确定检测内容，检测方法是通过芯样抗压强度检测确定混凝土抗压强度等级，要求抗压强度达到30MPa以上;通过钻孔取芯检测确定混凝土与基岩胶结是否完好，清基是否彻底，是否存在软弱层;测量芯样长度判断垫层厚度是否达到设计厚度150mm。文章确定的垫层检测内容及相应采取的检测方法见表1。

2检测流程方法

确定了垫层施工质量检测内容，针对混凝土垫层可能出现的上述抗压强度不合格、清基不彻底和存在软弱层等质量问题，对垫层质量检测提出了下列一套检测流程方法，垫层检测方法流程见图1。第1步，主要是对垫层混凝土抗压强度进行检测。通过钻取芯样可已初步判断混凝土与基岩胶结状况。采用φ100mm水钻进行钻芯检测，钻孔深度到达基岩，判断垫层混凝土与基岩胶结状况，如胶结完好能取出完整芯样，则证明垫层混凝土与基岩结合完好，后续将芯样制作抗压试件，进行抗压强度检测确定混凝土强度等级，若因结合面情况复杂等因素影响无法完整取出芯样时，在将此芯样制作抗压试件进行抗压强度检测的同时，则需进行第二步检测。第2步，主要检测垫层混凝土与基岩胶结状况和混凝土浇筑质量。利用水钻检测混凝土与基岩胶结状况具有局限性，只有胶结完好时，才能得出合格的检测结果，当无法取出完整芯样时，多采用φ50mm干钻检测胶结状况。检测过程:在φ100mm水钻钻孔旁边，采用φ50mm干钻，要求钻孔深达到基岩面下10cm左右，干钻芯样连带钻筒取出后，用无齿锯进行纵向剖切。从剖开的钻筒可以看出混凝土与基岩的胶结状况和凝土的浇筑质量，若检测发现清基不彻底、存在软弱层，则需进行第三步检测。第3步，主要是检测垫层清基情况和软弱层厚度。采用φ200mm水钻在φ50mm干钻孔处进行大孔径水钻套打，取出钻芯后通过钻孔查看垫层底部清基情况，对清基判断仍有疑议可以进一步采用Ф200水钻扩大范围法检测;对软弱层厚度的检测，则利用φ200mm水钻钻芯深度达到基岩面，清理孔壁、排干积水后，结合钢尺测量同一位置的钻孔深度和芯样长度，两者之间的差值即为软弱层厚度。

3实例分析

3.1Ф100水钻检测法。垫层施工质量检测的抽样点是在同一时间同一批次浇筑区域内随机抽取1到3个点进行钻芯检测，抽样点数量根据代表区域大小适当增减，抽样点检测结果代表该区域的垫层施工质量。垫层混凝土抗压强度采用Ф100水钻进行检测，钻孔深度达到基岩，图2是某号洞现场抽检钻取的带有基岩的完整芯样，混凝土与基岩胶结完好，垫层浇筑厚度达到了150mm以上，证明该区域垫层施工前清基彻底，浇筑过程不存在软弱层，垫层浇筑厚度满足设计要求，后续将该芯样制作抗压试件进行抗压强度检测，确定混凝土抗压强度等级，抗压强度检测这里不再赘述，若强度达到30MPa，则证明该区域垫层施工质量合格，无需再进行下一步检测［5］。3.2Ф50干钻检测法若在3.1中因结合面情况复杂等因素影响无法。完整取出芯样时，则需进行第二步检测，即利用Ф50干钻进行检测，干钻芯样连带钻筒取出后，用无齿锯进行纵向剖切，图3是某号洞现场抽检钻取的干钻芯样，混凝土与基岩胶结差，两者之间存在40mm左右软弱层，垫层浇筑厚度140－180mm左右处是软弱层，垫层浇筑厚度未达到150mm及以上，证明该区域垫层浇筑前清基不彻底且存在软弱层，垫层浇筑厚度不满足设计要求。通过无齿锯剖切后测量软弱层厚度是粗略值，若需要更精确的结果需要进行第三步Ф200水钻检测。3.3Ф200水钻检测法。在3.2中利用Ф50干钻已经发现软弱层的存在，接着需要利用Ф200水钻在φ50mm干钻孔处进行大孔径水钻套打，然后结合钢尺量测软弱层厚度，通过测量钻孔孔壁十字分布的四个点位深度取其平均值S1，同时测量相对位置的芯样长度取平均值S2，设定软弱层厚度为R，则软弱层厚度R=S1－S2。对于3.2中检测发现疑似清基不彻底，通过查看Ф200水钻钻孔底部判断清基情况，若无法判断或存在异议，即采用Ф200钻孔相切方式进行了扩大范围检测，钻孔方案见图4，按1#－4#钻成矩形相邻孔。扩大范围检测多用于垫层施工过程违规回填非施工用回填物的验证检测，如回填块石、废渣等，是一种直观的检测方式，是前述检测方式检测结果的验证。图5是某号洞抛填石块的垫层，Ф200芯样底部存在不同类型且大小不一的岩块，初步判定该部位清基不彻底，或在浇筑前存在回填石块，此时需要用扩大范围检测法进一步确定检测结果。

4结论

文章根据工程实践经验总结了不同孔径芯样相结合综合判断垫层施工质量的一种流程方法。Ф100水钻钻取的芯样可用于混凝土抗压强度检测和混凝土与基岩胶结状况，仅限于胶结完好的判定;Ф50干钻钻取的芯样是对清基情况和软弱层有无的判定;Ф200水钻钻取的芯样可判定清基是否彻底和测量软弱层厚度;Ф200水钻扩大范围检测法可以直观的判定清基情况及违规回填废渣废石等情况，可用于对检测结果争议的最终判定。

参考文献:

［1］易善敏.水利工程中混凝土检测试验与质量控制措施［J］.水利技术监督，2019(02):9－10，39.

［2］汪剑斌.浅谈水利基本建设项目的工程质量检测与控制［J］.水利技术监督，2006(03):31－32.

［3］郑勇，谢为江，高江林.防渗墙原状芯样钻取研究［J］.水利规划与设计，2019(01):77－79

［4］师忠耀.加强水利工程施工项目管理的思考［J］.水利技术监督，2010(02):56－58.

［5］中华人民共和国住房和城乡建设部.GB50010－2010混凝土结构设计规范［S］，北京:中国建筑工业出版社.2010.

作者:郭雨明 单位:辽宁省水资源管理集团有限责任公司