中铁建某标某隧道质量通病对结构安全影响分析及治理

隧道质量通病对构造安全影响分析与治理第1页隧道质量通病对构造安全影响分析与治理隧道质量通病影响构造安全定义背景意义第2页隧道质量通病对构造安全影响分析与治理定义隧道质量缺陷对构造安全影响分析，主要针对隧道二衬混凝土，与混凝土质量通病有部分类似，增加了某些隧道工程特有工序与部位。背景总公司2023年3月下发《有关开展铁路隧道、路基工程质量专项整改通知》(铁总办函〔2013〕11号)文献。温福线、沪昆线拱顶掉块事故影响。意义消除线路运行时安全隐患，减少运行风险，减少运行后再整改病害。为了安全！第3页隧道质量通病种类1隧道二衬裂纹、渗漏水；2钢筋保护层不足、二衬钢筋缺失、钢筋间距过大；3施工缝不规范;4混凝土空响、空洞。第4页第一种：隧道二衬裂纹、渗漏水；隧道二衬裂纹：根据裂缝走向及其和隧道纵轴方向互相关系，分为三种。纵向裂缝（沿线路方向）环向裂缝（与线路方向垂直交叉）斜向裂缝（与线路成角度交叉）第5页1、纵向裂纹隧道二衬纵向裂纹：纵向裂缝平行于隧道轴线，其危害性最大，发展可引发隧道掉拱、边墙断裂，甚至引发整个隧道塌方。纵向裂缝分布具有拱腰部位比拱顶多，双线隧道主要产生在拱腰，单线隧道主要产生在边墙规律。从受力分析来看，隧道拱顶混凝上衬砌一般是内侧受压形成内侧挤压混凝上衬砌开裂、剥落掉块;拱腰部位主要是混凝土衬砌内侧受拉张开;拱脚部位裂缝则会产生衬砌错动，造成掉拱也许;边墙裂缝常因混凝上衬砌内侧受拉张开而错位，会使整个隧道失稳。第6页2、环向裂纹隧道二衬环向裂纹：环向裂缝主要由纵向不均匀荷载、围岩地质变化、沉降缝等处理不当所引发，多发生在洞口或不良地质地带与完整岩石地层交接处。第7页3、斜向裂纹隧道二衬斜向裂纹：斜向裂缝一般和隧道纵轴呈45°左右，也常因混凝土衬砌环向应力和纵向受力组合而成拉应力造成，其危害性仅次于纵向裂缝。第8页按隧道衬砌裂缝产生原因分类：界面裂缝（主要有干缩裂缝、温度裂缝等）荷载作用产生变形裂缝第9页预防措施:(l)隧道施工方面。加强施工中地质复查核实工作，对开挖暴露后围岩情况与设计不符，要及时与设计沟通，做好设计变更，选择正确施工办法，做好过程控制。第10页预防措施:(2)二衬混凝土材料改善。二衬混凝土失水收缩和温度差产生温变是造成隧道二衬裂缝主要原因之一。首先要严格控制施工配合比，尤其是水灰比。通过合理添加膨胀剂等外加剂，可有效减少二衬混凝土温缩和失水收缩，提升二衬抗裂缝能力。第11页预防措施:(3)尽也许采取先进施工技术设备，尽也许减少施工对围岩扰动，提升衬砌质量。施工中可采取光面爆破，严格控制超欠挖，确保二衬构造厚度均匀性。受铁道部2023年下发120号文献有关隧道二衬安全步距影响，混凝土距离掌子面太近，爆破施工产生震动与冲击波也是隧道产生裂纹原因之一。避免拆模过早，确保二衬早期强度。第12页二衬裂纹整改措施：1表面封闭法：如裂缝宽度在0～0.2mm之间，且无显著剪切滑移、渗水迹象，对构造强度、刚度、稳定性会产生一定影响，但不影响构造安全和正常使用，可采取直接涂抹法进行处理，涂抹材料提议用水泥基渗入结晶型材料或环氧树脂混凝土修补，且要加强养护。第13页二衬裂纹整改措施：2埋管注浆法：如衬砌混凝土裂缝宽度在0.2～0.5mm之间，无显著错动迹象，但有渗水现象发生，可采取埋管注浆法修补。浆液可采取环氧树脂、聚氨酯浆材等，可加入适量稀释剂以减少浆液粘度，便于灌注。如裂缝有显著剪切滑移迹象，除采取埋管注浆法外，还应进行锚固注浆。注浆过程注浆后第14页二衬裂纹整改措施：二衬裂纹整改效果经取芯检查，发觉不一样队伍整改存在较大偏差、甚至存在假处理现象，现场逐分部纠偏或部分重新整改返工。裂纹检测：取芯检测第15页二衬裂纹整改措施：3凿槽嵌补法：如衬砌混凝土裂缝宽度0.5～1mm之间，且无显著剪切错动渗水迹象，可采取凿槽嵌补法修补。凿槽槽宽2～5cm，槽深根据裂缝深度确定，最大深度不得超出三分之二衬砌厚度。第16页二衬裂纹整改措施：41mm以上或者有滑移要根据现场情况制定适合方案进行整改。第17页隧道二衬渗漏水渗漏水类型文本文本文本仰拱填充（底板）渗水衬砌拱墙渗水第18页二衬渗漏水产生原因：1不良地质环境隧道穿越漂卵石类土、节剪发育岩层、溶洞、暗河等等。2衬砌开裂损伤衬砌纵向、环向、斜向、月牙形裂缝处等渗漏水。3构造本身缺陷防排水设计材料性能差、混凝土抗渗等级低、防排水措施不完善；衬砌未作防腐设计，衬砌腐蚀破坏而漏水。4材料：骨料污染、拌合不良、水灰比控制不良。工艺：捣鼓不良、模板漏浆、背后空洞、三缝处理不良。第19页二衬渗漏水危害在电力牵引区段，拱部漏水，会造成接触网跳闸、放电漏电，影响安全运行，造成人身伤害。在寒冷和寒冷地域，隧道漏水会造成边墙结冰、拱部挂冰，侵入限界，影响隧道正常使用，还会造成衬砌冻胀裂损和洞内线路冻胀起伏不平等病害。在洞内线路排水不良地段，造成土质和软岩地基翻浆冒泥，整体道床下沉裂损病害，冒水多发生在衬砌及隧底，隧底冒水易引发底板上拱。另外，环境水中具有侵蚀性介质，造成衬砌混凝土和砂浆腐蚀损坏，减少衬砌支撑能力，影响构造安全。第20页二衬渗漏水预防措施一是做好构造防排水、施工缝和变形缝防水、洞口防排水，严格控制施工工艺及质量，确保盲沟、排水管（沟）排水通畅。提议调平层增设横向排水管，纵向接近水沟边墙埋设纵向排水盲管。二是防水板铺设之前，严格检查初支表面渗漏水点，在渗漏水点处增设环向盲管和纵向盲管。三是处理好三缝，防水板铺设好，严格止水带安装工艺，膨胀止水带（胶）按设计要求做好。第21页二衬渗漏水整改措施1引排当裂缝渗水量较大(以线状流出、滴水)、渗水含泥砂且水压大时,应先做引排。引排开槽断面形状以矩形或倒梯形为好,封堵槽沟时要加混凝土界面剂。引排管用半圆形PVC管或小直径钢纤透水管均可。封槽后应注意使构造表面平整、光滑。引排管上端应高于渗水部位10cm以上,并始终通到洞内排水沟。封槽材料有:双快水泥、堵漏灵、堵漏停、聚合物水泥砂浆、改性环氧树脂砂浆、一般速凝砂浆及聚氨酯密封胶等，底板渗水采取横向开槽处理，反扣角钢或者槽钢上浇筑混凝土。第22页二衬渗漏水整改措施2注浆封堵对处于水位线下列构造渗水裂缝,只用凿槽封堵方式治理不能彻底,复发率很高,采取注浆封堵方式较为合理。同步此类裂缝多数比较细窄,耗浆量不多,注浆材料固化后与原混凝土有较好粘结密封性。①超细水泥注浆：对于裂缝宽度在0.5mm以上、水量不大时,采取超细水泥进行注浆封堵；②水泥-水玻璃双液注浆：对拱墙大面积渗水、施工缝渗水等情况采取水泥-水玻璃双液注浆施工；③其他新型、高性能化学浆液。第23页二衬渗漏水化学注浆措施：化学注浆过程第24页二衬渗漏水整改措施3涂抹防水涂料水泥基渗入结晶型防水涂料是一种由硅酸盐水泥、硅砂和活性化学物质配制而成粉状混合物,是目前世界上先进刚性防水材料。针对部分地段混凝土表面湿渍和施工缝渗漏水,考虑到不破坏止水带,主要采取注浆和涂抹防水涂料办法进行处理。第25页二衬渗漏水整改措施隧道衬砌开裂常伴随渗漏水，因此，衬砌开裂与渗漏水防治一般是结合在一起，以上多种处置办法可根据详细情况综合使用。第26页第二种：钢筋问题钢筋保护层不足型号错误间距过大、缺失第27页钢筋保护层不足产生原因混凝土保护层垫块未安装或者安装不到位，钢筋骨架尺寸计算错误，钢筋骨架安装加固不到位，混凝土浇筑过程中钢筋产生移位。防水板焊接固定不牢也可造成钢筋保护层不够。预防措施加密钢筋保护层垫块，垫块多采取水泥垫块，强度一定要够，钢筋骨架尺寸计算精确，安装一定要牢靠，混凝土浇筑过程中注意观测，避免出现振捣时遇到钢筋；整改方案对于钢筋保护层轻微不足（轻微露筋或者混凝土表面出现钢筋印迹），可采取在表面涂刷硅烷浸渍，增强表面混凝土，或者涂刷水泥基渗入结晶型材料（耐久性混凝土修补材料）；对于混凝土表面局部露筋严重，可采取钢筋复位办法进行修补，严重不足返工处理。第28页第29页钢筋间距过大、型号错误、缺失产生原因预防措施整改措施围岩等级变化里程错误，有钢筋地段与无钢筋地段交接处容易产生错误；施工队偷料，报检有钢筋，检测无钢筋，报检过后合台车之前将钢筋拆除；项目部方案优化。一线技术人员必须掌握施工台账，及时与测量人员沟通，掌握好测量数据，避免出现错误；台车合模后报检，技术人员一定要对内部钢筋重新察看检查，留取影像资料，混凝土浇筑时必须在场。一是变更，在三捡报告出初步成果时，抓紧时间变更；二是做好沟通；三是找有资质单位进行验算；四是返工处理。钢筋间距过大、型号错误、缺失在隧道进行第三方无损检测后，发觉二衬整板或者局部缺失钢筋，双层钢筋变单层钢筋，钢筋间距过大，钢筋型号错误（以小代大）情况。第30页第三种：施工缝处理不规范1止水带外露2废边、掉块3月牙形闭环裂纹4混凝土易漏浆，造成涣散不密实5错台施工缝不规范一般台车长度为9m、12m两种，每隔一种台车位就会产生一道施工缝。铁路静态验收时，工务段特别重视施工缝，几乎是每道缝检查三遍，左右边墙加拱顶，格外严格。施工缝主要问题有5类。第31页第一类：止水带外露产生原因产生原因：一是安装错误，一般止水带安装要求整环无搭接，现场往往使用裁断安装办法进行安装，造成止水带失效。二是固定错误，传统做法是用L型钢筋，让止水带弯成直角，一端埋入混凝土内，一端紧贴端头模，拆模后，将紧贴端头模那一端扒开撑直，将止水带恢复成180度，打入后一板衬砌混凝土内。这种办法看似简单易操作，事实上时行不通，也是产生止水带偏位主要原因。第32页图示第33页止水带外露现场照片止水带外露止水带夹层第34页止水带外露现场照片止水带搭接止水带被混凝土淹没第35页止水带外露预防措施预防措施：变化止水带安装方案，可采取定型钢模板做端头模，便于固定止水带在中间。第36页止水带外露实行效果第37页止水带外露整改措施将偏位止水带割除，混凝土打磨平顺，牢记修补。第38页第二(三)类：废边、掉块，出现月牙形闭环裂纹废边掉块第39页现场照片闭环裂纹第40页第二(三)类：废边、掉块，出现月牙形闭环裂纹废边一是混凝土拆模过早，台车移位时造成混凝土薄弱处产生滑动形成废边掉块；二是止水带偏位，使混凝土产生夹层，形成废边掉块、月牙形裂纹。产生原因掉块台车拆模不宜过早，达成最基本拆模强度；重视成品保护；止水带安装规范。预防措施月牙形闭环裂纹将施工缝切成2*2cm“V”型边，废边、掉块部位凿除，打磨平顺，不予修补；月牙形裂纹纵向宽度不大于等于15厘米,存在掉块风险，须凿除处理，与二衬结合部位打磨平顺；整改措施第41页现场整改照片将施工缝切成2*2cm“V”型边，废边、掉块部位凿除，打磨平顺，不予修补；月牙形裂纹纵向宽度不大于等于15厘米,存在掉块风险，须凿除处理，与二衬结合部位打磨平顺；第42页第四类：混凝土涣散、不密实产生原因：端头模封堵不到位致混凝土漏浆；混凝土施工时漏振。预防措施：模板封堵严实，加强振捣。整改措施：面积范围较小将涣散混凝土打磨清除，范围大将混凝土凿除重新浇筑。第43页第五类：错台产生原因：一是台车变形，二是台车加固不到位，三是填窗孔封堵不严实。危害：错台造成，隧道断面产生突变，高速列车在运行时，气流运行轨迹形成突变，严重时会产生车体晃动，甚至列车脱轨。预防措施：及时修正二衬台车，避免出现板间错台，二是封堵好填窗孔。整改措施：以打磨为主，牢记修补。板间错台打磨顺接平顺，二衬断面无突变即可。第44页隧道敲击排查敲击排查是以锤（棒）击在混凝土表面进行敲击，以声音判断混凝土是否存在质量缺陷，一般能够发觉40cm以内混凝土质量缺陷。敲击即检查混凝土有没有空响，空响即敲击时空谷、空腔回声。隧道拱部敲击排查第45页隧道敲击排查现场敲击现场检测架第46页隧道敲击排查工具敲击工具一(破尖锤)敲击工具二（钢管带钝头与尖头）第47页隧道空响、空洞混凝土涣散、不密实混凝土内杂物混凝土脱空混凝土厚度不足防水板外露、止水带外露第48页第一类：混凝土涣散、不密实产生原因：混凝土振捣不到位、漏浆，混凝土等候间隔时间长，两次混凝土连接处产生缝隙，端头模与填窗处未封赌形成空鼓。预防措施：加强混凝土浇筑过程中振捣控制，缩短混凝土等候间隔时间，加强模板安装。整改措施：一是对涣散不密实部位进行注浆，注浆选用环氧树脂或者超细水泥浆；二是凿除涣散体，重新浇筑混凝土或者使用环氧砂浆进行修补。第49页第二类：混凝土内杂物产生原因：混凝土内包括土工布、方木、钢板等影响混凝土连接杂物，形成混凝土夹层产生空响。预防措施：加强模内洁净度，清除模板内杂物。整改措施：出现空响时先钻眼调查清楚杂物是何物，距离二衬表面距离、尺寸，影响程度，根据调查情况进行处理，如在表面，清理掉杂物，不予修补即可。第50页混凝土含杂物混凝土夹杂黄土混凝土夹木板第51页第三类：混凝土脱空（三类）混凝土未灌注满防水板背后空洞防水板与初支面不密贴第52页第三类：混凝土脱空1混凝土浇筑过程中，混凝土冲顶时未冲顶到位，台车内形成气囊，造成混凝土大面积脱空，敲击时形成空响。2混凝土浇筑过程中，混凝土受（防水板、钢筋、杂物等）阻挡，混凝土无法流动，形成空鼓、空洞。无法浇筑到位。3混凝土本身原因，骨料污染、拌合不良、水灰比控制不良，和易性差，混凝土离析等。第53页混凝土脱空危害混凝土脱空后，往往厚度不足，有甚至只有几公分厚，混凝土容易开裂，高速火车通过后，形成负压造成掉块，影响电器设备及行车安全。接触网吊柱部位假如存在混凝土脱空，混凝土厚度不够时，危险极大，在风压推进下，极也许坠落第54页混凝土脱空预防措施一是加强混凝土浇筑过程控制，严格控制混凝土生产质量；二是优化混凝土二衬台车设计，增加冲顶孔。一般二衬台车长度为9m、12m，9m台车提议开孔3到4个孔，12m台车多增加一种孔，开孔宜为4到5个孔；冲顶时最佳先从现有二衬端开始，这样能够避免压气形成气囊。在端头模端设置一种检查孔，冲顶时派专员观测冲顶情况，根据混凝土输送情况，决定是否逐孔冲顶还是跳孔冲顶，最后封堵检查孔，直至混凝土冲顶完成。三是检查混凝土浇筑过程中是否有杂物进入模内。第55页二衬混凝土脱空整改措施1注浆注浆材料选用纯水泥浆（高浓度牙膏状水泥浆）、水泥砂浆、高强灌浆料或者细石混凝土。第56页二衬脱空整改措施2拆除重建挂模施工。返工时，将厚度不足混凝土凿除至设计要求范围，重新植筋、打锚杆进行混凝土浇筑。第57页第四类：混凝土厚度不足初支侵限造成厚度不足欠挖造成无初支且二衬厚度不足第58页第四类：混凝土厚度不足1产生原因：隧道断面欠挖，达不到设计要求，初支侵限，造成混凝土厚度不足。测量数据错误，整个隧道断面偏位。2预防措施：衬砌施工前，对断面进行复测，严格控制超欠挖，加强光面爆破，减小欠挖。3整改措施：一般敲击出空响，混凝土厚度很薄只有拆除重建。对混凝土面凿除至厚度，重新浇筑混凝土。参照混凝土脱空。第59页第五类：防水板外露、止水带外露产生原因：一是