1、 ICS 93.060 CCS P 28 35 福建省地方标准 DB35/T 20752022 公路隧道仰拱施工质量无损检测技术规程 Technical specification for nondestructive testing of highway tunnel invert construction quality2022-10-27 发布2023-01-27 实施福建省市场监督管理局发 布 DB35/T 20752022 I 目次 前言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 基本规定.2 5 检测设备.2 6 检测方法.4 7 数据处理.5 8 质量评
2、定及成果报告.7 附录 A（资料性）隧道仰拱质量无损检测测线布置.8 附录 B（资料性）隧道仰拱质量检测记录表.9 附录 C（资料性）仰拱质量检测三维成像步骤.10 附录 D（资料性）谱能比计算步骤.11 DB35/T 20752022 II 前言 本文件按照GB/T 1.12020标准化工作导则 第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由福建省高速公路建设总指挥部提出。本文件由福建省交通运输厅归口。本文件起草单位：福建省高速公路建设总指挥部、福建厦蓉高速公路漳龙段扩建工程有限公司、云南航天工程物探检测股份
3、有限公司。本文件主要起草人：曾祥锦、许晟、钟元庆、林志平、刘巍、张寒韬、苏兴矩、丘仁科、丘礼球、吴强、苏建坤、张维平、杨曦、范明外、游建峰、吴祖梁、肖益群、李军、张子永、李莉萍、谷玉梁、王军伟、王孝荣、林新忠、黄艺辉、王洪章、崔衍刚、王刚、张国宾。DB35/T 20752022 1 公路隧道仰拱施工质量无损检测技术规程 1 范围 本文件规定了公路隧道仰拱施工质量无损检测技术的基本规定、检测设备、检测方法、数据处理、质量评价及成果报告。本文件适用于福建省境内新建、改扩建公路隧道仰拱初期支护、仰拱二次衬砌、填充层施工质量地质雷达检测与评价，运营期仰拱质量检测可参考本文件。2 规范性引用文件 下列文
4、件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。JJG（交通）130 桥梁隧道结构用工程雷达 3 术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。3.1 隧道仰拱 tunnel invent 为改善隧道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。3.2 地质雷达法 ground penetrating radar method 利用电磁波反射原理，通过电磁波传播速度，反射波走时及波形特征，检测目标体空间位置与形态特征的一种方法。3.3 开挖深度 cutting de
5、pth 仰拱检测面测点高程至开挖面高程的差值。3.4 仰拱填充混凝土 invert packing concrete 仰拱衬砌顶面至检测面之间的填充的混凝土。3.5 介电常数 dielectric constant 物质在外加电场作用下储存极化电荷的能力，是一个点上电位移和电场强度的比值。3.6 相对介电常数 relative dielectric constant 介质相对于真空的介电常数（介质介电常数和真空中的介电常数的比值）。DB35/T 20752022 2 3.7 谱能分析法 spectral energy analysis method 根据介质在雷达回波信号中具有独特的共振频率响
6、应这一电磁属性，通过对物探信号不同共振频率的分析来识别目标介质，并计算出目标介质在频谱域中的谱能强度，通过三维建模，反演重构其探测目标体的几何结构方法。3.8 连续采集 continuous collection 检测过程天线在移动中采集数据，采集的数据在单位时间内是个定量。4 基本规定 4.1 一般规定 4.1.1 隧道仰拱质量无损检测前，宜收集下列资料：a)工程名称，建设、设计、监理、试验、检测、施工等单位名称；b)隧道仰拱检测里程、围岩级别、仰拱结构类型、仰拱支护类型、钢架及钢筋设计间距；c)混凝土浇筑、养护情况，浇筑日期；d)设计图纸、施工图、施工记录以及设计变更资料；e)监理巡视记录
7、等相关监理资料。4.1.2 检测前，检测单位要编制仰拱质量专项检测实施方案，方案内容应包含检测项目、指标、方法等。4.1.3 检测仪器设备应经检定/校准合格，并在有效期内使用。4.1.4 现场检测记录信息应真实、完整。现场检测记录表参见附录 A。4.2 检测项目 4.2.1 仰拱钢架空间位置（数量、间距）。4.2.2 仰拱填充混凝土内存在的缺陷类型及规模。4.2.3 仰拱开挖轮廓（换算为仰拱开挖深度）。4.3 检测要求 4.3.1 仰拱质量无损检测宜在仰拱填充混凝土强度达到 100%设计强度后进行。4.3.2 测线布设宜符合下列规定：a)按长度划分为单元测区，单元测区长度小于等于 50 m，测
8、区内测线按网格布置；b)以隧道中线为基线布置一条测线，左右两侧对称布置纵向测线（避开排水构造），测线间距宜按 2 m5 m 布设；横向测线与基线垂直，宜按 5 m 等间距布设（参见附录 A）；c)两车道隧道纵向测线布设不少于 3 条测线，三车道及三车道以上隧道纵向测线布设不少于 5条测线。4.3.3 宜采用测距轮方式采集，扫描道间距应小于 2 cm；仰拱质量检测有效深度应超过设计开挖深度1.0 m；数据采集时宜采集全频信号。5 检测设备 5.1 设备要求 5.1.1 隧道仰拱质量无损检测采用地质雷达法，由控制单元、天线、测距装置、处理软件等部分构成，DB35/T 20752022 3 最大测控
9、深度 5 m。5.1.2 地质雷达具有防尘、防潮、防震功能，使用时的环境温度与湿度应不影响地质雷达数据和性能为宜。5.1.3 地质雷达主机、天线性能与指标要求。a)地质雷达主机性能和技术指标应符合以下规定：1)具有信号叠加、滤波、点测与连测、手动与自动位置标记等功能；2)模数转换精度不小于 16 bit；3)最小采样间隔不大于 0.2 ns；4)具有自动和手动增益调节功能，增益点数不少于 3 个；5)信号最大叠加次数不少于 32 次；6)优先选用具有实时采样功能、无线功能的雷达。b)地质雷达采用屏蔽天线，天线性能和技术指标应符合以下规定：1)中心频率为 400 MHz900 MHz；2)中心频
10、率允许偏差为5%；3)天线频带范围不小于中心频率的 0.25 倍2 倍。5.1.4 处理软件技术要求：a)能够进行数据整理及工程雷达数据常规处理；b)应能进行对目标介质的谱能强度值计算；c)宜进行隧道仰拱三维建模和成像。5.2 检定/校准要求 5.2.1 地质雷达有下列情况之一时，应由计量检定机构按照 JJG（交通）130 进行校准：a)新仪器设备启用前；b)仪器设备维修后；c)超过校准有效期时；d)水平定位误差和深度测量误差超过 JJG（交通）130 要求的；e)设备使用、比对或期间核查中对性能有怀疑时；f)遭受严重撞击或其他损害的；g)使用过程中遭受过强磁场干扰的。5.2.2 地质雷达检定
11、周期应为一年。5.3 维护保养 5.3.1 地质雷达设备在具有下列情况之一时，应及时进行维护保养，且有相应的记录：a)长期在环境条件较差的地方使用；b)电缆线接口松动或破损时。5.3.2 地质雷达的维护保养应按下列分级进行：a)日常保养：仪器表面清洁，紧固易松动的螺丝和零件，检查运转是否正常，零部件是否完整；b)一级保养：内部清洁，检查有无异常情况（如声音、指示灯等），局部检查和调整；c)二级保养：检查设备的主体部分、主要组件，调整精确度，必要时更换易损部件。5.3.3 仪器设备使用完毕，应清除主机、电缆线、天线和承载支架表面的污垢、尘土。不使用时，应定期充电，检查使用性能，完成后装入仪器箱。
12、仪器箱应平放在干燥阴凉，远离强电磁干扰的位置。DB35/T 20752022 4 6 检测方法 6.1 目标介质标定 6.1.1 检测前应对目标介质的相对介电常数或电磁波速做现场标定。相对介电常数标定应符合下列要求。a)检测前结合隧道长度、合同段划分、填充物材料等因素对检测目标的介电常数或电磁波速做现场标定，每座隧道宜不小于 3 处，每处实测宜不小于 3 次，取平均值为该隧道的介电常数或电磁波速。对特长隧道，增加标定点数。b)标定方法包括：在已知厚度部位或材料与隧道相同的其他预制件上测量；钻孔实测。c)求取参数时应具备的条件：标定目标体的厚度不宜15 cm，且厚度已知；标定记录中反射信号的界面
13、应清晰、准确。d)标定结果按公式（1）或公式（2）计算：223.0dtr (1)式中：r相对介电常数；t双程旅行时间，单位为纳秒（ns）；d标定目标体厚度或距离，单位为米（m）。9102tdv (2)式中：r相对介电常数；v电磁波速，单位为米每秒（m/s）；t双程旅行时间，单位为纳秒（ns）；d标定目标体厚度或距离，单位为米（m）。测量时窗由公式（3）确定：3.02rdT (3)式中：T时窗长度，单位为纳秒（ns）；a时窗调整系数，一般取1.52.0。扫描样点数由公式（4）确定：3102KfTS (4)式中：S扫描样点数；T时窗长度，单位为纳秒（ns）；f天线中心频率，单位为兆赫（MHz）；D
14、B35/T 20752022 5 K系数，一般取610。增益设置应满足：使多数反射信号强度达到满度的60%70%；不出现反射信号削顶现象。6.1.2 电磁波波速的计算。电磁波波速的计算有以下几种方法。a)已知介质的相对介电常数，计算电磁波速可由公式（5）得出。rcv (5)式中：v电磁波速，单位为米每秒（m/s）；c电磁波在真空中的传播速度，取0.3 m/ns；v相对介电常数。b)利用已知目标体的埋深，由公式（2）计算电磁波速。6.2 现场检测 6.2.1 检测场地应满足下列要求：a)路面平整，提供测区内路面标高；b)路面无积水，无障碍物堆放；c)检测时禁止车辆行驶；d)无强电磁干扰；e)测区
15、内各测线每隔 5 m 至少有一个清晰的里程标记；f)照明良好。6.2.2 现场检测应满足下列要求：a)测距装置与采集界面显示里程须同步；b)测量时天线与地面密贴（空气耦合天线除外），采用连续采集方式，移动速度匀速，且不超过 1 m/s；c)现场检测做好记录，包括记录测区、标段、测线号、测量方向、测线的起始桩号、天线类型等，并随时记录可能对检测产生电磁影响的物体（如渗水、电缆、铁架等）及其位置，记录表参见附录 B；d)检测时实时校正天线中心所处的位置与实际桩号的误差，该误差20 cm；e)对钢支撑施作疏密分布（普查）作出量化判定，满足设计深度30 cm 范围内有效识别仰拱钢支撑数量；f)复核检测
16、数据是否有效，记录是否完整。7 数据处理 7.1 数据处理原则 7.1.1 数据处理前应对原始数据进行回放检验，数据记录完整、信号清晰、里程标记准确。7.1.2 宜采用谱能分析法等弱信号提取技术识别深部小目标信息，对钢架构件进行量化判定。7.1.3 数据解释前应进行首波位置调整、修正介电常数、滤波等基本处理。7.1.4 数据处理应符合下列要求：a)进行滤波处理时，合理设置参数，确保信号不失真；b)确保位置标记准确、无误。DB35/T 20752022 6 7.1.5 隧道仰拱质量检测结果宜采用三维成像形式直观呈现，三维成像步骤参考附录 C。7.2 数据处理流程 7.2.1 数据处理流程宜按照图
17、 1 所示进行。图1 数据处理流程图 7.2.2 仰拱填充混凝土密实度按公式（6）计算：=1 100%(6)式中：D填充混凝土密实度；L测线长度，单位为米（m）；L1不密实区测线长度，单位为米（m）。7.2.3 开挖深度合格率按公式（7）计算：=100%(7)式中：开挖深度合格率；n合格点数；N参与统计点数（不少于100点）。7.2.4 对信号数据进行整理，宜参见附录 D 给出的步骤计算目标介质在测区空间的谱能强度比值。7.2.5 宜通过三维建模软件重构隧道仰拱结构。7.2.6 钢架数量检测数据处理参考附录 D 数据处理过程。DB35/T 20752022 7 8 质量评定及成果报告 8.1
18、质量评定 8.1.1 隧道仰拱检测质量评定应参考 JTG F80/1 并满足表 1 要求。表1 隧道仰拱质量评价标准 序号 检测项 评价标准或允许偏差 1 钢架数量，间距 不少于设计值 2 开挖深度 不小于设计值 3 填充混凝土密实度 无空洞，无松散区 8.1.2 评定单元内仰拱开挖深度合格率不应低于 95%。8.1.3 评价单元内仰拱及仰拱填充混凝土密实度合格率不应低于95%，且连续不密实长度不应大于3 m。8.2 成果报告 8.2.1 隧道仰拱质量无损检测成果资料应包括下列内容：a)隧道仰拱质量检测实施方案；b)隧道仰拱质量检测报告。8.2.2 隧道仰拱质量检测报告应包含以下内容：a)项目
19、概况（任务来源、施工概况等）；b)检测内容与执行情况（检测目的、检测项目、方法、工作量、主要检测过程等）；c)检测依据；d)检测设备及雷达频响参数；e)结论与建议；f)相关检测附件。DB35/T 20752022 8 A A 附录A （资料性）隧道仰拱质量无损检测测线布置 隧道仰拱质量无损检测测线布置方式参见图A.1。检测前应对测线逐一进行编号，纵向测线以基线为0号、向左右两边依次对称按1、2、3n进行编号；横向测线以小里程起点为0号、向大里程方向依次按1、2、3、n进行编号。图A.1 测线布置示意图 DB35/T 20752022 9 B B 附录B （资料性）隧道仰拱质量检测记录表 隧道仰
20、拱质量检测记录表格式参见表B.1。表B.1 隧道仰拱质量检测记录表 检测单位名称 工程名称 合同段 隧道名称 检测里程 记录编号 主要仪器设备及编号 测线记录 测线示意图及采集信息 序号 文件 测线位置 起点 终点 备注 说明：1.表中备注栏记录该该测线现场干扰因素。2.天线中心频率:3.雷达仪器设置参数:时窗:采样点数:扫描速率:备注：检测：记录：日期：年月日 DB35/T 20752022 10 C C 附录C （资料性）仰拱质量检测三维成像步骤 C.1 读取、识别仰拱钢架设计深度30 cm 范围内雷达信号。C.2 计算该深度范围内各点金属介质的谱能强度比值，并绘制金属介质谱能强度比沿深度
21、变化曲线。C.3 重复以上步骤，对测区每条雷达扫描线均进行谱能强度比计算。C.4 根据各扫描线位置、测点深度信息，将谱能强度比数据进行三维建模，得到谱能强度比三维数据块。C.5 将三维数据块导入 3D 可视化软件，通过显示设置、调节，显现钢架位置、混凝土质量情况。C.6 可通过插值可视化处理，得到测区范围内目标介质三维空间成像结果进行解释评估。DB35/T 20752022 11 D D 附录D （资料性）谱能比计算步骤 D.1 对地质雷达天线进行介质响应频率标定，测定该天线对金属、水、空气的响应频率。D.2 读取地质雷达回波信号，确定短时傅里叶变换时间窗口宽度。D.3 对回波信号进行短时傅里叶变换，得到第一个窗口内信号的频谱图。D.4 按公式（D.1）计算当前道雷达数据不同深度位置的介质谱能比值：210fdASFd (D.1)式中：目标介质谱能比值；A目标响应频率范围内的能量；S全谱能强度；f目标介质响应频率；1、2 目标介质共振频响带宽；角频率。D.5 移动短时傅里叶变换时间窗口，重复以上步骤，获取目标介质不同深度谱能强度比值。D.6 绘制目标介质谱能强度比沿深度变化曲线。
