7.3.3 射击法
射击法又名射钉法或贯入阻力法,其测试仪器是美国于1964年最早研制出来的。这种方法是用一个被称作温泽探针的射击装置,将一硬质合金钉打人混凝土中,根据钉的外露长度作为混凝土贯入阻力的度量并以此推算混凝土强度。钉的外露长度愈多,表明其混凝土强度愈高。这种方法在美国和加拿大应用相当普遍,主要用于测定混凝土早期强度发展情况,也适用于同一结构不同部位混凝土强度的相对比较。该法的优点是测量迅速简便,由于有一定的射入深度(20~70 mm),受混凝土表面状况及碳化层影响较小,但受混凝土粗骨料的影响十分明显。
1.基本原理
射击法检测混凝土强度是通过精确控制的动力将一根特制的钢钉射人混凝土中,根据贯入阻力推定其强度。由于被测试的混凝土在射钉的冲击作用下产生综合压缩、拉伸、剪切和摩擦等复杂应力状态,要在理论上建立贯入深度与混凝土强度的相关关系是很困难的,一般均借助于试验方法来确定。射击检测法的基本原理是:发射枪对准混凝土表面发射子弹,弹内火药燃烧释放出来的能量推动钢钉高速进入混凝土中,一部分能量消耗于射钉与混凝土之间的摩擦,另一部分能量由于混凝土受挤压、破碎而被消耗。子弹爆发的初始动能被全部吸收,因而阻止了射钉的回弹作用。如果发射枪引发的子弹初始动能固定,射钉的尺寸不变,则射钉贯入混凝土中的深度取决于混凝土的力学性质。因此测出钢钉外露部分的长度,即可确定混凝土的贯入阻力。通过试验,建立贯入阻力与混凝土强度的试验相关关系,便可据以推定混凝土强度。
2.主要设备及操作
射击法检测混凝土强度所用设备如下:
(1)发射枪,是引发火药实现射击的装置。火药燃烧后产生气体作用在活塞上,活塞推动射钉射击。
(2)子弹,与发射枪配套使用。按装药量不同分几种型号,应根据需要选用。
(3)射钉,是用泮火的合金钢制成的钉,尖端锋利,顶端平整并带有金属垫圈,便于量测和试验后拔出。钉身上带塑料垫圈,发射时起导向作用。
(4)其他辅助工具如钉锤、挠棍、游标卡尺等,以量测射人深度,将射进混凝土中的钢钉拔出。操作步骤如下:由发射管口将射钉装入,用送钉器推至发射管底部;拉出送弹器装上子弹,再推回原位;将发射枪对准预定的射击点,把钢钉射人混凝土中;然后用游标卡尺量出钢钉外露部分的长度。量测前应检查钢钉嵌入混凝土中的情况,嵌入不牢的应予废弃,再补充发射。最后利用混凝土抗压强度与射钉外露长度的相关关系式,计算混凝土强度。
超前地质预报针对断层地质条件,采用TSP203地质预报系统、红外线探测仪、地质雷达、超前钻孔探测及地质素描等综合地质预报技术,预测开挖工作面前方一定范围内的工程地质。由地质预报队具体负责超前地质预报工作,主要资源配置:TSP203超前预报仪,SIR-3000型地质雷达,红外探水仪,DTS-1型防爆音频电穿透仪,KSY-1型钻孔窥视仪,GLP150型全液压钻机(超前水平地质钻机),超前地质预报的重点内容:预测开挖面前方地质情况,围岩整体性、断层、软弱围岩破碎带在前方的位置和对施工的影响,地下水活动情况等。地质预报计划断层施工过程中必须将超前地质预报纳入施工工序管理,做到先探测、后施工,不探测不施工。实施计划总的思路是:长期预报和短期预报相结合,采用TSP203超前地质预报系统进行长距离宏观控制,红外探水连续实施,地质雷达进一步强化、补充和验证,加大超前水平钻探和孔内数码成像的力度,加强常规地质综合分析,根据地质预报结果,经专业人员进行分析研究后,拟定相应对策以指导施工。多管齐下,力争把断层发生地质灾害的概率降至最低。中长距离预报对已揭露出的岩层进行地质素描(观察岩石的矿物成分及其含量,结构构造特征和特殊标志),给予准确定名,测量岩层产状和厚度。TSP203技术对开挖面围岩级别、岩性、围岩风化变质情况,地质素描在每次开挖地下水等情况进行观察和测定后,绘制地质数码相机等简单后进行素描图,通过对洞内围岩地质特征变化分析,工具推测开挖面前方地质情况。每隔100 m用TSP203超前预报重点探查规模较大的破碎带、裂隙发育带等。探测一次仪重点进行隧道周边的地质体探测,查找破碎带及其他不良地质体,防止开挖通过后,每隔30~40 m内测质雷达隧道顶板、底板及侧壁出现灾害性的突水突泥。根据构造探测结果,趋近不良地质体和地质异常体时,利用便携式红外线探水仪进行含水构造探测。将该岩层与地表实测地层剖面图和地层柱状图相比,确定其在地表地层(岩层)层序中的位置和层位。依据实测地层剖面图和地层柱状图的岩层层序,结合TSP探测成果,反复比较分析,最终推断出掌子面前方一定范围内即将出现的不良地质在区域内中的位置和规模。施工过程中,每次爆破后由地质工程师进行地质素描,内容包括正面及侧面稳定状态、岩层产状、岩性风化程度、节理裂隙发育程度(产状、间距、长度、充填物、数量)、喷射混凝土开裂、掉块现象、涌水情况、水质情况、水的影响、不良气体浓度等。同时定期对地表水文环境进行观测和监测记录,及时了解施工对地表水的影响,确定施工控制措施,最终做出掌子面地质和洞身地质展示图。及时对洞内涌水进行水质分析和试验,提交分析和试验结果,对影响结构的水质提出处理意见,上报技术部门,以利采取有效的防护措施。