一种混凝土质量监控施工方法

技术领域

本发明属于工程质量监控技术领域，具体涉及一种混凝土质量监控施工方法。

背景技术

随着国内基础设施的持续建设，长大隧道呈现快速发展的趋势，隧道施工标准的不断提高，对工程的质量要求也在不断提高。而隐蔽工程的混凝土质量监控越来越被广泛需求。国内对混凝土质量监控的主要技术手段为地质雷达检测方法，对专业地质雷达设备检测出来的结果均为雷达扫描频谱图，需专业人士具备专业能力经过认真的分析和比对，才能判断雷达混凝土质量的问题。运用传统的地质雷达检测监控混凝土质量的方法存在以下问题：

检测结果均为地质雷达扫描频谱图，需专业人士具备专业能力经过认真的分析和比对，推广性差；地质雷达检测在分析和比对过程中，会产生很多的延伸出来的各类数据，调阅，上报相当繁琐；涉及到分析、比对过程中要使用的各类专业的分析方法，判断方法，预测方法，风险评估方法等，工序时间长，更新不及时；传统的记录信息数据没有形成一整套完整的数据采集，数据归纳，数据整理，数据分析，数据预测，各个数据之间没有完全建立起任何关联关系和模型算法；传统的地质雷达检测法缺乏数据可视化展示功能，缺少监控、预警功能，没有工程质量可追溯的能力；传统的地质雷达检测法不具备实时智能监控、动态指导施工、节能增效的功能。

发明内容

本发明是为了解决现有问题的缺陷，提供一种混凝土质量监控施工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种混凝土质量监控施工方法，包括步骤：

针对待测建筑混凝土结构，通过数据采集设备进行待测混凝土结构的待测数据采集；其中，数据采集设备至少包括：雷达检测设备、取芯机设备、回弹仪及超声波仪器；

对采集的待测数据进行数据分析，根据分析结果，对待测混凝土结构衬砌厚度、衬砌背后回填密实度及衬砌内部钢架、钢筋位置分布三个指标进行判定；

依据判定结果对待测混凝土结构进行整改；其中，整改方式为回填注浆施工工艺或拆换施工工艺。

其中，在对采集的待测数据进行数据分析的步骤中，包括步骤：

原始数据回放检验，确保数据记录完整、信号清晰，里程标记准确，不合格的原始数据不得进行处理与解释；

调节零点，天线与混凝土表面非耦合面去掉，保证数据与实际深度相符；

归一化，由于现场检测难以将里程把控标准，将数据标准归一化或者局部归一化，保证数据能与现场里程相对应；

去除干扰，调节增益、背景的去除和选择性的滤波保证数据在不失真的情况下将待测建筑混凝土结构的内部情况如实反映出来。

其中，对待测混凝土结构衬砌厚度、衬砌背后回填密实度及衬砌内部钢架、钢筋位置分布三个指标进行判定的步骤中，包括步骤：

根据反射信号的强弱、频率变化及延伸情况对衬砌界面进行判定；

根据拱架位置、防水板层位线对衬砌厚度进行判定；

根据异常信号三振相明显程度对衬砌背后密实度进行判定；

根据月牙形状、小双曲线形状，呈白黑白明显反射信号情况对衬砌内部钢架、钢筋位置进行判定；

判定结果如下：

若信号幅度弱，没有界面反射信号，则判定为衬砌背后回填密实；若衬砌界面的强反射信号同相轴呈绕射弧形，且不连续，则判定为衬砌背后回填不密实；若衬砌界面反射信号强，三振相明显，存在强反射界面信号，两组信号之间具有时程差，则判定衬砌界面有空洞；若有分散的月牙形强反射信号，则判定为钢架位置，若有连续的小双曲线形强反射信号，则判定为钢筋位置。

其中，在对三个指标进行判定的步骤之后，包括步骤：

将判定结果传输至专家系统，专家系统结合判定结果和待测建筑混凝土结构的信息，确定整改方式。

其中，回填注浆施工工艺的整改方式包括步骤：

根据雷达资料及钻孔验证脱空范围，并用红油漆标识，验证衬砌厚度是否满足设计要求，若发现衬砌厚度不足，须在欠厚整治完成后再进行衬砌背后注浆；

注浆管与孔口管机械连接，注浆前应与每根预留孔口管进行试接，确保拌制的浆液能够在规定的时间内使用完，使注浆能够连续进行；

搭设脚手架，采用大功率电锤，配备长50～ 80厘米直径28mm～35mm的专用钻杆进行钻孔作业；

注浆前对注浆管路系统用1.5～2.0倍注浆终压进行吸水试验，检查管路系统能否耐压，有无漏水、机械设备是否正常，试运行20min后，进行注浆现场试验，确定注浆参数；试验及注浆过程中，做好注浆记录，并根据现场注浆实际情况，准确判断及时对浆液稠度做出调整；

二次衬砌混凝土强度达到设计强度的100%后进行注浆，当最高处注浆孔溢浆，封堵溢浆孔，逐渐加压注浆，注浆压力不大于0.2Mpa；当注浆压力达到设计终压0.2Mpa并稳定5min以上、吸浆量不吸浆时结束该孔注浆，注浆结束后应将灌浆管孔封堵密实，空洞较大时，添加纤维。

其中，注浆材料采用微膨胀水泥砂浆，水泥砂浆配合比采用0.8:1，并通过现场试验进行微调，配制好的浆液随拌随用。

其中，拆换施工工艺的整改方式包括步骤：

根据雷达资料及钻孔验证欠厚范围，并用红油漆标识；

拆换前，完成相邻段落的其他缺陷整治，在拆换段前后2m范围设置I20a钢架作为临时支护，钢架间距0.5m/榀；

采用简易台车作为操作平台，在操作平台上采用砂轮机沿已划分好的墨线切缝，切缝深度控制在衬砌厚度的2/3，衬砌混凝土采用风镐进行破除，拆除顺序为：从拱顶位置开始，依次向两侧拆除拱腰及边坡混凝土，拆衬砌混凝土时要跳槽拆除，每次拆除纵向拆除长度不得大于1m，严禁大段落连续进行拆除作业，拆除土工布与防水板时，土工布预留搭接长度不能小于40cm，防水板预留搭接长度不能小于30cm；

拆除旧的衬砌混凝土后，将新旧混凝土结合处凿毛并采用高压水冲洗干净，按设计要求恢复衬砌钢筋，新旧混凝土处增加双排钢钎，钢钎间距0.25m，并进行除锈处理，以保证新旧混凝土之间连接良好；

在拆除段两侧边墙径向设置一排Φ25砂浆锚杆，长4.0m，纵向间距1.0m；砂浆锚杆抗拔力达到设计要求后与衬砌楔形固定；

利用钢模台车灌注拆换衬砌混凝土，衬砌混凝土采用细石混凝土，混凝土强度等级比原设计提高一级；拆除段拱顶预埋的Φ50注浆波纹管，预埋不少于两根，衬砌混凝土浇筑完成后，检查衬砌厚度，待衬砌混凝土强度达到设计要求后，对衬砌背后空洞进行注浆回填密实，注浆要求确保衬砌与初支密贴。

其中，依据判定结果对待测混凝土结构进行整改的步骤之后，还包括对整改过程前后的三维化展示，针对地质雷达检测结果生成待测建筑混凝土结构3D影像，以第一人称视角观察，对待测建筑混凝土结构的质量情况一目了然，同时生成数据报表。

与现有技术相比，本发明提供的一种混凝土质量监控施工方法，包括步骤：针对待测建筑混凝土结构，通过数据采集设备进行待测混凝土结构的待测数据采集；对采集的待测数据进行数据分析，根据分析结果，对待测混凝土结构衬砌厚度、衬砌背后回填密实度及衬砌内部钢架、钢筋位置分布三个指标进行判定；依据判定结果对待测混凝土结构进行整改。通过本发明，能够将各类零散、毫无关联的数据进行系统的整理分析，判断安全风险，实现地质雷达检测法实时智能监控、动态指导施工、节能增效的功能，从源头控制工程质量缺陷点的数量，减少工程质量缺陷点发生概率，减少工程项目后期修复的资金投入和人员投入。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1为本发明提供的一种混凝土质量监控施工方法的流程示意图；

图2为本发明提供的一种混凝土质量监控施工方法的逻辑示意图；

图3为本发明提供的一种混凝土质量监控施工方法中回填注浆施工工艺的逻辑示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

参阅图1和图2，本发明提供了一种混凝土质量监控施工方法，包括步骤：

针对待测建筑混凝土结构，通过数据采集设备进行待测混凝土结构的待测数据采集；其中，数据采集设备至少包括：雷达检测设备、取芯机设备、回弹仪及超声波仪器；

收集隧道地质资料、施工图、设计变更资料。进行现场调研，做好测量里程标记。检查雷达检测设备，取芯机设备，回弹仪，超声波仪器照明机具正常运转且保证足够的电量。检测时仪器提前校准、学习提高仪器检测精度方法，提高检测数据质量。

在满足检测深度前提下使用频率较高的天线、检测时增益调节多选几个点综合调节。

取芯时尽量选择受力较小的部位； 混凝土质量有代表性的部位； 钻孔中心距结构或构件边缘不宜小于150mm； 便于钻芯机安放与操作的部位；避开主筋、预埋件和管线的位置, 并尽量避开其他钢筋。

应用回弹回弹时应注意相邻两测区的间距应控制在2m以内；测区宜选在混凝土浇筑侧面, 使回弹仪处于水平状态检测； 测区宜选在构件的两个对称可测面上； 在构件的重要部位及薄弱部位必须布置测区；测区的面积不宜大于0. 04㎡；检测面应为混凝土表面, 并应干燥、清洁、平整。

超声波检测应注意 具有波形清晰、显示稳定的示波装置；声时最小分度值为0.1us；具有最小分度值为1dB 的信号幅度调整系统；接收放大器频响范围10kHz~500kHz, 总增益不小于80dB,接收灵敏度(信噪比3:1时)不大于50uV；电源电压波动范围在标称值±10%情况下能正常工作；连续正常工作时间不少于4h。

对采集的待测数据进行数据分析，根据分析结果，对待测混凝土结构衬砌厚度、衬砌背后回填密实度及衬砌内部钢架、钢筋位置分布三个指标进行判定；

数据处理与解释软件应使用正式认证的软件或经鉴定合格的软件。

数据处理应符合：确保位置标记准确、无误；确保信号不失真，有利于提高信噪比。

解释工作应符合以下要求：解释应在掌握测区内物性参数和衬砌结构的基础上，按由已知到未知和定性指导定量的原则进行；根据现场记录，分析可能存在的干扰体位置与雷达记录中异常的关系，准确区分有效异常与干扰异常；应准确读取双程旅行时的数据；解释结果和成果图件应符合衬砌质量检测要求。

依据判定结果对待测混凝土结构进行整改；其中，整改方式为回填注浆施工工艺或拆换施工工艺。

整改方式的实施流程如下：

编制依据→编制范围及目的→隧道质量缺陷的整治原则→隧道质量缺陷整治方案→隧道质量缺陷整治管理结构→劳动力及机具、设备配置→缺陷整治措施选用审批流程→质量措施→安全保证措施→环保、水保措施。

依据判定结果对待测混凝土结构进行整改的步骤之后，还包括对整改过程前后的三维化展示，针对地质雷达检测结果生成待测建筑混凝土结构3D影像，以第一人称视角观察，对待测建筑混凝土结构的质量情况一目了然，同时生成数据报表。

地质雷达检测的结果数据具备3D可视化展示，检测数据以打包形式导入后台，在编号的联动下应用程序代码的计算排列，将缺陷数据以立体成像方式准确的在银幕展示，从监测手段的数字化到数据呈现的数字化，全流程直观反映隧道质量。通过大数据的处理分析把在建隧道中的缺陷发展趋势形成立体柱状曲线图形，通过专业算法模型的设计，给工程质量进行评测，达到工程质量的严格把控，预测技术工艺质量走向；质量缺陷以数字区间划分等级，通过数据可追溯的，将各类零散，毫无关联的数据进行系统的整理分析，判断安全风险，通过沉淀的各类方法，将工程建设中的各类问题的发生概率，发生趋势做预系统智能判断将不同严重等级的信息以短信方式及时推送到公司、项目相关责任人。

其中，在对采集的待测数据进行数据分析的步骤中，包括步骤：

原始数据回放检验，确保数据记录完整、信号清晰，里程标记准确，不合格的原始数据不得进行处理与解释；

调节零点，天线与混凝土表面非耦合面去掉，保证数据与实际深度相符；

归一化，由于现场检测难以将里程把控标准，将数据标准归一化或者局部归一化，保证数据能与现场里程相对应；

去除干扰，调节增益、背景的去除和选择性的滤波保证数据在不失真的情况下将待测建筑混凝土结构的内部情况如实反映出来。

其中，对待测混凝土结构衬砌厚度、衬砌背后回填密实度及衬砌内部钢架、钢筋位置分布三个指标进行判定的步骤中，包括步骤：

根据反射信号的强弱、频率变化及延伸情况对衬砌界面进行判定；

根据拱架位置、防水板层位线对衬砌厚度进行判定；

根据异常信号三振相明显程度对衬砌背后密实度进行判定；

根据月牙形状、小双曲线形状，呈白黑白明显反射信号情况对衬砌内部钢架、钢筋位置进行判定；

判定结果如下：

若信号幅度弱，没有界面反射信号，则判定为衬砌背后回填密实；若衬砌界面的强反射信号同相轴呈绕射弧形，且不连续，则判定为衬砌背后回填不密实；若衬砌界面反射信号强，三振相明显，存在强反射界面信号，两组信号之间具有时程差，则判定衬砌界面有空洞；若有分散的月牙形强反射信号，则判定为钢架位置，若有连续的小双曲线形强反射信号，则判定为钢筋位置。

其中，在对三个指标进行判定的步骤之后，包括步骤：

将判定结果传输至专家系统，专家系统结合判定结果和待测建筑混凝土结构的信息，确定整改方式。

其中，回填注浆施工工艺的整改方式如图3所示，包括步骤：

根据雷达资料及钻孔验证脱空范围，并用红油漆标识，验证衬砌厚度是否满足设计要求，若发现衬砌厚度不足，须在欠厚整治完成后再进行衬砌背后注浆；

注浆管与孔口管机械连接，注浆前应与每根预留孔口管进行试接，确保拌制的浆液能够在规定的时间内使用完，使注浆能够连续进行；

搭设脚手架，采用大功率电锤，配备长50～ 80厘米直径28mm～35mm的专用钻杆进行钻孔作业；

注浆前对注浆管路系统用1.5～2.0倍注浆终压进行吸水试验，检查管路系统能否耐压，有无漏水、机械设备是否正常，试运行20min后，进行注浆现场试验，确定注浆参数；试验及注浆过程中，做好注浆记录，并根据现场注浆实际情况，准确判断及时对浆液稠度做出调整；

二次衬砌混凝土强度达到设计强度的100%后进行注浆，当最高处注浆孔溢浆，封堵溢浆孔，逐渐加压注浆，注浆压力不大于0.2Mpa；当注浆压力达到设计终压0.2Mpa并稳定5min以上、吸浆量不吸浆时结束该孔注浆，注浆结束后应将灌浆管孔封堵密实，空洞较大时，添加纤维。

其中，注浆材料采用微膨胀水泥砂浆，水泥砂浆配合比采用0.8:1，并通过现场试验进行微调，配制好的浆液随拌随用。

其中，拆换施工工艺的整改方式包括步骤：

根据雷达资料及钻孔验证欠厚范围，并用红油漆标识；

拆换前，完成相邻段落的其他缺陷整治，在拆换段前后2m范围设置I20a钢架作为临时支护，钢架间距0.5m/榀；

采用简易台车作为操作平台，在操作平台上采用砂轮机沿已划分好的墨线切缝，切缝深度控制在衬砌厚度的2/3，衬砌混凝土采用风镐进行破除，拆除顺序为：从拱顶位置开始，依次向两侧拆除拱腰及边坡混凝土，拆衬砌混凝土时要跳槽拆除，每次拆除纵向拆除长度不得大于1m，严禁大段落连续进行拆除作业，拆除土工布与防水板时，土工布预留搭接长度不能小于40cm，防水板预留搭接长度不能小于30cm；

拆除旧的衬砌混凝土后，将新旧混凝土结合处凿毛并采用高压水冲洗干净，按设计要求恢复衬砌钢筋，新旧混凝土处增加双排钢钎，钢钎间距0.25m，并进行除锈处理，以保证新旧混凝土之间连接良好；

在拆除段两侧边墙径向设置一排Φ25砂浆锚杆，长4.0m，纵向间距1.0m；砂浆锚杆抗拔力达到设计要求后与衬砌楔形固定；

利用钢模台车灌注拆换衬砌混凝土，衬砌混凝土采用细石混凝土，混凝土强度等级比原设计提高一级；拆除段拱顶预埋的Φ50注浆波纹管，预埋不少于两根，衬砌混凝土浇筑完成后，检查衬砌厚度，待衬砌混凝土强度达到设计要求后，对衬砌背后空洞进行注浆回填密实，注浆要求确保衬砌与初支密贴。

与现有技术相比，本发明提供的一种混凝土质量监控施工方法，包括步骤：针对待测建筑混凝土结构，通过数据采集设备进行待测混凝土结构的待测数据采集；对采集的待测数据进行数据分析，根据分析结果，对待测混凝土结构衬砌厚度、衬砌背后回填密实度及衬砌内部钢架、钢筋位置分布三个指标进行判定；依据判定结果对待测混凝土结构进行整改。通过本发明，能够将各类零散、毫无关联的数据进行系统的整理分析，判断安全风险，实现地质雷达检测法实时智能监控、动态指导施工、节能增效的功能，从源头控制工程质量缺陷点的数量，减少工程质量缺陷点发生概率，减少工程项目后期修复的资金投入和人员投入。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。