隧道工程质量通病及防治.

隧道工程质量通病及防治第一节开挖一、隧道洞身的超、欠挖尽量减少对围岩的损伤程度,是隧道施工质量好坏的主要表现之一。

1. 现象(1 实际开挖断面的轮廓大于或小于设计开挖轮廓线的部分, 就是超控或欠挖。

隧道不应欠挖,当围岩完整、石质坚硬时,允许岩石个别突出部分(每 1㎡不大于 0.1㎡侵入衬砌; 对整体式衬砌侵入值应小于衬砌厚度的 1/3, 并小于 10cm ; 对喷锚衬砌不应大于 5cm ;拱角和墙脚以上 1m 范围内严禁欠挖。

(2在实际施工中,超标准的现象是大量存在的,仅程度不同。

超挖不仅提高隧道的造价,还加大了对围岩的拢动深度和范围,影响围岩稳定;超、欠挖使隧道内壁不平整,给后续的网喷、防水、模筑混凝土的衬砌工作增加施工难度,影响工程质量。

因此对隧道的超、欠挖应引起足够重视。

2. 原因分析(1施工技术管理检查、复核制度执行不严,特别是测量放线误差。

目前,多数隧道控制开挖断面的测量方法采用支距法和极坐标法,由人工在岩面上画线, 这就存在误差,更有甚者,在放样时人为放大轮廓尺寸。

(2钻孔精度。

钻孔时的开孔位臵,应根据地质条件和机具设备由钻爆设计确定,但实际操作时只能凭司钻者的经验和操作技术,易出现超、欠挖。

(3爆破技术。

一是凿岩机体构造的影响。

用凿岩机钻眼时,由于构造的原因, 凿岩机机体与周边岩壁之间必须有一定的作业空间, 为了避免欠挖, 则钻杆必须有一个外插角,实际开挖成的轮廓线呈锯齿形,锯齿凹入岩壁部分即构成超挖。

二是爆破方法与参数。

实践证明爆破方法不同超挖量亦不同,普通爆破比光面、预裂爆破法超挖量大很多, 如果参数不合理、缺乏小直径药卷或超爆雷管段数过少等都会使超挖量加大。

(4地质条件变化及其他。

遇有围岩与炮孔方向夹角较小的竖向或水平成层的层理或节理时, 因夹制作用不同, 会引起钻杆外插角变化, 水平成层围岩形成门框形断面,而在框角处超挖最多,竖向倾斜岩层则易在两拱脚形成超、欠挖,节理发育的围岩,更容易形成局部超挖。

根据开挖循环调查统计:钻孔精度对超、欠挖影响最大,占 44.2%,爆破技术占20.3%,施工管理占 17.6%,测量放线占 7.6%,地质变化占 6.1%。

3. 预防措施(1首先要改变“宁超勿欠”的观点,树立“少欠少超”的观点,避免开挖轮廓线的无谓扩大, 而使超挖得以减少; 切实加强施工管理, 建立健全测量、钻爆、开挖质量检查制度, 控制好测量放线精度, 在保证中线与标高准确的前提下, 通过正确的方法来保证轮廓线位臵的准确,即采用激光指向仪控制隧道掘进方向, 提高中线和标高精度, 提高轮廓线的放线精度; 使用能满足施工技术要求的测量放线仪器、断面检测仪器。

(2提高钻孔技术水平,严格控制开孔位臵、外插角和底孔位臵。

钻孔技术对隧道超欠挖的影响主要体现在周边孔的外插角、开口位臵和钻孔的深度, 它们与超、欠挖高度 , 的关系为:。

从式中可知:与 L 增大, h 增大;当 e 为负值时,随 e 的减小, h 也减小。

在一般情况下, L 采用 3.5m 左右,但注意深孔爆破一次装药量也不宜过大, 否则对周边围岩损伤也较大。

从实际施工经验看控制外插角比较困难,而控制开口位臵是可行的,只要有意识把 e 变为负值, 对减少超挖是有效的。

图即 e <0时的开口误差示意图。

周边孔开口误差示意图e —开口位臵; —钻机仰角。

(3解决好爆破技术参数的合理匹配。

实践证明,爆破方法中控制爆破比普通爆破好, 爆破方式有全断面一次爆破、台阶法爆破、导洞先行扩大爆破和预留光面爆破等。

通常地质条件允许时,全断面一次性爆破(包括台阶法有利于减少爆破重复振动、减少工序转换, 便于快速施工。

采用合理爆破器材 (雷管和炸药、方法,可减少由于爆破发生的振动和应力波对围岩的破坏作用,从而减少超、欠挖。

实践证明“等差”雷管爆破效果最好, 振动最小, 装药方法以小药包连续装药对控制超挖效果最好, 还应有能满足施工技术要求的钻孔机械以及爆破器材。

(4地质条件。

这是确定爆破参数的基本依据,它是随掘进而不断变化的,因此,在现场施工中, 应根据具体情况调整钻孔方位和角度, 或适当调整周边孔的参数。

即紧跟开挖面对围岩进行观测描述, 对围岩节理裂隙状态进行预测, 据此调整参数和施工方法,或采用局部内移炮眼、局部空洞不装药、加密炮眼、局部调整起爆顺序等辅助措施。

(5严格施工管理。

应做到五个必须:必须采用控制爆破,通过工程类比和现场实际, 优化爆破参数; 必须严格钻孔精度, 重点控制周边孔眼的外插角及炮眼分布均匀; 必须严格爆破作业质量; 必须做到及时检测及反馈; 必须加强施工管理,经常加强对施工人员素质和责任的教育。

4 治理方法当钻爆完成后, 要进行爆破后的断面检查, 作出超欠挖实测图, 进行分析、处理, 并认真分析超欠挖原因,以便采取对策。

(1超出规范要求的欠挖,必须处理。

若欠挖量少,个别者凿除至规范要求; 若欠挖量大且集中,采用局部补爆清理凿除,使其达到规范要求。

(2超挖局部且量小者,在一次模筑混凝土时,用合格碎石混凝土回填、筑实; 若超挖量大, 一次模筑混凝土时, 在保证混凝土设计厚度的前提下, 在其背后回填合格片石、压浆填缝。

对先喷浆、再模筑混凝土时,首先要检查修正隧道轮廓使其平顺,以便挂网、喷浆、加厚模筑混凝土,使其饱满密实。

附录隧道开挖断面允许超挖值和检验方法二、隧道底破陨1. 现象道床潮湿, 道床边坡脚尤为明显, 甚至有积水, 经列车反复碾压后就会出现不同程度的翻浆冒泥。

2. 原因分析(1隧道仰拱及铺底施工时有虚碴,积水未清理干净。

(2欠挖,使抑拱及铺底厚度严重不足。

(3隧道水沟未铺底,或铺底混凝土厚度不足,或混凝土质量不好。

前两种情况在隧道运营中, 经列车反复碾压后, 往往形成道心翻浆冒泥。

第三种情况, 虽然仰拱铺底质量都比较好, 但由于水沟未铺底, 沟内的流水常年侵蚀道床,加之列车的反复碾压,最终也会造成道床侧向翻浆冒泥。

3. 预防措施(1施工单位加强管理是关键。

严格按设计施工,认真按施工工艺、施工工序操作, 在仰拱及铺底前, 技术上首先核对标高, 准确无误后把虚碴和积水清理干净, 经检查合格后再做仰拱及铺底。

施工中应做到上道工序不完, 下道工序不能开始。

(2防排水设计应配套。

当发现设计与实际不符时,施工单位应及时反映,经监理工程师同意,修改设计、弥补不足。

4. 治理方法隧底破损, 在施工验收阶段不易发现, 因此要求施工单位在铺设隧底混凝土及水沟铺底时,应核对标高、严格操作,来不得半点马虎,并在铺碴前再行检查,若发现异常,必须找出原因后重做。

个别渗漏水较严重的地方, 验收时从道床侧向石碴坡角能有觉察, 若需治理, 合理的方法就是拆除、重做仰拱和重新铺设水沟底混凝土。

多数情况是在线路开通后, 经列车反复碾压, 形成翻浆冒泥时再作处理, 此时的措施也是拆除仰拱重做和重新铺设水沟底混凝土, 但为不影响行车, 需进行扣轨施工, 仰拱分段间隔施工。

根据病害情况,仰拱及铺底可改为钢筋混凝土,参考图如下。

三、新奥法施工中的常见现象及处理措施新奥法施工的基本原则, 是根据围岩性质使其产生允许的、适量的变形, 但又不使其松动塌落。

在设计、施工过程中,若对围岩性质判断不准、勘测不明,或喷射混凝土、打锚杆、立钢支撑时间和方法有误,围岩松动就会超过预计,此时, 应根据观察和量测结果找出原因, 进行改正。

但是很多场合不能明确原因, 因此, 只能针对所发生的现象采取措施。

根据实践经验, 将新奥法中经常出现一些异常现象及应采取的措施列于表中,其中’ 指进行比较简单的改变就可解决问题的措施, ( 指进行改变支护方法等比较大的变动才能解决问题的措施。

当然, 表中只列出大致的对策标准, 优先用哪种措施, 要视各个隧道的围岩条件、施工方法、变形状态综合判断。

表施工中的现象及其处理措施第二节表面缺陷一、衬砌混凝土裂缝衬砌混凝土裂缝通病是造成隧道病害的主要原因之一。

1. 现象衬砌混凝土表面在拱部范围出现纵横交错裂缝、单一斜向裂缝、墙部裂缝、竖向施工裂缝、施工缝、伸缩缝及沉降缝张开、变形裂纹等。

2. 原因分析据 1997年我国铁路隧道技术状态统计,全路 5000 余座运营隧道中,由于裂缝、渗漏水等原因影响隧道运营的达 1502 座, 占隧道总数 30.04%。

产生隧道裂缝的主要原因有地质问题、设计问题、施工质量问题、环境影响等,如地下水浸蚀;空气中的二氧化碳和混凝土的碱性成分水化产物的相互作用, 破坏钢筋的表面的钝化膜, 使混凝土失去对钢筋的保护作用, 从而加快钢筋锈蚀, 由于碳化加剧混凝土的收缩,导致混凝土裂缝;自然灾害或其他原因,如列车荷载或地震荷载、相邻洞室开挖、隧道年久失修、采空区、泥石流、洪水等均能引起隧道不同程度的开裂。

近些年来,在隧道及其他地下建筑物的施工中,普遍采用“新奥法” ,该法遵循的原理,即通过发挥围岩承载环的主动作用,使围岩(岩石体成为承载结构。

根据这个原理, 在开挖后及时施作喷射混凝土、锚杆以及格栅、钢筋网一类初期支护, 控制围岩的变形或防止出露在临空面上关键岩块的坍落, 从而使围岩组织成承载结构, 在此基础上, 再施作二次衬砌的模筑混凝土结构作为补充, 使之形成安全、可靠的支护系统,这就是“复合式衬砌” 。

衬砌裂缝通常指的是二次衬砌产生的裂缝。

它含早期裂缝和晚期裂缝, 前者指的是混凝土从灌注入模到终凝这期间产生的裂缝, 它一般不影响结构正常使用; 后期裂缝包括混凝土硬化后因荷载或变形 (混凝土收缩、温度变化等引起受到约束产生的应力超过混凝土抗拉强度或变形超过混凝土极限拉伸时产生的裂缝及混凝土碱骨料反应引起的裂缝。

研究表明, 由变形引起的衬砌裂缝 (即收缩裂缝占总裂缝的 80%以上,由荷载和混凝土碱骨料的反应引起的占 20%*左右。

因此, 全面分析复合式衬砌裂缝产生的原因及控制措施, 对保证复合式衬砌的质量有着重要意义。

复合式衬砌裂缝产生的直接原因是温度变化, 其影响因素很多, 大致分四大类:! 影响变形的因素 " 约束因素 #影响混凝土抗拉强度和极限拉伸的因素 $造成应力集中的因素。

(1影响变形的因素①温度、湿度、风速:环境温度降低越多、湿度收缩变形越大,越易出现裂缝, 夏季施工的隧道,洞口衬砌易出现裂缝;湿度越小,衬砌混凝土收缩变形越大, 越易产生裂缝;风速越大,水分蒸发速度越快,早期收缩变形就大,易出现衬砌裂缝。

②水泥种类和水泥细度:有一些水泥配制的衬砌混凝土收缩变形较大, 衬砌易产生裂缝, 反之, 一些水泥配制的衬砌混凝土收缩变形较小, 衬砌就不易产生裂缝, 如矿渣水泥、矾土水泥都属后者;水泥细度越大,配制的混凝土收缩变形越大, 衬砌越易产生裂缝。

③骨料种类:一些骨料配制的混凝土收缩变形较大,衬砌易产生裂缝,如砂岩, 而另一些骨料配制的混凝土变形较小,不易产生裂缝,如花岗岩、石灰岩等。