客运专线隧道衬砌施工质量常见问题分析及处理措施.doc

客运专线隧道衬砌施工质量常见问题分析及处理措施?石太铁路客运专线建设论文专辑?客运专线隧道衬砌施工质量常见问题分析及处理措施谭太昌(石太铁路客运专线有限责任公司安全质量部,石家庄050071)摘要:隧道衬砌是隧道施工的重要工序,其质量影响着隧道的使用功能.总结隧道衬砌施工中常见的质量问题,研究分析影响质量问题的原因和关键因素,从理论和实践上提出改善混凝土施工工艺,提高混凝土性能品质等的处理措施或建议,尤其在防水板挂设,衬砌拱顶灌注,钢筋保护层施工方面有新的观点,可供以后施工借鉴和研究.关键词:客运专线隧道;隧道衬砌;质量问题;处理措施中图分类号:U238;U455.91文献标识码:B文章编号:10042954(2007)04一oo14一O3害的发生,提高隧道衬砌施工质量的.2隧道衬砌常见的质量问题隧道衬砌施工是隧道工程的一项非常重要的综合工序,涉及到爆破开挖,初期支护,防排水等,因此衬砌的质量问题也表现在多方面:(1)衬砌的过度变形,裂损,剥落掉块;(2)二次衬砌混凝土厚度不满足设计要求;(3)二次衬砌背后空洞和二次衬砌不密实;(4)地下水的渗漏和涌出.1概述3影响因素及原因分析客运专线和高速铁路设计技术指标要求高,隧道在其中占相当大的比重,长大隧道也已司空见惯.如石太客运专线太行山特长隧道,全长约27.9km,居亚洲铁路山岭隧道之首.据不完全统计,目前我国大陆铁路隧道总数达5300余座,总长度为2500余km,其中5km以上隧道就有28座.但是,由于隧道衬砌施工质量问题,引起隧道工程在施工和运营阶段出现的各类病害严重影响了隧道的功能,造成隐患,危及行车安全.如何保证隧道施工质量,特别是衬砌的质量,确保在设计寿命周期内正常使用,确保运输安全,是设计和施工亟待解决的问题.如果设计和施工中采取一些合理技术措施进行预防和控制,是完全可以减少隧道病收稿日期:2007一Ol一31作者简介:il太昌(1966一),男,高级工程师,石太铁路客运专线有限公司副总经理兼总工程师.3.1影响隧道衬砌质量的因素影响隧道衬砌质量有人,原材料,施工方法,施工工艺,设备机具,混凝土品质,衬砌厚度,衬砌与围岩之间的接触条件等因素,其中起决定作用的因素是:(1)衬砌混凝土的性能,品质,包括混凝土的耐久性指标;(2)衬砌混凝土厚度.3.2质量问题产生的原因3.2.1衬砌的过度变形,裂损,剥落掉块,背后空洞,厚度不足的原因(1)混凝土施工工艺欠佳和控制不严.混凝土用水泥,粉煤灰品种选择不当;粗细骨料级配不合理,含泥量及有害物质超标;原材料计量不准确;混凝土运输浇筑时间长,振捣时间不够或漏振,养护次数少,时间短等原因直接影响了混凝土的强度,抗渗,抗裂,电通量等性能指标,混凝土品质下降是造成混凝土裂缝,剥落,渗漏的原因之一.在耐久性混凝土中,外加剂的原超前,实施一次规划,分期实施,滚动发展,提高项目建设各阶段,工程各方面的科技含量,圆满成功地解决了远期与近期建设的有机协调,实现了规划设计,建设运营的可持续发展.(5)提高工程质量.通过实施项目的社会化管理,严密严格的合同管理,质量保证体系的建立,质量责任制的落实,独立平行的质量检测等切实和有效的方法,分析研究建设过程中的关键问题与因素,采取有效措施,确保了一流的进度目标和工程质量.5结语小业主,大咨询的基建管理模式显示了积极作l4用:有利于发挥社会中介力量和专家的作用,提高工程质量,缩短建设工期,降低工程造价,使业主把主要的精力投入到综合性管理和科学决策工作中去,营造出专业技术人员充分发挥作用的环境,极大地调动了各参建单位的积极性和创造性,使基建工程的每一个环节都具备专业人才和力量,从而提高了工程管理能力和水平.参考文献:【l】王志坚,信本焕.乌鞘岭隧道建设管理要点简析【J】.铁道标准设计,2005(9).【2】刘鑫.秦沈客运专线工程质量管理综述【J】.铁道标准设计,2001(11).铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2OO7(4)谭太昌一客运专线隧道衬砌施工质量常见问题分析及处理措施材料质量和施工时计量,混凝土的养护时间更为重要.(2)光面爆破效果差,喷射混凝土表面平整度不达标,防水板挂设富余量不足.开挖时光爆效果差,超欠挖现象严重,而喷射混凝土施工时,对欠挖部分一般不做处理,导致喷射混凝土后该欠挖部位衬砌厚度不足;喷射混凝土平整度差,超挖部分未补平,防水板钢性大,挂设预留富余量不足,致使灌注混凝土时流体混凝土所产生侧压力不能使防水板处处紧贴喷射混凝土表面,因此,在喷射混凝土同防水板间存有空隙或空洞.衬砌混凝土同喷射混凝土接触不紧密从而恶化了衬砌混凝土的受力条件,衬砌混凝土承受局部应力,易产生开裂,剥落.(3)衬砌拱顶混凝土灌注不饱满.由于混凝土重力作用的影响,拱顶混凝土难以灌注饱满,由此造成的拱顶上鼓,衬砌内缘压裂,掉块的现象屡见不鲜.(4)隧道沉降变形.由于地质,地层的变化,隧道不可避免发生沉降变形,沉降的不均匀性造成衬砌混凝土裂缝.(5)衬砌混凝土钢筋保护层厚度小.钢筋保护层设计时考虑的是主筋的净保护层,而辅助钢筋往往被忽视,施工时技术人员理解上存在一定差异,有的认为设计保护层厚度为主筋中心至混凝土表面的距离,致使钢筋保护层厚度偏小,甚至出现露筋现象.随着时间的推移,混凝土炭化深度逐步加深,钢筋保护层失去作用,导致钢筋锈蚀,混凝土剥落.3.2.2地下水渗漏和涌出的原因(1)初期支护表面在防水板铺设之前未处理,防水板撕裂,破损,接头粘接不牢固.防水板一般为橡胶和树脂类有机材料,厚度在0.52.0mm.目前,多用树脂类,厚度1.21.5mm,其刚度大,材料柔性不足.二衬防水板铺设前,未对初支表面的锚杆头,铁丝等尖锐铁件进行割除及砂浆抹平处理,防水板铺设后,二衬混凝土施工时防水板在流体混凝土侧压力的作用下,易被锚杆头等刺穿,影响防水板的防水性能.由于光面爆破效果不好,喷射混凝土表面平整度差,防水板在流体混凝土侧压力的作用下被撕裂破损.接头焊接不牢,焊缝开裂漏气,地下水从撕裂破损和焊缝开裂处渗出,为衬砌混凝土渗漏水创造了条件.(2)施工缝,沉降缝渗漏水.由于混凝土收缩变形,施工缝,沉降缝处会出现裂缝,设计时一般采用止水带防水.但是,止水带的安装比较困难,其位置,质量不易保证,形成了渗漏水的薄弱环节.(3)混凝土品质,抗渗性能差,收缩,受力等裂缝也是衬砌渗漏水的原因之一.(4)二衬混凝土背后排水管路不畅通,地下水不能顺畅排出,被封堵在二衬混凝土背后,在水头压力作铁道标准设计RAILWAYSTANDARDDESIGN2OO7(4)?石太铁路客运专线建设论文专辑?用下,地下水势必沿着防水板及二衬混凝土的薄弱部位渗出.4质量控制问题的几点措施及建议(1)严格控制光面爆破.隧道开挖光面爆破技术已很成熟,但由于认识上的不足,思想重视不够或在成本,进度方面考虑过多,光面爆破的效果多数不理想,超欠挖的问题一直没有得到很好的解决.建议提高光面爆破质量标准,在验收标准中将光面爆破效果作为质量验收主控指标,明确超挖标准.光面爆破效果的好坏是保证衬砌质量的基础,施工过程中,各级管理部门都应重点关注.(2)优化混凝土配合比,改善混凝土施工工艺,提高混凝土性能品质.提高混凝土性能品质应从混凝土原材料选择,配合比设计,拌和运输,浇筑4方面考虑.混凝土原材料选择时,细骨料宜选用级配合理,质地均匀坚固,吸水率低,空隙率小的洁净天然河砂;粗骨料宜选用级配合理,粒形良好,质地均匀坚固,线膨胀系数小的洁净碎石;水泥宜选用硅酸盐水泥,普通硅酸盐水泥;矿物掺和料宜选用品质稳定的产品.水泥及掺和料各项指标均应满足铁路混凝土工程施工质量验收补充标准中的相关规定,混凝土拌和料用水宜采用洁净的饮用水,其pH值,氯化物,硫酸盐,碱含量等各项指标均应满足混凝土拌和用水要求.在配合比选择时,尽量降低水胶比和减少单方混凝土的胶凝材料用量,掺加高性能多功能复合型外加剂,采用多级配粗骨料,混凝土坍落度在满足泵送技术条件下尽可能减小,以最大限度提高混凝土设计性能.施工时,混凝土拌和应采用强制式搅拌机,严格控制原材料的质量,使用电子自动化系统计量设备,精确计量各类原材料质量,外加剂的计量显得更为重要,可采用预先袋装法.进场检验合格的外加剂,按每盘混凝土用量用天平称量,按不同种类的外加剂,采用不同颜色的塑料食品袋分装,混凝土拌和时按袋加入.各种原材料应采用次序投料法按细骨料,水泥,矿物掺和料和外加剂顺序投放,搅拌均匀后加水,待砂浆充分搅拌后再投入粗骨料,并继续搅拌至均匀为止.搅拌过程中,每一阶段的搅拌时间不宜少于30s,总搅拌时间必须控制在23min.混凝土应使用专用混凝土运输车运输,运输时间应控制在表l的范围之内.浇筑时杜绝衬砌混凝土不振捣的弊病,除插入式振动器振捣外,在台车上按一定间距安装附着式振动器加强振捣.混凝土入模前,应采用专用设备测定混凝土的温度,坍落度,含气量,水胶比及泌水率等各项指标,符合配合比设计要求后方可入模浇筑.15?石太铁路客运专线建设论文专辑?表1混凝土延续运输时间谭太昌一客运专线隧道衬砌施工质量常见问题分析及处理措施从搅拌机倾出时的混凝土温度/延续运输时间/rain2030451020605一l090(3)用标准差法判定混凝土品质.隧道衬砌混凝土施工,由于设备环境和工艺的特殊性使其强度性能具有变异性.根据可靠度理论,围岩支护系统和衬砌结构的可靠度,不仅取决于材料强度平均值,而且与强度的变异性有关.因此,在对衬砌混凝土进行评定时,不仅要知道强度平均值,而且要使用统计方法统计混凝土强度的标准差,了解其离散性,从而判定该批混凝土的品质.标准差越小,表明混凝土的生产管理水平高,混凝土品质好,反之,混凝土品质差.一般情况下,衬砌混凝土强度等级为C25,混凝土强度不低于设计强度等级95%,标准差值or4.0时,混凝土品质为优良;or>15.5时,混凝土品质为差.如果将标准差也作为混凝土验收的条件之一,可有力促进混凝土品质的提高.标准差or可用下式计算JNN1,P:N?.%J一一式中统计周期内第组混凝土试件的立方体抗压强度值,N/mm;J7v统计周期内相同强度等级的混凝土试件组数,N>25;统计周期内J7v组混凝土试件立方体抗压强度的平均值;P统计周期内强度不低于设计强度等级的百分率,%;n统计周期内试件强度不低于设计强度等级的组数.(4)优化防水板性能指标,改变挂设工艺.探讨和研究防水板的材料性能,在不降低其强度指标的前提下,降低防水板的刚度,增加柔性和断裂延伸率.将常用的复合型防水板改为分离式防水板,挂设时,分2次施做,先钉挂土工布,再粘(焊)挂防水卷材,同时应改进接头焊接工艺和参数,加强充气试验检查.这2项措施都可不同程度使防水板与围岩或喷射混凝土更密贴,从而减少衬砌背后的空隙或空洞.(5)防水板铺设前,对隧道初期支护喷射混凝土表面进行处理.切除锚杆头,钢筋头等坚硬物,并用砂浆抹平.喷射混凝土表面不平整时需补喷,抹平,表面平整度应符合D/L1/6的要求.其中,为初期支护表面相邻两凸面间的距离;D为初期支护表面相邻两凸面之间凹进去的深度.l6(6)采用压力法灌注拱顶衬砌混凝土.如果在灌注拱顶混凝土时,给混凝土加压,使混凝土在有压状态下自动充满,则可避免减少拱顶衬砌背后的空隙.比如在衬砌台车上拱顶部位设计安装与混凝土输送泵用管道相匹配的管道接口,灌注时,将输送泵的管道直接与其连接,利用输送泵自有压力实现压力灌注.(7)关注施工缝,沉降缝的设置.施工缝,沉降缝必须严格按照设计,规范及验标施工,施工时,在地层,地质变化处设置沉降缝,止水带的安装位置要精确控制,尤其是在第一次混凝土拆模后,第二次灌注前应加强止水带的检查,确保其符合质量标准.(8)统一保护层设置标准,使用专用保护层垫块.统一钢筋保护层设置的标准就是在设计时统一采用钢筋净保护层,以避免理解或认识上的错误造成保护层厚度不足的质量问题.钢筋净保护层是指混凝土表面至最外一层钢筋(包括辅助钢筋)的外缘之间的距离.混凝土浇筑前,应仔细检查钢筋保护层垫块的位置,数量及紧固程度,并指定专人作重复性检查,以提高钢筋保护层尺寸的质量保证率.构件侧面和底面垫块的尺寸应保证保护层厚度的准确性,其形状(宜为弧形)应有利于钢筋的定位,不得使用砂浆垫块,可采用耐碱性和抗老化性能良好且抗压强度不低于50MPa的厂制塑料垫块,以确保钢筋保护层的厚度.(9)二衬混凝土背后纵向及环向排水盲沟采用三通连接,并连接牢固,防止混凝土施工时脱落.横向泄水管口应略低,以有利于排水;二衬混凝土施工前,采用水泥袋将泄水管口堵死,防止混凝土施工时灌入.二衬混凝土脱模后,及时凿出泄水管口,并清除管内杂物,确保排水管路通畅,避免二衬背后地下水产生水头压力,破坏防水板及二衬混凝土.5结语隧道衬砌质量问题是隧道施工的通病,要想彻底克服比较困难.上述措施及建议有的已经应用在工程施工中,有的还停留在理论阶段.通过在石太客运专线铁路太行山特