隧道工程质量通病及防治

隧道工程常见质量缺陷及其预防第一节挖掘一、隧道体的超挖和欠挖尽量减少对围岩的破坏是隧道施工质量的主要表现之一。1.现象(1)实际开挖断面轮廓大于或小于设计开挖轮廓的部分为超控或欠挖。隧道不应挖掘不足。当围岩完整且岩石坚硬时，允许岩石的个别突出部分(每1不超过0.1)侵入衬砌。整体衬砌的侵入值应小于衬砌厚度的1/3，小于10厘米；对于喷锚衬砌不应大于5厘米；拱角和墙基以上1m内严禁欠挖。(2)在实际施工中，超标现象大量存在，只是程度不同。超挖不仅增加了隧道的造价，而且增加了围岩移动的深度和范围，影响了围岩的稳定性。超挖和欠挖使隧道内壁不平整，增加了施工难度，影响了后续喷网、防水和模板施工混凝土衬砌工程的工程质量。因此，隧道的超挖和欠挖应引起足够的重视。2.原因分析(1)施工技术管理检查和复核制度未严格执行，尤其是测量放线误差。目前，控制隧道开挖断面的测量方法大多采用偏置法和极坐标法，岩石表面是人工绘制的，导致误差。此外，在放样时，轮廓尺寸被人为放大。(2)钻孔精度。钻孔时的孔位应根据地质条件和机械设备，通过钻孔和爆破设计确定。但实际操作只能根据司钻的经验和操作技术，容易出现超挖和欠挖。(3)爆破技术。一是凿岩机机体结构的影响。当用凿岩机钻孔时，由于结构原因，凿岩机主体和围岩之间必须有一定的工作空间。为了避免底切，钻杆必须有一个外部插入角度。实际开挖的轮廓线是锯齿状的，岩壁锯齿状的凹陷部分构成超挖。二是爆破方法和参数。实践证明，不同爆破方法的超挖量也不同。普通爆破的超挖量比光面爆破和预裂爆破大得多。如果参数不合理，没有小直径药卷或超挖雷管段数太少等。超挖量将会增加。(4)地质条件变化等。当围岩与炮孔方向夹角较小的垂直或水平层状层理或节理时，由于夹具制造方法不同，钻杆插入角度也会发生变化。水平层状围岩形成门框状断面，超挖主要发生在框架角。垂直倾斜的岩石在两拱处容易形成超挖和欠挖，节理发育的围岩更容易形成局部超挖。根据开挖周期的测量统计，钻孔精度对超挖和欠挖影响最大，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“总比没有好”的观点，树立“少于没有”的观点，避免开挖轮廓线不必要的扩大，减少超挖。加强施工管理，建立健全测量、钻爆、开挖质量检验制度，控制测量放线精度。在保证中线和高程精度的前提下，通过正确的方法保证等高线位置的精度，即使用激光指示器控制掘进方向，提高中线和高程精度，提高等高线的放样精度；使用符合施工技术要求的测量放线仪器和断面检测仪器。(2)提高钻井技术水平，严格控制(3)解决爆破技术参数的合理匹配。实践证明，控制爆破在爆破方法上优于普通爆破。爆破方法包括全断面一次爆破、台阶爆破、导孔扩大爆破和预留光面爆破。一般情况下，在地质条件允许的情况下，全断面一次爆破(包括台阶法)有利于减少重复爆破振动，减少工序转换，便于快速施工。使用合理的爆破设备(雷管和炸药)和方法可以减少爆破引起的振动和应力波。破坏围岩，从而减少超挖和欠挖。实践证明，“等差”雷管爆破效果最好，振动最小。小药量连续装药法控制超挖效果最好。还应具备满足施工技术要求的钻孔机械和爆破设备。(4)地质条件。这是确定爆破参数的基本依据，爆破参数随掘进不断变化。因此，在现场施工时，应根据具体情况调整钻孔方向和角度，或适当调整周边孔的参数。即紧跟开挖观察和描述围岩，预测围岩中节理和裂隙的状态，并相应调整参数和施工方法，或采取辅助措施，如炮孔局部向内移动、局部空洞不装药、炮孔密实化、起爆顺序局部调整等。(5)严格施工管理。应满足五个要求：必须采用控制爆破，通过工程类比和现场实践优化爆破参数；钻孔精度必须严格控制，重点是控制周边射孔角度和射孔的均匀分布。爆破作业的质量必须严格控制。必须实现及时的检测和反馈；必须加强施工管理，必须不断加强施工人员的素质和责任教育。4治理方法钻爆完成后，应进行爆破后的断面检查，并绘制超挖和欠挖测量图进行分析和处理，认真分析超挖和欠挖的原因，以便采取对策。(1)必须处理超过规范要求的欠挖。如果底切量很小，个人应将其凿出符合规范要求；如果掏槽量大且集中，应采用局部补充爆破进行清理和凿除，以满足规范要求。(2)如果开挖部分较小，模板施工时用合格的碎石混凝土回填夯实；如果超挖量大，在一个模板内浇筑混凝土时，在保证混凝土设计厚度的前提下，在其后面回填合格的片石，并进行灌浆和嵌缝。先喷混凝土后浇筑混凝土时，先检查和校正隧道轮廓，使其光滑，以便挂网、喷混凝土和加厚浇筑混凝土，使其饱满密实。附录隧道开挖断面允许超挖值及检验方法第二，隧道底部的陨石1.现象道床是湿的，特别是在路基旁边的斜坡脚下，甚至有积水。火车反复碾压后，会有不同程度的泥浆沸腾和渗出。2.原因分析(1)隧道仰拱和隧道基础施工时有空碴，积水未清理干净。(2)欠挖严重导致拱抑制和底板厚度不足。(3)隧道沟未铺设，或混凝土厚度不足，或混凝土质量不好。在前两种情况下，在被火车反复碾压后，隧道核心往往会翻转并渗出泥浆。在第三种情况下，虽然仰拱基础的质量相对较好，但由于沟渠未铺设，沟渠中的流水全年侵蚀道床，列车的反复碾压最终将导致道床侧翻并渗出泥浆。3.预防措施(1)加强施工单位管理是关键。与智慧完全一致对于一些漏水严重的地方，可以在验收时检测道碴从道床侧的倾斜角度。如果需要处理，合理的方法是拆除、重做仰拱，并在沟底重新铺设混凝土。在大多数情况下，在线路开通后，当列车反复在线路上滚动形成泥浆和泥浆时，线路将被处理。此时，措施还包括拆除仰拱，在沟底重新铺设混凝土。然而，为了不影响交通，需要进行钢轨紧固施工，并且每隔一段时间进行仰拱施工。根据病害情况，仰拱和楼板可改为钢筋混凝土，如下图所示。三、新奥法施工中的常见现象及处理措施NATM施工的基本原则是根据围岩的性质允许适当的变形量，但不使其松动和坍塌。在设计和施工过程中，如果对围岩性质判断不正确，测量不清楚，或者喷射混凝土、锚杆和竖向钢支撑的时间和方法不正确，围岩松动将超过预期。此时，应根据观察和测量结果找出原因，并进行校正。然而，在许多情况下，原因无法明确确定，所以只能采取措施来处理这一现象。根据实践经验，新奥法中经常出现的一些异常现象及应采取的措施列于表中，其中“是指通过相对简单的变更就能解决问题的措施，(是指通过相对较大的变更，如改变配套方法等，就能解决问题的措施。)。当然，表中只列出了一般对策，根据各隧道的围岩条件、施工方法和变形状态，优选哪种措施。表格制作中的现象及处理措施第2节表面缺陷首先，衬砌混凝土裂缝衬砌混凝土常见裂缝是隧道病害的主要原因之一。1.现象衬砌混凝土表面有纵横交错裂缝、单斜裂缝、墙体裂缝、竖向施工裂缝、施工缝、伸缩缝和沉降缝、变形缝等。在拱门区。2.原因分析据1997年中国铁路隧道技术统计，在全路运营的5000多条隧道中，有1502条(占隧道总数的30.04%)受到裂缝、漏水等原因的影响。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。如地下水浸泡侵蚀；空气中的二氧化碳与混凝土碱性组分的水化产物相互作用，破坏钢筋表面的钝化膜，使混凝土失去对钢筋的保护作用，从而加速钢筋的腐蚀，碳化引起的混凝土裂缝加剧了混凝土的收缩；自然灾害或其他原因，如列车荷载或地震荷载、邻近洞室开挖、隧道失修、采空区、泥石流、洪水等。会在不同程度上造成隧道裂缝。近年来，在修建隧道和其他地下建筑时，普遍采用“新奥法”。该方法遵循的原则是通过发挥围岩承载环的主动作用，使围岩(岩体)成为承载结构。根据这一原理，开挖后及时应用喷射混凝土、锚杆、格栅和钢筋网，以控制围岩变形或防止暴露在空气中的关键岩块坍塌，从而将围岩组织成承重结构。在此基础上，采用二次衬砌模板混凝土结构作为补充，形成安全可靠的支护体系，称为“复合衬砌”。衬砌裂缝通常指二次衬砌产生的裂缝。它包括早期裂缝和晚期裂缝，前者是指混凝土从浇注入模到最终凝固期间产生的裂缝，一般不影响结构的正常使用；后期裂缝包括荷载或变形(由混凝土收缩、温度变化等引起)时产生的裂缝。)在混凝土硬化后受到约束，且应力超过混凝土的抗拉强度或变形超过极限张力复合材料内衬开裂的直接原因是温度变化，温度变化的影响因素很多，大致可分为四类：“影响变形的因素”约束#影响混凝土抗拉强度和极限抗拉强度的因素$导致应力集中的因素。(1)影响变形的因素(1)温度、湿度和风速：环境温度下降越多，湿度收缩和变形越多，出现裂缝的可能性越大。对于夏季修建的隧道，隧道入口衬砌可能出现裂缝；湿度越小，衬砌混凝土的收缩变形越大，越容易出现裂缝。风速越高，水的蒸发速度越快，早期收缩变形越大，容易出现衬砌裂缝。(2)水泥种类和水泥细度：用部分水泥配制的衬砌混凝土收缩变形大，衬砌易产生裂缝；相反，用一些水泥配制的衬砌混凝土收缩变形小，不容易出现裂缝，如矿渣水泥和矾土水泥，属于后者；水泥细度越大，制备的混凝土收缩变形越大，衬砌开裂越容易。(3)骨料类型：有些骨料配制的混凝土收缩变形大，衬砌易产生裂缝，如砂岩，而其他骨料配制的混凝土变形小，不易产生裂缝，如花岗岩和石灰岩。(4)水化热温升和水泥浆量：水化热温升大，衬砌混凝土收缩变形大，易产生裂缝；衬砌混凝土中水泥浆含量越大，混凝土的收缩变形越大，衬砌开裂越容易。混凝土水灰比：衬砌混凝土水灰比越大，收缩变形越大，衬砌裂缝越多。泵送混凝土容易产生裂缝，这是由于混凝土坍落度大、离析和泵送水不规则现象，是隧道衬砌开裂的重要原因。外加剂：在衬砌混凝土中适当添加泵送剂、减水剂和增塑剂，可以减少混凝土的收缩变形，有利于减少裂缝，但过量添加会增加混凝土的收缩变形，从而增加衬砌裂缝。添加缓凝剂和氯化钙作为促凝剂会增加混凝土的收缩和变形，衬砌容易开裂。施工操作方法：未捣实或人工捣实质量差的混凝土收缩变形大，衬砌易开裂。隧道裂缝的主要原因是模板台车设计不完善，衬砌混凝土未捣实或仅部分捣实，以及过于注重混凝土表面质量。养护：养护时间越长，养护条件越好，衬砌混凝土收缩变形越慢，出现裂缝的可能性越小。设计原因：第一，结构尺寸和形状，混凝土构件包围的截面周长与被包围的截面面积之比越大，收缩变形越大，混凝土越容易开裂，即衬砌越薄，每循环衬砌越长，衬砌越容易开裂；第二是配筋率。配筋率增加，收缩变形减小，有利于减少衬砌裂缝。(2)制约因素衬砌结构刚度系数S。S越大，结构纵向截面的惯性矩越大，弹性模量越大，高跨比越小，隧道衬砌出现裂缝的可能性越大。(2)基础的水平抗力系数Cx越大，越容易产生衬砌裂缝，即基岩上的混凝土比土壤上的混凝土更容易开裂。绑扎长度L。一般来说，伸缩缝间距的L值越大，越容易产生衬砌裂缝。施工缝在现场代替伸缩缝。如果养护条件和施工质量不完全满足设计和规范要求，如果使用10m长的模板台车，在一个周期中间也会出现裂缝。(4)由于受力情况的变化，防水层有利于减少衬砌混凝土裂缝。(5(2)衬砌混凝土的极限抗拉强度越大，越有利于控制裂缝的发生。影响混凝土极限抗拉强度的因素有：一是混凝土的等级，等级越高，数值越大；二是粗骨料的类型，其大小为卵石碎石轻骨料；第三是配筋率。(4)导致应力集中的因素应力集中的存在会将收缩应力放大数倍，因此应力集中是产生裂纹的重要原因。(1)混凝土有蜂窝、空洞等质量缺陷。(2)拆除过早的混凝土应力不当或由于养护不到位，形成早期微裂缝。(3)混凝土浇筑缝隙处理不当，导致缝隙处混凝土抗拉强度降低。(4)二次衬砌离开挖面太近，爆破振动形成早期微裂纹。3.预防措施根据上述影响收缩裂缝的原因，制定了相应的控制措施，以减少裂缝的发生。(1)控制变形以减少裂缝(1)衬砌材料的合理选择：衬砌混凝土应采用水化热低、细度小、收缩裂缝可能性小的水泥配制；选择膨胀水