引言
随着社会的发展，越来越多的城市采用盾构掘进管片铺设的方式推进地铁建设项目。施工过程中常会因为施工作业不当、地质环境复杂等原因造成管片破损、变形等病害，严重影响工程质量安全。对于使用中的隧道管片也会因为隧道长期缓慢沉降等原因，造成隧道变形、破损、渗漏等病害。针对上述病害，必须进行及时的加固处理，否则将可能带来质量安全事故。目前行业内普遍采用的加固方法主要有两种，一是采用钢环进行加固，二是采用新型复合型材进行加固。
1 加固方式优缺点
钢环加固方式是较传统的加固方式，施工工艺成熟稳定，且有相对成熟的检测方式进行关键节点的质量验收，但是该方法对现场条件要求较高，施工过程需大型机械设备进行吊运和安装，施工较笨拙，工期相对较长。
新型复合型材加固方式是近几年出来的加固方式，因毎榀型材质量相对较轻，现场施工作业不需要大型的机械设备，施工灵活便利，施工工期较短。目前，越来越多的地铁隧道管片加固项目采用该方式进行加固。但该方法施工工艺较新颖，暂没有较成熟的质量验收方法，其中关于型材腔体的灌浆质量控制是其中的难点之一，现考虑从灌浆工艺改善和现场检测两方面来控制。
2 灌浆工艺
工艺验证采用单腔体复合型材试件，单腔截面尺寸为42mm（宽）×62mm（高），外未敷纤维层，试件为C形，由三段拼接而成，直径5.9米，C形复合型材一端设有注浆孔，另一端设有出浆孔。试件在工厂内采用环向垂直安装的方式，最大限度模拟现场作业方式。
2.1顶部暂不设置排气孔
首次试验，暂未在C形构件顶部开设排气孔。
先进行材料和设备的准备，灌浆料采用高性能灌浆料，灌浆料强度不低于C50，灌浆设备采用小型灌浆机。拌浆前先对拌浆仓加水空转，使灌浆设备充分浸润，拌制时水灰比宜控制在0.4~0.5，根据构件尺寸进行拌浆量控制。对构件左右两端底部进行灌浆阀和出浆阀安装，将灌浆机灌浆孔道端头卡扣在灌浆阀内，出浆阀处引出一根透明管道出浆在灌浆仓内。灌浆时，严格控制灌浆压力，开始压力宜为0.1 MPa ~0.2MPa，对灌浆设备上的压力表要进行观察，避免出现欠压或者过压的情况。灌浆采用全孔一次性灌注，浆料从注浆孔内注入，将C形构件内空气排出，浆料从出浆孔排出到灌浆仓内，直至灌浆仓内出浆孔道附近不再有气泡冒出，继续循环灌浆不低于5分钟后结束，结束前先关闭出浆孔阀门，再关闭进浆孔阀门。
对此种灌浆工艺采用超声波检测密实性（灌浆完成约6h后）及切割验证（灌浆完成约12h后）。
此复合型材腔体灌浆件类似小型的钢管混凝土构件。硬化后的金属腔体浆料中如果存在不密实，超声波通过这种材料时，传播的声速将比灌浆密实区域小，能量衰减大，接收信号的频率下降，波形平缓甚至发生畸变，检测时可综合接收信号的声速、初至波幅度、波形和频率的变化来判定腔体中浆料的密实性情况。考虑到试件尺寸较小，且里面注入C50浆料，无粗骨料，故采用500kHz高频小直径超声探头测试，探头直径约10mm，具有更小缺陷的检出能力，超声设备采用ZBL-510非金属超声检测仪。
测试采用超声对测法，试件平均分成左右2个测区，左测区从底部注浆口起始，沿着圆弧间隔200mm布置一条测线，直至试件顶部，共布置30条测线；右测区从底部出浆口起始，沿着圆弧间隔200mm布置一条测线，直至试件顶部，共布置30条测线。每条测线在截面高度方向距上下边缘21mm各布置一个测点，共布置2个测点。现场检测情况见下图1。
对数据进行分析，60条测线上声速无明显大幅度变化，平均声速在1.8km/s~1.9km/s；波幅却存在明显异常变化，C形构件顶部区域波幅明显偏低，比其他区域波幅值低10dB~15dB，初步判断顶部区域灌浆存在不密实现象。
对构件进行切割验证，切割沿着超声测线进行。结果发现构件顶部区域灌浆不饱满，且有近三分之二的空腔无浆料，构件腰部及底部区域灌浆均饱满。结果表明该灌浆工艺下构件顶部存在大量气体未排出。
2.2顶部设置排气孔
根据上次试验结果，本次注浆前在构件顶部开设排气孔。排气孔大致构造如下：在构件顶部下侧预留一个直径约10mm~15mm的孔，配置一个匹配的插入装置，该装置可插入空腔内部至上侧内管壁约2mm，并配有可启闭的阀门。
灌浆流程参照上述流程，细节区别在于排气孔处阀门先关闭，待灌浆仓内出浆孔道附近不再有气泡冒出时，打开排气孔阀门，直至排气孔中浆料持续稳定的流出，关闭排气孔阀门，然后关闭出浆孔处阀门，最后关闭进浆孔处阀门。
采用同样的方法对该灌浆工艺进行超声波检测密实性及切割验证。
超声检测结果发现60条测线的波速、波幅等参数均无异常变化，平均声速在1.75km/s左右，波幅稳定在88dB左右。初步判断该构件灌浆整体上是密实的。
沿着超声测线进行切割验证，发现构件顶部、腰部及底部等各区域灌浆均密实饱满（典型照片见下图2）。结果表明该灌浆工艺可保证C形构件的灌浆质量。
图1 现场超声检测
图2 构件顶部灌浆质量
3 现场检测难点
关于现场检测，常规的超声对测法是不适用的，一是现场不具备对测的检测面，二是现场复合型材均外敷纤维层，纤维层对超声信号会有很强的干扰。切割验证属于破坏性检测，更是不适用于现场检测验收。随着隧道管片复合型材加固方式的普及，亟需一种或者几种检测方法来对复合型材灌浆质量进行检测验收。
4 现场检测思路
目前应用于混凝土内部质量无损检测的方法主要有雷达法、冲击回波法、弹性波CT法、超声法（相控阵超声成像法和常规超声法）、钻孔内窥法（微破损）等，结合复合型材的结构特点，建议可以从以下三种方法进行现场检测验证。
4.1相控阵超声成像法
该方法是一种单面反射超声波检测方法，不需要现场具备对测两面，且相控阵超声成像设备具有32或者更多平行通道数，可对混凝土内部进行3D实时成像。该方法对面状缺陷非常敏感，如果腔体内部灌浆不饱满将形成面状缺陷，设备检测时将会有强反射信号出现。需要验证的是复合型材外敷纤维层及榀榀组装间隙对设备信号采集的影响程度，如果不影响信号分析，将基本确定该方法可用于现场灌浆质量的检测验收。
4.2冲击回波法
该方法是一种单面反射弹性波检测方法，也不需要具备对测两面，该方法对面状缺陷也非常敏感。现场检测时，可在单榀构件中间布置测点，不会跨榀采集信号，所以不会受到榀榀组装间隙对采集信号的影响。唯一需要验证的是，复合型材外敷纤维层对采集信号的影响程度，如果不影响信号分析，将基本确定该方法可用于现场灌浆质量的检测验收。
4.3钻孔内窥法
该方法目前已使用于多地装配式建筑PC构件套筒连接的灌浆质量检测上，该方法检测结果直观可靠，已成为一种常用的验收方法。结合前面工艺验证，针对弧形构件灌浆来说，灌浆质量的薄弱部分主要集中在弧形构件顶部区域。检测时，可沿着弧形构件顶部排气孔道钻进，钻进2cm左右进行一次清灰，然后钻进到金属腔体内壁停止，再次清灰。分别采用内窥镜直视及侧视镜头进行观测，并拍照记录。如果灌浆不饱满需进行缺陷尺寸量测，并可采用钻进孔道进行补灌，直至补灌饱满。
5 结论
综上所述，在对灌浆质量的工艺控制及检测分析中，可得出如下结论：
1) 在灌浆工艺控制中，必须在复合型材弧形构件顶部开设排气孔，这样将大大提高弧形构件的整体灌浆质量；
2) 在弧形构件灌浆质量的现场检测中，建议采用相控阵超声成像法、冲击回波法及钻孔内窥法中的一种或者几种进行检测验证，其中钻孔内窥法适用性更强。
参考文献
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