隧道衬砌裂损病害整治技术研究
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环球市场施工技术/高速铁路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施研究陈世国贵广铁路有限责任公司摘要:铁路隧道衬砌裂缝病害的形成主要是由于铁路最初建设时施工技术不合适、管理不完善、施工条件受限等原因造成的。
很多隧道衬砌施工完成以后,衬砌局部会产生裂缝。
铁路隧道衬砌裂缝病害的治理存在着治理环境复杂、治理难度大、施工时间段等问题。
以下将针对铁路隧道衬砌裂缝病害的有效方法进行分析。
在本文中,将就高速铁路隧道衬砌裂缝整治措施进行一定的研究与分析。
关键词:高速铁路;隧道衬砌;裂缝病害;整治措施引言隧道衬砌裂缝是施工中中经常出现的一类问题,当隧道衬砌发生裂缝时,衬砌截面承载面积会减小,对整个隧道的结构承载能力产生影响。
同裂缝问题的出现,也常常伴随着衬砌变形以及渗漏水问题,在引发多种病害的同时,对整个衬砌结构造成了更大的安全隐患,因此就需要积极的做好病害防治工作。
一、铁路隧道衬砌裂缝病害的成因及分布铁路隧道衬砌产生裂缝病害的主要原因就是铁路衬砌结构承受了不同程度或不均匀的围岩压力。
除此之外,还有衬砌背后存在空洞、衬砌拱部不够厚的原因。
当铁路隧道的衬砌初步产生裂缝时,随着衬砌裂缝分布情况的变化,会导致铁路隧道的衬砌发生变形,进而加剧铁路隧道衬砌发生裂缝病害。
通常铁路隧道覆土较深的衬砌位置上出现的裂缝数量、深度均比覆土较浅的衬砌位置的裂缝数量、深度要高,所以铁路隧道的拱腰部位是最频发衬砌裂缝的位置。
(一)因铁路隧道衬砌存在空洞而产生的裂缝及分布当铁路隧道衬砌的背后存在空洞时,因有空洞的部位会使隧道产生一种凸向围岩一侧的自由变形,隧道裂缝由此产生。
而且这种空洞的大小会影响裂缝的数量和深度。
空洞越大,衬砌结构发生形变的区域和程度就越大,所产生的裂缝数量就越多、深度也更深。
另外,值得一提的是,根据空洞所处的位置的不同,导致隧道衬砌产生裂缝的部位也就不一样。
隧道拱顶空洞除了会在裂缝的衬砌结构位置发生,还会在隧道左右两侧墙角发生。
在隧道右侧衬砌拱腰位置的空洞,在隧道右侧衬砌拱腰、隧道左侧墙角、过渡位置和隧道右侧仰拱等位置也会有裂缝。
浅谈隧道衬砌裂缝产生原因及整治措施摘要:随着我国交通工程建设的飞速发展,隧道工程施工技术日趋成熟,而隧道施工二次衬砌受昼夜温差大、温度应力等外界环境的影响,产生不同程度的裂缝,随着时间的增长及外界环境的不断变化,有的甚至由裂缝逐步变化为错台、裂损剥落、渗水等病害,严重危及隧道安全。
本文通过对部分高原高寒地区已完工隧道进行调查统计,对隧道二次衬砌裂缝产生的原因进行了分析整理,并制定出相应的整治措施以减少裂缝的危害。
关键词:衬砌裂缝;产生的原因;整治措施1、引言裂缝是隧道衬砌最常见的病害之一,一直以来都是隧道工程领域内技术攻关的难题,整治难度也相对较大。
衬砌裂缝往往是多种因素共同作用的结果,其对衬砌的危害程度也不一,严重的裂缝不仅危害衬砌的整体性和稳定性还会引起其它病害的发生如渗漏水、冻融等。
这些病害与裂缝形成恶性循环对衬砌的美观性及耐久性都会产生影响。
2、衬砌裂缝产生的原因分析(1)温差裂缝。
混凝土内部和外部的温差过大会产生裂缝。
温差裂缝的主要影响因素是水泥水化热引起的混凝土内部和混凝土表面的温差过大。
特别是大体积混凝土更易发生此类裂缝。
大体积混凝土结构一般要求一次性整体浇筑,浇筑后,水泥因水化引起水化热,由于混凝土体积大,聚集在内部的水泥水化热不容易散发,混凝土内部温度将显著升高,而混凝土表面土则散热较快,形成了较大的温度差,使混凝土内部产生压应力,表面产生拉应力,此时,混凝龄期短,抗拉强度很低。
当温差产生的表面抗拉应力超过混凝土极限抗拉强度,则会在混凝土的表面产生裂缝。
而尤其在高原高寒地区温度差异较大,此类裂缝产生的几率大大提高。
(2)收缩裂缝。
在高寒地区,混凝土浇筑成型后,因夜间温度低,不能采用洒水的方式进行养护,白天气温较高时,混凝土表面水分散失快,体积收缩大,而内部湿度变化很小,收缩也小,因而表面收缩变形受到内部混凝土的约束,出现拉应力,引起混凝土表面开裂,而出现收缩裂缝。
(3)仰拱收缩变形使二衬出现裂纹。
铁路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施研究发表时间:2020-11-27T07:39:09.570Z 来源:《防护工程》2020年23期作者:郭文涛[导读] 裂缝的产生还会加快隧道衬砌结构的破坏。
因此,研究普速铁路隧道村砌裂缝病害及其整治措施很有必要的。
中国铁路北京局集团有限公司承德工务段河北承德 068250摘要;在我国普速铁路已经进入了建设以及快速运营的时代,但是普速铁路对于线路的干直性要求非常高,所以在进行高选铁路建设的时候会在施工方案上花费比较太的时间以及经济成本,特别是部分地区在建设普速铁路的时候需要穿梭在山区之间,在山区之间进行铁路修建的几率比较大。
近几年,随着我国大量的公路桥梁以及快路的建设证明,在进行铁路设计、施工以及维护管理的过程中如果存在质量问题会产重影响到隧道施工的质量,对列车的运行以发人们出行的安全常来一定的影响。
关键词:普速铁路;隧道;衬砌裂缝;病害引言:目前,我国的普速铁路已经进入了建设和发展的最关键时期,但是,我国的普速铁路隧道衬砌结构开裂问题一直比较严重。
然而,随着我国大量普速铁路的施工以及投入运营,各方面的缺陷导致的隧道衬砌结构对普速铁路的质量造成了较大的隐患,进而对列车运行和行车人员的安全带来很大的安全隐患。
同时,隧道衬砌裂缝是隧道工程中最常见的危害最之一,裂缝的产生还会加快隧道衬砌结构的破坏。
因此,研究普速铁路隧道村砌裂缝病害及其整治措施很有必要的。
一、普速铁路隧道衬砌结构开裂的现状分析我国的普速铁路隧道衬砌裂缝病害的现象比较普遍。
然而,隧道衬砌结构是钢筋混凝土结构,并且钢筋混凝土结构裂缝有两种不同的类型。
第一,由于混凝上自身结构收缩而引起的裂缝,第二,由于结构荷载而引起的裂缝。
随着我国的普速铁路的进一步发展,普速铁路的质量问题也在多方面显现出来。
造成普速铁路质量问题的主要原因是由于混凝土的结构出现的质量问题,并且水泥的类型和水泥的细度都对衬砌混凝土的收缩性有非常大的影响。
隧道衬砌常见病害原因分析及处治措施研究摘要:隧道衬砌是保证隧道结构安全和运营稳定的重要组成部分,然而,由于各种因素的影响,隧道衬砌常常会出现各种病害。
本文以隧道衬砌的常见病害为研究对象,对其发生的原因进行深入分析,并提出相应的处治措施,以提高隧道衬砌的使用寿命和运营安全性。
关键词:隧道衬砌、病害、原因分析、处治措施一、引言隧道作为重要的交通基础设施,承载着大量的运输任务。
而隧道衬砌作为隧道结构的内部保护层,直接关系到隧道的使用寿命和运营安全性。
然而,隧道衬砌在使用过程中常常会出现各种病害,如龟裂、剥落、腐蚀等,严重影响了隧道的正常运营。
因此,深入分析隧道衬砌常见病害的原因,并研究相应的处治措施,对于提高隧道衬砌的使用寿命和运营安全性具有重要意义。
二、隧道衬砌常见病害类型及特征隧道衬砌是隧道结构的重要组成部分,用于保护隧道内壁,并承担部分荷载。
然而,在隧道使用过程中,隧道衬砌常常会出现各种病害,影响隧道的使用寿命和运营安全性。
本部分将概述隧道衬砌的常见病害,包括龟裂、剥落和腐蚀。
1.龟裂是隧道衬砌中最常见的病害之一,它是指由于隧道内外温度差异引起的收缩和膨胀、地震震动导致衬砌的应力集中、地层不稳定、地质构造活动等原因引起衬砌表面或内部形成的裂缝。
龟裂的特征包括表面或内部的细小裂缝、裂缝的延伸和扩大等。
龟裂不仅影响隧道的美观,还可能导致渗水、渗漏和结构的进一步破坏。
2.剥落是指由于地下水渗入衬砌,导致衬砌材料的破坏、酸性或碱性介质腐蚀衬砌材料化学腐蚀、衬砌施工过程中存在不良施工的质量问题等原因引起隧道衬砌表面出现脱落、剥离等情况。
剥落的特征包括衬砌表面的脱落、露出底层材料和局部块状剥落等。
剥落不仅破坏了衬砌的完整性,还可能导致进一步的水渗透和结构损坏。
3.腐蚀是指由于大气中的酸性物质降雨后腐蚀衬砌材料、隧道内的化学物质腐蚀衬砌、金属衬砌与电解质溶液接触形成电池腐蚀等原因而导致隧道衬砌出现材料表面的腐蚀、锈蚀和损坏。
基于高速铁路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施研究发布时间:2022-05-25T06:31:52.373Z 来源:《城镇建设》2022年2月3期作者:杨阳[导读] 铁路隧道分层衬砌裂缝的原因是初期施工技术不足,控制条件不完善,施工条件有限,进而导致隧道开挖完成后,许多衬砌会出现局部裂缝杨阳中铁一局集团(广州)建设工程有限公司摘要:铁路隧道分层衬砌裂缝的原因是初期施工技术不足,控制条件不完善,施工条件有限,进而导致隧道开挖完成后,许多衬砌会出现局部裂缝。
目前,我国铁路隧道衬砌裂病害防治面临着环境复杂、施工难度大、工期长等问题。
因此,本文就如何有效地解决铁路隧道衬砌开裂问题进行了探讨。
关键词:高速铁路;隧道衬砌;裂缝病害;整治措施前言在处理高铁隧道衬砌开裂过程中,存在着一定的安全风险。
因此,在工程建设中应加强对各方面的防范措施的分析,针对裂缝的发生状况,作出正确的判别和防治对策,进而加强对隧道结构稳定性的分析,做好必要的交工处理,以保证高速铁路隧道后期的使用安全。
1.高铁隧道施工衬砌裂缝病害的分析1.1隧道衬砌结构承载力不均匀由于隧道衬砌结构的不均匀性,导致了墙体的压力不均匀。
由于隧道穿过、地质断裂、隧道两侧衬砌结构的受力不对称和不平衡,会使围岩压力增大,使隧道结构发生变化,进而出现裂缝。
围岩的主动载荷和倾角不同,会使衬砌产生较大的变形。
1.2地下水产生的作用力地下水的作用力主要有地下水的压力和围岩在低温环境下的冻胀力,通常不会考虑地下水对围岩的影响,但在高渗透率和高水位的区域,由于排水不顺畅,导致围岩长期处于极限平衡,从而导致衬砌的开裂,通常会出现横向和环形裂纹。
尤其是在寒冷地区,由于地下水的结冰,导致了围岩的冻胀,这种冻胀力还在继续,而且随着时间的推移,它的变形会逐渐累积,冻胀力会导致拱顶周围地面上的应力,从而导致拱顶周围的区域出现塌陷[1]。
1.3施工工艺与质量方面一是由于施工工艺问题及工序管理不善,导致工程质量问题。
高速公路隧道衬砌裂缝病害的原因分析及其整治措施探讨1. 建设和设计不合理在隧道的建设和设计过程中,如果没有充分考虑地质条件、水文条件和交通运输负荷等因素,可能会导致隧道衬砌的不稳定和裂缝的产生。
而且,一些设计规范和标准可能并不够完善,导致了隧道结构在实际工程中出现了问题。
2. 地质和水文条件地质和水文条件是导致高速公路隧道衬砌裂缝病害的主要因素之一。
在复杂的地质构造和多变的水文地质条件下,地下水的渗漏和水压的变化会对隧道结构产生不利影响,导致衬砌的变形和裂缝的产生。
3. 交通运输负荷随着社会经济的不断发展,交通运输负荷不断增加,隧道所受到的压力也在不断增加。
由于高速公路隧道的结构和材料限制,隧道衬砌很容易因为超载而产生裂缝和变形。
4. 材料和施工质量隧道衬砌的材料和施工质量直接影响着隧道结构的稳定性和耐久性。
如果材料质量不合格或者施工工艺不规范,就容易导致衬砌的裂缝和病害。
在设计和建设隧道的过程中,应该充分考虑地质和水文条件,合理选择材料和施工工艺,采取科学的技术措施,提高隧道衬砌的稳定性和耐久性。
2. 定期检测和维护对于已经建成的高速公路隧道,应该定期进行结构安全检测和维护保养工作,及时发现和处理隧道衬砌的裂缝和病害,保障隧道的安全运营。
3. 优化管理机制建立健全的隧道管理机制,落实隧道使用和维护责任,加强对隧道使用过程中的过载和超限等行为的监管和执法,有效减少隧道衬砌裂缝病害的发生。
4. 加强科研创新加强高速公路隧道衬砌裂缝病害的科研创新工作,推动隧道结构和材料的优化和更新换代,提高隧道的抗震抗裂性能和耐久性能。
5. 加强国际合作借鉴国外先进的管理经验和技术成果,加强国际合作和交流,推进高速公路隧道衬砌裂缝病害整治工作,提高我国高速公路隧道的安全性和可靠性。
高速公路隧道衬砌裂缝病害是一个复杂的工程问题,要想有效解决这个问题,就需要政府部门、科研机构、设计单位、施工企业和运营管理者等各方面的共同努力,采取综合性的措施,不断完善管理制度,提高技术水平,保障隧道的安全运营。
高速公路隧道衬砌裂缝病害的原因分析及其整治措施探讨高速公路隧道是现代交通建设工程中不可或缺的重要组成部分,隧道衬砌作为隧道结构的重要组成部分,是确保隧道安全运行的关键因素之一。
在隧道衬砌运行过程中,常常出现裂缝等病害现象,影响隧道的安全性和稳定性。
对高速公路隧道衬砌裂缝病害的原因进行深入分析,并探讨相应的整治措施,具有重要的理论和实践意义。
1. 材料质量问题隧道衬砌的主要材料为混凝土和钢筋混凝土,在制作过程中如果出现水泥品种、配比、搅拌、浇筑等环节存在质量问题,就容易导致隧道衬砌材料内部结构不均匀,容易产生裂缝。
2. 强度设计不足隧道衬砌的强度设计不足会导致隧道在运行中受到车辆荷载和地质应力作用时,隧道衬砌容易发生开裂和破坏。
3. 温度变化隧道内部与外部温度的差异会导致隧道衬砌的温度变化,从而产生温度应力,加速了裂缝的产生和扩展。
4. 地质条件隧道所处的地质条件对隧道衬砌的稳定性有重要影响,如果隧道穿越的地质环境复杂,地质条件不稳定,则容易导致隧道衬砌产生裂缝和破坏。
5. 车辆振动高速公路隧道内车辆经常通过,车辆振动会传导到隧道衬砌上,长期累积下来容易导致隧道衬砌的疲劳破坏和裂缝产生。
1. 加强材料质量管理在隧道衬砌制作过程中,需要加强水泥品种的选择和质量控制、混凝土配比的优化设计、搅拌浇筑的工艺管理等方面的工作,以确保隧道衬砌的材料质量符合要求,减少裂缝的产生。
2. 合理设置隧道衬砌的强度设计在进行隧道衬砌的强度设计时,需要充分考虑到隧道所处的地质条件、车辆荷载等因素,合理设置隧道衬砌的强度设计参数,以保证隧道衬砌在运行中不易产生裂缝和破坏。
3. 采取有效的防护措施针对隧道衬砌裂缝病害,可以采取一些有效的防护措施,比如在隧道衬砌表面设置钢筋混凝土保护层、使用聚合纤维增强混凝土等方式来提高隧道衬砌的抗裂性能。
4. 地质条件加固对于隧道所处的地质条件不稳定的情况,可以采取地质条件加固的措施,比如使用锚杆加固、喷浆加固等技术手段,以加强隧道衬砌的稳定性和抗裂能力。
隧道衬砌裂缝病害处治措施1.病害识别衬砌裂缝为常见的隧道病害之一,其分类标准如下:(1)按照裂缝发展状态可分为三类:静止裂缝、活动裂缝、尚在发展裂缝。
其中,静止裂缝为形态、尺寸和数量均已稳定且不再发展的裂缝;活动裂缝为宽度在现有环境和工作条件下始终不能保持稳定,易随着结构构件的受力,变形或环境温、湿度的变化而时张时闭的裂缝;尚在发展裂缝为长度、宽度或数量尚在发展中,但经历一段时间后将会终止的裂缝。
(2)按照裂缝发展方向可分为环向裂缝、斜向裂缝、纵向裂缝三种。
(3)按裂缝表现形式分主要为张裂、压溃和错台三种。
张裂是因弯曲受拉和偏心受拉引起的裂损,其特征是裂纹、裂面与应力方向正交,缝宽由表及里逐渐变窄。
压溃是因弯曲或偏心受压引起的衬砌裂损,裂纹边缘呈压碎状,严重时受压区表面产生碎片剥落掉块等现象。
错台是有剪切力引起的裂缝,裂缝宽度在表面至深处大致相同,衬砌在裂缝两侧沿剪切方向有错动,即形成错台。
(4)衬砌裂缝的分级标准衬砌裂缝分级应根据裂缝有无发展情况、裂缝宽度、裂缝长度、裂缝密度等因素进行。
裂缝宽度每增加 0.3~0.5mm,且分布密度大于 200cm/m2 可升高一个等级,具体分级技术评定标准可按表-1、表-2、表-3 进行;表-1 隧道土建结构技术状况评定表表-2 衬砌裂缝尚在发展时评定标准表-3 衬砌裂缝无法确定是否发展时评定标准表-1、表-2、表-3 中裂缝病害等级评定标准仅针对环向裂缝而言,斜向裂缝、纵向裂缝的评定标准需重点关注并及时进行专项检测和专项设计,综合处治。
2.病害成因裂缝产生原因主要有以下几个方面:(1)拆模过早,衬砌混凝土养生不到位。
(2)拱顶端头模板部位混凝土浇筑不饱满,在强度较低的情况下受衬砌台车顶推冲击,形成拱顶月牙形裂缝。
(3)混凝土浇筑中断时间过长,形成施工缝。
(4)衬砌边墙基底存在虚碴或基础承载力不够,导致不均匀沉降,产生斜向裂缝或纵向裂缝。
(5)衬砌混凝土强度、厚度不足,在外力作用下边墙产生龟裂,拱部产生纵向或斜向裂缝。
公路隧道衬砌裂损病害检测与治理对策摘要:近年来,我国交通行业有了很大进展,公路隧道工程建设越来越多,在公路隧道工程施工中,必须结合隧道工程的特点、建设标准、施工难易程度、经济成本等选择有针对性的支护和衬砌施工技术,并对施工技术应用过程进行严格控制,才能创建出高质量、高安全、高水平的公路隧道工程项目。
本文首先对隧道衬砌裂损病害简述,其次探讨安全风险监测的意义,最后就隧道工程衬砌裂损的治理进行研究,从而才能创建出高质量、高安全、高水平的公路隧道工程项目。
关键词:公路隧道;衬砌裂损;病害检测;治理措施引言公路隧道作为岩土介质中的地下工程,在长期的运营过程中,一直承受着围岩压力、活荷载、邻近工程扰动、温度效应、地下水及化学侵蚀等多场耦合作用,隧道衬砌表面难免会出现各种类型的衬砌表观病害,常见的有裂缝、渗漏水、露筋、衬砌脱落等。
据统计,目前我国约30%的公路隧道处于亚健康状态,已严重威胁隧道结构耐久性及使用寿命,因此我国公路隧道整体面临着长期而又繁重的检测和维护任务。
1隧道衬砌裂损病害简述目前,国内公路隧道衬砌的病害多为衬砌变形、衬砌开裂、衬砌位移、衬砌内外腐蚀等。
衬砌的作用是维护隧道的稳定,任何形式的病害都会对隧道的安全产生严重的影响。
为了确保隧道的安全、可靠运行,应加强对衬砌裂缝、腐蚀等病害的监测,并采取相应的养护和加固措施。
隧道衬砌病害是一种十分危险的病害,特别是衬砌开裂,不仅会严重影响隧道的安全,而且会危及行车安全,增加维修费用。
因此,对隧道衬砌进行定期监测,既能有效控制隧道的病害,又能将病害的发生率降到最低。
2安全风险监测的意义公路隧道快速检测系统能够提供客观、准确的数据资料,且可以作到衬砌病害全覆盖,避免了因传统人工检测主观认识带来的数据差异,有利于建立稳定的隧道病害数据库,便于对历年病害进行趋势分析和跟踪监测,分辨出稳定病害和发展病害,为隧道安全风险监测提供了有效的数据支撑。
依据监测数据测算出隧道的安全风险系数,评价隧道安全风险等级,对危险隧道和危险段落及时发出预警信号,减少隧道安全事故,保障隧道安全运营。
隧道衬砌裂损病害整治技术研究崔秀龙1吴小萍[1,2阳军生1(1.中南大学土木建筑学院,长沙 410075;2.伦敦大学学院交通研究中心,伦敦 WC1E 6BT)摘要:根据国内外衬砌裂损研究的现状,吸取隧道衬砌裂损整治比较成功的经验,详细划分衬砌裂损的分类方法并分析病害产生的原因,在此基础上提出既有线铁路隧道衬砌裂损检测与病害整治技术,提出加固围岩和加固衬砌结构并举治理隧道衬砌裂损病害的方法,并将此方法用于思蒙四号隧道病害整治的工程实例中,证明了该方法的可行性,为后续隧道的建设、维护和整治积累经验。
关键词:铁路运输;衬砌裂损;检测;整治The Study on Remedying Technology of theCracked Tunnel LiningCUI Xiulong [1],WU Xiaoping [1, 2],YANG Junsheng [1](1.School of Civil and Architectural Engineering, Central South University, Changsha Hunan 410075,China; 2. Centre for Transport Studies, University College London, London, WC1E 6BT, UK)Abstract:According to the status of domestic and abroad study on the cracked tunnel lining, and learn the successful experiences of remedy about the cracked tunnel lining while to divide the classification of the cracked tunnel lining in detail and analyzes the reasons that generating its disease, on the basis of all these, propose the detection and remediation technology of the cracked tunnel lining of existed railway tunnels and propose the method of reinforce the rock and tunnel lining on remedying technology of the cracked tunnel lining ,the method has been applied to actual case of the remedy of SiMeng 4# , it proves the feasibility of the method, which will enriches the experience for the following tunnel’s construction, maintenance and remediation.Keywords:railway transportation, the cracked tunnel lining, inspection, remedy我国地域辽阔,各类自然条件差异很大,隧道所穿越山体的工程地质及水文地质条件复杂多变,同时既有隧道又受修建时期的设计与施工技术条件的限制,既有线隧道病害随着既有线铁路隧道使用时间增加及混凝土使用年效,也在不断发展,尤其是随着既有线路列车速度的不断提高和客运专线的大量建设,铁路隧道大量增加,中、长、特长隧道越来越多,研究隧道病害的预防整治具有了很强的紧迫性和必要性,特别是隧道衬砌裂损的问题日益受到人们的关注,因此隧道衬砌裂损问题是一个普遍、严峻而亟待解决的问题。
作者简介:崔秀龙(1984-),男,E-mail:Cuixiulong2004csu@1 衬砌裂损病害国内外研究现状在隧道衬砌裂损病害整治技术研究方面,国外进行了较多的研究工作,主要有隧道衬砌及隧道衬砌围岩力学性能、隧道衬砌裂损病害分类、类型及程度对隧道结构稳定性、刚度的影响,衬砌几何形状与刚度、施工技术与方法、支护衬砌是否及时等因素、有害物质及浓度分布范围、洞内空气的污染影响因 素、有害气体对隧道衬砌腐蚀的影响和改善措施等问题进行了较深入的研究。
我国主要对混凝土裂缝产生原因及机理、围岩应力、围岩特征、衬砌刚度、隧道埋置深度及施工技术、隧道衬砌裂损的调查、检测、评价、控制和整治,隧道大气环境污染的调查、监测、评价和控制进行了研究。
2 衬砌裂损病害的类型与成因分析[1—4]2.1衬砌裂损病害类型衬砌裂损病害类型主要有衬砌开裂、衬砌变形、衬砌移动。
其中衬砌开裂是衬砌裂损病害的主要表现形式。
隧道衬砌裂缝根据裂缝走向及其和隧道长度方向的相互关系,分为纵向裂缝、环向裂缝和斜向裂缝三种。
环向工作缝裂纹,一般对于衬砌结构正常承载影响不大。
拱部和边墙的纵向和斜向裂纹,破坏结构的整体性,危害较大。
2.2衬砌裂损的成因分析2.2.1 设计、地质方面的原因客观上,隧道穿越山体的工程地质与水文地质条件复杂多变,受地质勘测的数量、深度及技术所限,最后的勘测结果很难保证完整准确,特别是对于地质构造特殊岩性特异以及地下水破坏作用较强的围岩的勘测如果不准确,在进行设计工作时可能对某些地段的的围岩级别划分不准确,从而导致衬砌的类型选择不当,为日后的衬砌裂损埋下隐患。
2.2.2 施工方面的原因(1) 施工方法选择不当。
施工方法的选择应根据隧道所处的地质条件、隧道断面、隧道长度、工期要求、机具装备、技术力量等情况确定。
但由于施工工艺、施工设备等方面的原因,很难达到施工方法的要求(例如围岩稳定性、水影响等),因此,在一些情况下,衬砌裂损在所难免。
(2) 施工质量不过关。
运营隧道衬砌裂损除少部分与设计、地质、环境、结构老化等因素有关外,大部分都与施工质量有关。
主要表现在施工单位管理不善,追求施工速度,造成施工质量不良,例如工程测量发现发生误差,欠挖,模板拱架支撑变形,塌方,过早拆除支撑,混凝土捣实质量不佳、对超挖部分回填不实、防排水处理措施不当等。
2.2.3 地下水方面的原因地下水的动、静压力作用,也可将衬砌压裂。
严寒地区冻胀也是衬砌裂损的原因之一。
当围岩背后存在空洞时,地下水便会存积在其中,从而增大围岩压力而引起裂损。
尤其当隧道处于软质围岩围岩环境中,软质围岩因侵水发生泥化或软化而失去承载力或产生塑性流动对衬砌的压力增大;围岩的结构面及软弱夹层因侵水发生软化、滑动失稳对衬砌压力增大,均会导致衬砌的裂损。
根据有关实测资料表明,雨季与旱季相比,围岩压力有的要增加一倍,而这一因素极易产生隧道衬砌裂损的发生与已有裂损的发展。
2.2.4 运营维护方面的原因隧道衬砌在运营中,若养护工作跟不上,如:对隧道的设计施工情况了解不清楚,特别是围岩地质、地下水分布及处理,坑道开挖,支撑拆除,衬砌背后回填,防排水设施,衬砌质量情况,施工中有关技术、质量、安全等方面的问题和处理措施缺乏全面的了解;对衬砌裂损缺乏定期的检查监视,缺乏较长期的系统的观测与分析,这样对裂损变形的发现与发展情况不明,难以对造成原因及其安全影响作出正确判断,更难以做到及时有效地治理,均将会造成施工发生的裂缝继续发展;整治达不到应有效果,或原来没有裂损的衬砌也会出现新的病害。
2.2.5 其他方面的原因除上述因素外,运营阶段的振动与空气污染、人为破坏与突发荷载也是衬砌裂损的重要原因。
3 衬砌裂损的检测分析为了从根本上对隧道进行整治,搞清隧道的现状是极为重要的。
对运营隧道来说,采用目视方法也好,采用观察方法也好,采用检测方法也好,不管那种方法都主要是掌握影响衬砌安全性、使用性和耐久性的外观上和结构内部(包括后部)的状态。
因此为保证隧道衬砌裂损整理的有效性,要进行一系列的检测与分析[5,6],其具体项目见表1。
表1隧道裂损检测的项目及其主要内容项目 主要内容水文地质调查 设计勘测和施工地质资料、竣工资料及地下水调查施工情况调查 ○1开挖方式、支护形式○2锚杆数量与质量、注浆配比与注浆量、水泥生产厂家及质量、粗细骨料检验报告、混凝土配合比及其养护和强度、隧道检测资料○3塌方(塌方规模、处理方式)及变更(原因、方案、处理方式)隧道施工质量 衬砌厚度及背后空洞、衬砌强度、衬砌完整性、断面净空检测裂缝调查 裂缝分布、裂缝宽度、裂缝深度、裂缝性质为探明探测隧道衬砌的外观及内部缺陷的分布及范围,主要采用探地雷达检测方法,辅以使用钻孔取样、裂缝测量、观测缝隙、激光断面仪等方法[7]。
4 衬砌裂损的整治[6,8,9,10]4.1 基本方法由于引起隧道衬砌裂损的原因是多方面的,大体上分为外因(外力和环境等外部因素)和内因(材料和设计、施工等结构上的因素)两大原因[11],因此隧道衬砌裂损没有固定的整治方法,必须在隧道检测的基础上结合要治理隧道衬砌裂损的特点采取相应的措施,总的原则是在加固围岩和衬砌结构的基础上,辅以裂缝的整修。
综观国内外主要的治理衬砌裂损的技术,其常用的加固方法如表2、表3所示。
如何选用整治方法,要根据衬砌裂损原因、衬砌裂损程度、与其它病害的相互影响、对正常运营的干扰、整治费用等因素确定。
表2加固围岩常用方法处理方法适用条件回填压注法衬砌背后和围岩间有空洞锚杆补强法塑性地压及偏压造成的变异的发展;衬砌掉块区治水稳定围岩法隧道穿过含水的地层;隧道衬砌防水及排水措施不完善表3加固衬砌常用方法处理方法 适用条件直接涂抹法裂缝不明显的剪切错动和渗透水迹象,不影响结构安全和正常适用裂缝不明显的剪切错动和渗透水迹象,且裂缝范围较小,数量少,且为环凿槽嵌补法向裂纹锚喷是衬砌加固最有效的方法,锚喷加固可分为素喷、网喷、锚网喷、喷锚喷加固法射早强钢纤维四种,其适用范围参见文献[8]4.2 实例分析4.2.1 病害检测思蒙四号隧道位于湘黔线溆浦和仁里冲区间,进口里程K376+270.5,出口里程K376+472,中心里程K347+296,隧道全长201.7m。
2008年5月16日,检查至沪昆下行线K1450+437思蒙四号隧道时发现:该隧道边墙段标145m至160m处有一水平裂纹,为新痕迹。
距轨面段标160m处高1.8m,段标145m 处高2.3m。
缝宽5~10mm。
边墙外鼓5mm。
该隧道内裂纹较多,漏水严重。
出口洞门端墙有一条垂直裂纹,观测标有变化,现缝宽15mm。
出口洞门左侧起拱线处有一水平裂纹。
缝宽15mm,外鼓50mm,通过对现场的调查及统计,其裂纹断面图如图1所示。