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隧道病害是设计的“锅”还是施工的“锅”?
RSS 打印 复制链接 发布时间:2018-08-09 11:07:29

由于设计者经验、习惯及爱好的不同,对规范的认识差异,所设计出来的隧道建筑限界研究不足,个别指标与参数的设置不尽合理;隧道支护参数设计差异较大,即使在同类地区、同类围岩段,因是不同的设计单位,其参数也是不相同的;隧道内轮廓也就各式各样,有的马上就要施工了还在搞断面优化,不仅造成了设计返工,而且工程数量也不易控制……

本文为大院针对隧道设计总结,对设计师及施工技术人员非常有帮助,推荐学习参考。

当前隧道质量问题

一、隧道漏水、渗水

(1)是地质原因;

(2)是施工原因:超挖部分没有回填或回填不实,衬砌背后空洞发育,从而在隧道拱部形成了地下水的储存区。在衬砌背后排水系统不畅的情况下致使作用在二衬上的荷载增大,加上温度应力、围岩应力和衬砌不均匀沉降的共同作用,使得二次衬砌开裂,引发渗漏水问题;

混凝土振捣不密实,浇注不连续,部分强度偏低;变形缝、施工缝未认真安装止水带,两边的混凝土浇注不实.使得衬砌在施工缝处产生裂缝并渗漏水;施工工程中导致排水管堵塞、防水板破损;工程材料质量存在问题。

(3)是设计原因

工程防水标准确定不合理;结构细部防水设计不详细或未做防水设计。设计时应做到明确提出防排水材料的性能指标;在设计中提出施工工艺和质量检测的相关要求;精细化设计,考虑运营期间能方便防排水系统的疏通、维修养护。

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二、衬砌开裂

(1)是设计断面形式不合理,如对有膨胀性或遇水易软化的围岩,边墙采用直墙形式,边墙很可能出现开裂现象,遇水易软化的围岩有可能造成边墙基底承载力不足,产生不均匀沉降,出现裂纹(裂缝)或错台;

(2)是初期支护能力不足,造成坍塌、变形过大使二次衬砌承受较大围岩压力;

(3)是二次衬砌安全储备不足,如有些隧道施工中出现了比较大的坍方,二次衬砌仍采用素混凝土,造成运营后素混凝土出现裂缝。

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三、洞口边仰坡坍塌

部分隧道洞口边仰坡雨季出现局部坍塌现象。设计中应贯彻“早进晚出”原则,洞口不宜设在不良地质、排水困难的沟谷低洼或不稳定悬崖陡壁下。同时应根据洞口地质条件选用合理的边坡坡率,同时要加强边仰坡的防护,尽量使用植草绿化防护,与环境相协调。

隧道设计与施工中存在问题及对策

一、隧道设计存在问题及对策

(1)采用复合式衬砌结构,其初期支护是保证施工安全的关键,应重视一次支护的设计,要有足够的刚度和强度,承受二衬砌施作前施工期间的围岩压力(不计水压力)。有条件尽量采用格栅钢架。在二衬及防水板铺设前应进行初期支护,背后充填灌浆,确保二衬在无水下施工。大变形、大地应力地段采用近圆形轮廓或加深仰拱。

(2)选择适宜施工方法,大跨施工应选择变大跨为小跨的施工方法,如CD 法、双CD 法、CRD 法、双侧壁法等。当隧道施工会降低了地下水位而影响人居和农田时,必须采用“以堵为主,限排为辅”的防水设计原则,二次衬砌应按折减后的水压力进行设计。在岩溶、石灰岩地区的隧道更应重视这个问题。

(3)洞口段一般在30m~50m 处设一条抗震变形缝,洞内仅在断层破碎带及软硬围岩交界面处设置。

(4)锚杆长度与施工空间不匹配,导致施工过程中实施难度大。如侧壁导坑开挖、人工(在台架上)打钻施工拱部锚杆。有条件时使用锚杆钻机。在围岩无自稳能力、非常破碎、不宜成孔的情况下,建议采用中空自进式砂浆锚杆取代常规的φ22 早强砂浆锚杆。锁脚锚杆的设置,在土质地层及软岩地层中应设置锁脚锚杆管),但有的省份是单独设置,有的是包括在系统锚杆中,应统一做法,防止以后施工单位索赔。

(5)结合隧址区环境条件进行全寿命设计,满足衬砌结构耐久性要求。

当隧道自稳性差、可能发生塌方等安全事故时应辅以必辅助施工措施以确保围岩稳定性与施工安全。

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(6)隧道防排水设计重点:对防水卷材、止水条(带)材料、检查及施工工艺提出详细要求。隧道顶有农田、村落时,应采用“以堵为主,限量排放”的原则。隧道边沟应尽量采用预制盖板的型式。体现可维修性,设置纵向排水管检查井、排水沟检查井等。排水沟检查井间距不能过大,一般不超过200m。

(7)隧道内污水排放与围岩渗水排放分离。污水排放不应对环境、生活用水造成影响。洞口外宜设置油水分离池。对开口式明沟开口尺寸一般比较小,运营阶段容易造成运营垃圾堵塞,不利于边水沟的排水,应适当加大开口尺寸,并上下一致,设置排水沟检查井。

(8)隧道内装饰时边墙、拱部均不做装饰;边墙瓷砖或涂料,拱部不作装饰;边墙瓷砖+拱部外墙涂料装饰;洞内拱墙喷涂防水涂料,洞口段边墙镶贴瓷砖。采用涂料有厚型防火涂料(因国标中要求防火涂料厚度不小于2cm),也有采用防水涂料。

(9)设计变更:前期设计阶段很难把隧道穿越地层的地质情况搞清楚,因此在施工期间进行设计变更是不可避免的。在设计变更过程中应注意以下问题:

①隧道设计变更应避免走入“围岩级别只能往差的调,工程量、工程费用只增不减”的怪圈,应是“有增有减”。

②业主、设计、监理、监控量测、地质预报及施工单位的隧道与地质专业技术人员应经常到施工现场,真正做到信息化施工。

③不能以“注重安全”为借口,把施工安全寄托于“增强支护,弱化施工工艺与施工工序控制”的基础上,以过强的支护来弥补可能出现的安全问题,从而导致工程费用的增加。

④围岩级别应与开挖进尺、开挖方式相匹配,即看采用的施工步序与开挖断面大小是否与将变的围岩级别经验数值对应,如一次开挖3m 多、没有留核心土的断面调整为V 级是不合适的。

⑤应避免变更前把问题夸大化,变更后施工简单化。

⑥按变更程序进行变更,不能因工程变更手续导致灾害扩大化。

二、隧道施工存在问题及对策

(1)对于硬岩,主要是减少开挖对围岩的扰动范围,保护围岩,控制对围岩的损伤。对于软弱围岩施工应遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、速封闭、勤量测”的原则,主要是控制围岩的松驰,提高围岩自支护能力。

(2)目前设计要求多采用湿喷,但现场施工多采用干喷。应明确对原材料及外加剂的要求;明确采用湿喷工艺;制定初支背后空洞处治预案;明确在喷射结束后备4h 内不得进行下一循环爆破作业;开挖后地下水丰富时应先治水再喷射,确保喷射混凝土与围岩的粘结力。

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三、钢筋网:

施工中不进行初喷铺挂钢筋网后再喷射混凝土或将上下双层钢筋网先行铺挂后再喷射混凝土。钢筋网片没有形成整体网,一循环一铺挂,没有形成纵向连接。台阶法开挖没有形成环向搭接。

设计中钢筋网片推荐工厂化施工。给出钢筋网片纵向与环向搭接大样图。明确施工工序要求,不能为加快进度而随意减少工序,严格按要求铺设。

四、系统锚杆与超前支护

施工问题:

长度不足,锚杆端部不设垫板;根数不足,间距加大、设置范围缩小,不能形成群锚作用或形成加固圈;

不注浆或浆液充填不饱满。或仅对端部进行封堵,或仅将小导管顶入,长管棚注浆量不足或少数几根注浆,不注浆钢管或锚杆孔成为了集中渗水通道。

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将大直径改为小直径,中空注浆锚杆、注浆钢管管壁厚减薄。超前支护钢管接头不合要求,未按要求设置钢筋笼。

钻孔角度比较随意,向上超高过多或向下侵入到开挖断面内。锁脚锚杆打设方向为水平向。

长管棚打设方向偏差大,与后续小导管重叠加固方式没有形成。

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设计与施工对策:

设计中明确使用材料材质、规格、型号、技术指标等要求。

给出锚杆、管棚接头、端部阀门、锁脚锚杆(管)应与钢拱架连接等大样图,方便按图施工。

设计文件给出注浆施工控制标准,可按以下三个条件进行控制:按注浆总量控制,按耗浆量降低率控制,按注浆压力控制。动态调整注浆参数。

明确锚杆检评标准,明确药卷式锚杆应将锚杆进行旋转,确保浆液将锚杆包裹均匀充满。

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