隧道病害整治方法討論

1、目 錄 中文摘要 4第一章 隧道病害類(lèi)型及整治方案 61.隧道病害類(lèi)型 62.隧道病害整治技術(shù) 6第二章 水害的種類(lèi)、危害及成因 61水害的種類(lèi)及其危害 71.1 施工中的隧道水害 71.2運(yùn)營(yíng)中水害種類(lèi)及其危害 71.3潛流沖刷 81.4侵蝕性水對(duì)襯砌的侵蝕 8 2水害產(chǎn)生的原因 82.1 勘測(cè)與設(shè)計(jì) 82.2 施工 92.3 材料 92.4 監(jiān)理 92.5 驗(yàn)收 92.6 匹配 10第三章 襯砌侵蝕的種類(lèi)及危害 10 1 水蝕 102 煙蝕 113 凍蝕 114 骨料溶脹 11第四章 凍害的種類(lèi)及其成因 111.凍害的種類(lèi) 111.1 冰柱、冰溜子 121.2 襯砌發(fā)生冰楔 121.3 圍

2、巖凍脹破壞 122. 凍害的成因 132.1 寒冷氣溫的作用 132.2季節(jié)凍結(jié)圈的形成 132.3 圍巖的巖性對(duì)凍脹的影響 142.4隧道設(shè)計(jì)和施工的影響 14第五章 隧道病害整治技術(shù) 14 1.注漿加固堵水技術(shù) 152.錨桿支護(hù)技術(shù) 153.套襯技術(shù) 154.結(jié)構(gòu)抽換技術(shù) 155.滲漏水引排技術(shù) 16第六章 隧道襯砌混凝土裂縫的成因與防治 161.裂縫的類(lèi)型 161.1干縮裂縫 161.2溫度裂縫 171.3荷載變形裂縫 17 1.4施工縫（接茬縫） 172.裂縫形成的原因分析 172.1設(shè)計(jì)粗糙,建設(shè)、監(jiān)理單位工作隨意性大 18 2.2施工工藝或現(xiàn)場(chǎng)操作不規(guī)范 18 2.3原材料質(zhì)量差、

3、配合比設(shè)計(jì)不合理 18 3.混凝土裂縫的治理 193.1細(xì)微裂縫 193.2貫通性裂縫 193.3密集裂縫 204.預(yù)防或緩解混凝土裂縫的措施 204.1提高設(shè)計(jì)精度 204.2把好材料進(jìn)場(chǎng)關(guān),嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) 204.3嚴(yán)格混凝土施工工藝 21第七章 實(shí)例分析 22結(jié)論 23參考文獻(xiàn) 25隧道病害整治方法探討前 言 到目前為止,我國(guó)已建成約5 000 座鐵路隧道,總延長(zhǎng)近2 500 km ,長(zhǎng)度居世界領(lǐng)先地位,但隧道病害發(fā)生較多。據(jù)隧道病害調(diào)查的資料表明,我國(guó)鐵路隧道大部分存在著不同程度的病害。隧道病害的類(lèi)型主要有水害、凍害、襯砌裂損和襯砌侵蝕。隧道病害發(fā)生較多的地段,從地質(zhì)情

4、況看,一般是斷層破碎帶,風(fēng)化變質(zhì)巖地帶、裂隙發(fā)育的巖體、巖溶地層、軟弱圍巖地層等;從地形情況看,多發(fā)生在斜坡、滑坡構(gòu)造地帶、巖堆崩坍地帶等。隧道內(nèi)各種病害一般不是單獨(dú)存在的,而是互相影響、互相作用的。其中最常見(jiàn)的病害形式是水害,調(diào)查中發(fā)現(xiàn)在隧道養(yǎng)護(hù)人員中流傳著“十隧九漏”這種說(shuō)法,這正反映了水害發(fā)生的頻繁。隧道水害不僅增加隧道內(nèi)濕度,造成電路短路等事故,危及運(yùn)輸安全,而且還引發(fā)其他病害。隧道由于滲漏水、積水,將會(huì)造成襯砌開(kāi)裂或使原有裂縫發(fā)展變大,加重襯砌裂損;當(dāng)?shù)叵滤星治g性時(shí),會(huì)使襯砌混凝土產(chǎn)生侵蝕,并隨著滲漏水的不斷發(fā)展,使混凝土侵蝕日益嚴(yán)重。在寒冷地區(qū),水是影響隧道圍巖凍脹的重要因素,襯

5、砌水害嚴(yán)重,必然導(dǎo)致凍害嚴(yán)重。襯砌裂損病害主要表現(xiàn)為襯砌的變形、開(kāi)裂和錯(cuò)臺(tái),而襯砌一旦開(kāi)裂,將會(huì)給地下水打開(kāi)一條外滲的通道,引發(fā)隧道嚴(yán)重水害,進(jìn)而就會(huì)產(chǎn)生襯砌混凝土的侵蝕,在寒冷地區(qū)產(chǎn)生凍害等。寒冷地區(qū)的鐵路隧道如果圍巖含地下水,就會(huì)產(chǎn)生隧道凍害。凍害的循環(huán)發(fā)生,使襯砌混凝土再產(chǎn)生開(kāi)裂、變形,導(dǎo)致襯砌承載力降低,同時(shí)在春、夏季,凍害部位開(kāi)始解凍,此時(shí)被凍結(jié)的冰融化成水,水就會(huì)“尋找”通路,致使襯砌產(chǎn)生滲漏水。在含有侵蝕性地下水的圍巖中,地下水的侵蝕將造成襯砌混凝土的疏松、剝落,產(chǎn)生襯砌裂損承載力降低,總之,隧道內(nèi)各種病害并不是單獨(dú)作用的,而是幾種情況共同作用,對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生連環(huán)破壞,致使襯砌混

6、凝土開(kāi)裂、變形,產(chǎn)生剝落、掉塊等,使襯砌的有效厚度減薄,承載力降低,安全可靠性減小,隨著病害的持續(xù)發(fā)展,最終導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)失穩(wěn)破壞。鐵路隧道病害嚴(yán)重影響著運(yùn)輸?shù)陌踩?制約了鐵路運(yùn)輸?shù)目焖侔l(fā)展。為了整治各類(lèi)病害,鐵路部門(mén)每年都要耗費(fèi)大量的人力、物力、財(cái)力,但是對(duì)于病害的整治分析我國(guó)還處于相對(duì)落后的地位。例如對(duì)于已發(fā)生病害的隧道,其承載力如何、是否需要加固,尚沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),廣大的養(yǎng)護(hù)、維修人員總是從經(jīng)驗(yàn)推斷病害隧道的可靠性,從而進(jìn)行維修加固。針對(duì)以上問(wèn)題,本文根據(jù)國(guó)內(nèi)外維修、養(yǎng)護(hù)的經(jīng)驗(yàn),分別介紹隧道水害、凍害、襯砌裂損、襯砌侵蝕等病害的現(xiàn)象及其對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)及運(yùn)輸安全的影響,并比較詳細(xì)地分析和討論了各種

7、病害的成因以及有效的治理方案。關(guān)鍵詞: 隧道; 病害類(lèi)型;病害成因; 病害整治第一章 隧道病害類(lèi)型及整治方案1.隧道病害類(lèi)型我國(guó)既有鐵路由于受修建時(shí)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和施工技術(shù)的限制，許多隧道在營(yíng)運(yùn)后不同程度地存在各種病害。主要病害類(lèi)型有：水害；襯砌破損；凍害等。有些隧道甚至沒(méi)有作二次襯砌，有些襯砌不飽滿(mǎn)，襯砌與圍巖結(jié)合不緊密發(fā)生脫離，嚴(yán)重影響隧道的使用，有的甚至危及行車(chē)安全，必須進(jìn)行全面整治。2.隧道病害整治技術(shù)對(duì)于以上的病害采取以下的整治方案：注漿加固堵水技術(shù)，錨桿支護(hù)技術(shù)，套襯技術(shù)，結(jié)構(gòu)抽換技術(shù)，滲漏水引排技術(shù)等。第二章 水害的種類(lèi)、危害及成因隧道水害是指在隧道的修建或運(yùn)營(yíng)過(guò)程中遇到水的干擾和危害

8、。水害是隧道中常見(jiàn)的一種病害,調(diào)查資料表明,大部分的隧道存在不同程度的水害。水害不僅本身對(duì)隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生危害,降低襯砌結(jié)構(gòu)的可靠性,導(dǎo)致襯砌失穩(wěn)破壞,而且還會(huì)引發(fā)其它病害,對(duì)隧道整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定影響很大。1水害的種類(lèi)及其危害1.1 施工中的隧道水害施工中的隧道水害主要是指隧道圍巖的地下水或部分地表水,以滲漏或涌出方式進(jìn)入隧道內(nèi)造成的危害。施工中隧道滲、漏水,造成洞內(nèi)空氣潮濕不僅影響施工人員的身體健康,而且使施工機(jī)械、設(shè)備產(chǎn)生銹蝕、腐爛,使絕緣設(shè)施失效,造成電路短路、跳閘甚至漏電事故,危及人身、設(shè)備安全。當(dāng)變?yōu)橥凰蛴克畷r(shí),就危及到施工人員的人身安全,損壞施工機(jī)械,造成塌方,斜、豎井被淹沒(méi),中斷施工

9、,造成重大的經(jīng)濟(jì)損失。如大瑤山隧道就因突水致使班古坳豎井被淹沒(méi),使其基本上未能發(fā)揮豎井作用。1.2運(yùn)營(yíng)中水害種類(lèi)及其危害隧道漏水和涌水。在運(yùn)營(yíng)隧道中圍巖的地下水和地表水直接和間接地以滲漏方式或涌出的形式進(jìn)入隧道內(nèi)造成的危害。它受漏水、涌水規(guī)模以及隧道結(jié)構(gòu)、牽引類(lèi)型、地質(zhì)條件等的影響,其產(chǎn)生的危害主要有:a. 對(duì)電力牽引區(qū)段和電力配線,使電絕緣失效,發(fā)生短路、跳閘等事故,危及行車(chē)安全;b. 洞內(nèi)空氣潮濕,影響?zhàn)B護(hù)人員身體健康,使洞內(nèi)設(shè)備(通訊、照明、鋼軌等) 銹蝕;c. 混凝土襯砌風(fēng)化、腐蝕、剝落,造成襯砌結(jié)構(gòu)破壞;d. 涌水病害造成襯砌破壞,道床翻漿冒泥,中斷行車(chē)。襯砌周?chē)e水。主要是指運(yùn)營(yíng)隧

10、道中地表水或地下水向隧道周?chē)鷿B流匯集,如果不能迅速排走而引起的病害有:a. 水壓較大時(shí)會(huì)導(dǎo)致襯砌破裂;b. 使原完好的圍巖及圍巖的結(jié)構(gòu)面軟弱夾層因浸水而軟化或泥化,失去承載力,對(duì)襯砌壓力增大而導(dǎo)致襯砌破裂:c. 使膨脹性圍巖體積膨脹,導(dǎo)致襯砌破壞;d. 在寒冷地區(qū)發(fā)生冰脹和圍巖凍脹,快速導(dǎo)致襯砌破壞。1.3潛流沖刷主要是指由于地下水滲流和流動(dòng)而產(chǎn)生的沖刷和溶蝕作用。其危害有:襯砌基礎(chǔ)下沉,邊墻開(kāi)裂或者仰拱、整體道床下沉開(kāi)裂;圍巖滑移錯(cuò)動(dòng)導(dǎo)致襯砌變形開(kāi)裂;對(duì)超挖回填不密實(shí)或未全部回填者,引起圍巖坍塌,導(dǎo)致襯砌破壞;1.4侵蝕性水對(duì)襯砌的侵蝕。2水害產(chǎn)生的原因水害產(chǎn)生的原因很多,歸納起來(lái)可分為以下

11、幾種:2.1 勘測(cè)與設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)人員在設(shè)計(jì)時(shí)往往只重視建筑和結(jié)構(gòu)上的要求,而忽視了防排水的設(shè)計(jì)要求; 在防水設(shè)計(jì)之前,對(duì)其工程地質(zhì)及水文地質(zhì)情況了解得不夠仔細(xì),對(duì)襯砌周?chē)叵滤?、水量、流向及水質(zhì)勘察不全;有時(shí)還缺乏反映防水材料性能的室內(nèi)試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)結(jié)構(gòu)抗?jié)B、抗腐蝕未作具體要求。2.2 施工施工中的許多隧道和地下工程由于其光面爆破效果不佳,噴射混凝土面難以吻合;加上防水板接縫采用電烙鐵,焊縫不均勻、不牢固,使防水板很容易產(chǎn)生空鼓開(kāi)裂;局部超挖過(guò)量,回填不好不實(shí),這樣使塑料防水板的防水效能無(wú)法發(fā)揮。有的施工單位一味追求施工速度,忽視二次襯砌質(zhì)量,造成混凝土內(nèi)部空隙、襯砌表面粗糙不光滑。另外對(duì)排水設(shè)施

12、不按施工規(guī)范要求操作等,使地下水豐富地區(qū)的隧道造成嚴(yán)重的滲漏水。2.3 材料目前國(guó)內(nèi)許多生產(chǎn)防水材料的廠家由于其設(shè)備陳舊,原材料選擇不嚴(yán),工藝落后,而致使產(chǎn)品質(zhì)量較差,達(dá)不到國(guó)家質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),如果選用這樣的防水材料也是導(dǎo)致隧道滲漏水的原因之一。2.4 監(jiān)理隧道及地下工程的施工監(jiān)理是近幾年來(lái)才開(kāi)始的,目前缺乏防水施工工藝等方面的監(jiān)理規(guī)程。以前只是施工單位把關(guān),由于防水概預(yù)算定額較低,對(duì)防水材料的選擇和使用過(guò)問(wèn)較少,所以,要做到確保速度及地下工程的防水質(zhì)量,施工監(jiān)理不可忽視。2.5 驗(yàn)收工程竣工后,從襯砌表面往往看不出什么問(wèn)題,管理單位缺乏檢驗(yàn)手段,有時(shí)又接近運(yùn)營(yíng)期限,往往對(duì)交驗(yàn)前滲水情況,缺少進(jìn)一步

13、查驗(yàn),只好按竣工報(bào)告及施工總結(jié),勉強(qiáng)驗(yàn)收,導(dǎo)致運(yùn)營(yíng)后滲漏水逐漸嚴(yán)重。2.6 匹配防水技術(shù)的匹配就是指防水設(shè)計(jì)、防水材料和防水施工工藝與防水工程相適應(yīng)的問(wèn)題。從工程實(shí)例來(lái)看,不少工程滲漏水是由于防水材料與基面粘結(jié)不良或不適應(yīng)造成的,因而搞好防水技術(shù)的匹配近年來(lái)引起了人們的廣泛關(guān)注。防水施工方法不外乎噴射、涂刷、抹壓、注漿、粘貼等等,防水材料可分為瀝青、橡膠、塑料、水泥及聚合物等,不論采用何種施工工藝和何種材料,都有與建筑物基面的接觸問(wèn)題。所以從這一角度考慮,防水效果的關(guān)鍵是防水層與基面的粘結(jié)和適應(yīng)問(wèn)題。第三章 襯砌侵蝕的種類(lèi)及危害隧道內(nèi)金屬構(gòu)件的銹蝕、混凝土襯砌的侵蝕破壞,都屬于腐蝕病害。一般混

14、凝土具有較好的耐久性、耐腐蝕性和較高的強(qiáng)度。但是,一旦由于地下水的侵入,襯砌受到侵蝕介質(zhì)經(jīng)常作用,就會(huì)出現(xiàn)起毛、酥松、蜂窩麻面、起鼓剝落、孔洞露石、骨料分離等材質(zhì)破壞,導(dǎo)致材料強(qiáng)度降低,襯砌厚度變薄,滲、漏水嚴(yán)重,降低其使用壽命。隧道內(nèi)混凝土襯砌的腐蝕按其種類(lèi)不同,可分為水蝕、煙蝕、凍蝕及骨料溶脹等。1. 水蝕主要指襯砌受到地下水的作用而產(chǎn)生的腐蝕。一般發(fā)生在隧道的拱部、邊墻、仰拱、排水溝和電纜槽等各部位。溶出型侵蝕。主要是指水泥石中的生成物被水分解溶失造成的侵蝕,表現(xiàn)為外觀尚完善,常有白色沉淀物,內(nèi)呈多孔狀,強(qiáng)度降低。硫酸鹽侵蝕。主要是指環(huán)境水中含有硫酸根離子對(duì)混凝土的侵蝕。鎂鹽和氨化物的侵

15、蝕。2. 煙蝕主要是指在蒸汽機(jī)車(chē)牽引的區(qū)段,其產(chǎn)生的“煙霧”對(duì)襯砌混凝土產(chǎn)生的侵蝕,分為化學(xué)性侵蝕和機(jī)械性侵蝕。3. 凍蝕凍蝕是指在嚴(yán)寒地區(qū)的隧道,混凝土襯砌由于凍融交替產(chǎn)生的侵蝕。4. 骨料溶脹骨料溶脹指襯砌混凝土中的粗、細(xì)骨料中含有遇水溶解和膨脹的材料而造成的對(duì)襯砌的侵蝕。第四章 凍害的種類(lèi)及其成因隧道凍害會(huì)導(dǎo)致襯砌凍脹開(kāi)裂,以至疏松剝落,造成隧道襯砌結(jié)構(gòu)的失穩(wěn)破壞,降低襯砌結(jié)構(gòu)的安全可靠性,嚴(yán)重影響鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩驼＿\(yùn)行。同時(shí)由于我國(guó)幅員遼闊,凍土地區(qū)分布廣泛(其中多年凍土占整個(gè)陸地面積的1/ 5) ,在現(xiàn)有的6 萬(wàn)多公里鐵路5 000 多座鐵路隧道中,有相當(dāng)一部分處于凍土分布地區(qū)。隨

16、著鐵路自身發(fā)展的要求,在寒冷地區(qū)(西北地區(qū)) 修建鐵路隧道已是不可避免,隧道凍害問(wèn)題會(huì)隨之增多。1.凍害的種類(lèi)1.1 冰柱、冰溜子滲漏的地下水通過(guò)混凝土裂縫逐漸滲出,在滲點(diǎn)出口處受低溫影響積成冰柱,尤其在施工接縫處滲水點(diǎn)多,結(jié)冰明顯,累積十至幾十厘米厚的冰溜子(又稱(chēng)為掛冰) 。如不清理,冰溜子越積越大,侵入限界,危及行車(chē)安全。拱部滲漏逐漸形成冰柱子(冰葫蘆) ,一般地區(qū)僅僅是影響限界。在電氣化牽引區(qū)段,冰柱子下垂,掛在接觸網(wǎng)高壓電線上造成短路、墜斷電線造成放電、跳閘,嚴(yán)重時(shí)危及人身安全。隧道排水溝槽設(shè)施,保溫不良引起冰凍稱(chēng)冰塞子。水溝地下排水困難,因結(jié)冰堵塞,使水溝(管或槽) 凍裂破損,地下水

17、不易排走,襯砌周邊因水結(jié)冰而凍脹,致使隧道內(nèi)各種凍害接踵而來(lái)。1.2 襯砌發(fā)生冰楔隧道砌筑在圍巖良好地段,一旦襯砌壁后有空隙,滲透巖層的地下水,在排水不通暢時(shí)水就積在襯砌與壁后圍巖間,結(jié)冰凍脹產(chǎn)生冰凍壓力,傳遞給襯砌。經(jīng)緩慢發(fā)展,常年積累冰凍壓力像楔子似的,使襯砌發(fā)生破碎、斷裂、掉塊等現(xiàn)象。1.3 圍巖凍脹破壞隧道修筑在不良地質(zhì)地段的圍巖( I、類(lèi)及破碎花崗巖、砂巖) 地段,如果圍巖層面及結(jié)構(gòu)內(nèi)含水多時(shí),冬季就易發(fā)生凍脹破壞,主要有:隧道拱部襯砌發(fā)生變形與開(kāi)裂。拱部受凍害影響時(shí),拱頂下沉內(nèi)層開(kāi)裂,襯砌開(kāi)裂嚴(yán)重時(shí)尚有錯(cuò)牙發(fā)生,拱腳變形移動(dòng)。凍融時(shí)又有回復(fù)(留有殘余裂縫) ,多次循環(huán)危及結(jié)構(gòu)安全。

18、隧道邊墻變形嚴(yán)重。邊墻壁后排水不暢,積水成冰,產(chǎn)生凍脹壓力,造成拱腳不動(dòng),墻頂內(nèi)移,有的是墻頂不動(dòng)墻中發(fā)生內(nèi)鼓現(xiàn)象,也有墻頂內(nèi)移致使斷裂多段。隧道內(nèi)線路凍害。線路結(jié)構(gòu)下部無(wú)排水設(shè)施,在地下水豐富地區(qū),水在冬季就凍結(jié),道床隆起。在水溝之處因保溫不好,與線路一樣有凍結(jié),這樣水溝全長(zhǎng)也會(huì)高低不平。由于凍融使線路和道床翻漿冒泥、水溝斷裂破壞。水溝破壞后排水困難,滲入線路又加大了線路凍害范圍。襯砌材料凍融破壞。隧道混凝土設(shè)計(jì)標(biāo)號(hào)較低,抗?jié)B性差,在地下水豐富地區(qū),水就滲入混凝土內(nèi)部。到冬季水在混凝土結(jié)構(gòu)內(nèi)凍結(jié),膨脹產(chǎn)生凍脹壓力,經(jīng)年凍融循環(huán)使結(jié)構(gòu)變酥、強(qiáng)度降低,造成凍融破壞。洞口段凍融變化大,襯砌除結(jié)構(gòu)內(nèi)

19、因含水受凍害外,巖體凍脹壓力傳遞等破壞,促使襯砌發(fā)生縱向裂紋和環(huán)向裂紋。隧底凍脹和融沉。對(duì)多年凍土隧道,隧底季節(jié)融化層內(nèi)圍巖若有凍脹性,而底部沒(méi)有排水設(shè)備,每年必出現(xiàn)凍脹融沉交替,無(wú)鋪底的線路很難維持正常狀態(tài);有時(shí)鋪底和仰拱也發(fā)生隆起或下沉開(kāi)裂。2. 凍害的成因2.1 寒冷氣溫的作用隧道凍害與所在地區(qū)氣溫(低于0 或正負(fù)交替) 有直接關(guān)系。由于氣溫的變化使得隧道產(chǎn)生凍害。2.2季節(jié)凍結(jié)圈的形成沿襯砌周?chē)髯畲髢鼋Y(jié)深度連成一個(gè)圈叫做季節(jié)凍結(jié)圈。當(dāng)襯砌周?chē)诔叽绱笮〔坏?超挖回填用料不當(dāng)及回填密實(shí)不夠產(chǎn)生積水,形成凍結(jié)圈。在嚴(yán)寒冬季,較長(zhǎng)的隧道,兩端各有一段長(zhǎng)度能形成凍結(jié)圈,叫做季節(jié)凍結(jié)段。中部

20、的一段,多年不會(huì)形成季節(jié)凍結(jié)圈,叫做不凍結(jié)段。隧道兩端凍結(jié)段長(zhǎng)度不一定相等。同一座隧道內(nèi)季節(jié)凍結(jié)段的長(zhǎng)度恒小于洞內(nèi)季節(jié)負(fù)溫段的長(zhǎng)度。隧道的排水設(shè)備如埋在凍結(jié)圈內(nèi),冬季易發(fā)生冰塞。在凍結(jié)圈范圍內(nèi)的巖土,由于受強(qiáng)烈頻繁的凍融破壞,風(fēng)化破碎程度與日俱增,也是凍害成因之一。2.3 圍巖的巖性對(duì)凍脹的影響在隧道的季節(jié)凍結(jié)圈內(nèi)如果是非凍脹土,是不會(huì)發(fā)生凍脹性病害的。凍結(jié)圈內(nèi)凍土的分布情況就決定了發(fā)生凍害的部位。如果隧道圍巖全是凍脹性土且均勻分布,則發(fā)生凍脹時(shí)沿襯砌外圍對(duì)稱(chēng)均勻分布;如果是凍脹性土與非凍脹性土成層狀分布,就可能出現(xiàn)凍脹部位不對(duì)稱(chēng)和非均勻分布。2.4隧道設(shè)計(jì)和施工的影響隧道在設(shè)計(jì)和施工時(shí),對(duì)防

21、凍問(wèn)題沒(méi)有考慮或考慮不周,造成襯砌防水能力不足、洞內(nèi)排水設(shè)施埋深不夠、治水措施不當(dāng),加上施工單位未按施工規(guī)范認(rèn)真施工等,都會(huì)造成和加重運(yùn)營(yíng)階段隧道的凍害。第五章 隧道病害整治技術(shù)人們?cè)缫颜J(rèn)識(shí)到隧道病害對(duì)運(yùn)營(yíng)的嚴(yán)重威脅，只是限于條件，目前對(duì)高速公路病害隧道的治理，由于受行車(chē)條件的限制，大都處于治表為主的狀況，修修補(bǔ)補(bǔ)，一段時(shí)間后舊病復(fù)發(fā)的很多。除非病害嚴(yán)重到危及結(jié)構(gòu)安全才加以徹底整治，治理技術(shù)主要有以下幾種。1.注漿加固堵水技術(shù)注漿作為加固圍巖的一種手段，在隧道病害治理中所起的作用主要表現(xiàn)在加固地層以提高圍巖的承載力和充填襯砌背后空洞使襯砌均勻受力，從而達(dá)到阻止襯砌結(jié)構(gòu)繼續(xù)變形或破壞。同時(shí)，漿液

22、能充填巖體裂(孔)隙(洞)，降低地層透水系數(shù)，同時(shí)能夠修補(bǔ)襯砌混凝土結(jié)構(gòu)裂縫達(dá)到加固和阻水的雙重目的。通常采用的漿液有普通硅酸鹽水泥(或特殊)單液漿、水泥水玻璃雙組份漿液及化學(xué)漿液等。2.錨桿支護(hù)技術(shù)錨桿具有懸吊作用、組合梁作用、緊固作用及均勻壓縮拱作用(如圖1所示)，在隧道結(jié)構(gòu)產(chǎn)生病害部位安設(shè)錨桿，可有效提高圍巖的整體承載能力，將已產(chǎn)生裂紋的襯砌混凝土與已加固的圍巖結(jié)合在一起，阻止襯砌結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步破壞。3.套襯技術(shù)病害治理中如襯砌產(chǎn)生的裂縫不密集，尚不足以危及隧道結(jié)構(gòu)安全，經(jīng)加固后仍有較強(qiáng)的承載能 力，而且存在凈空斷面縮小的余地，在安設(shè)錨桿、注漿加固的基礎(chǔ)上，可以考慮施作套襯。套襯就是在既有

23、襯砌內(nèi)表面再灌注一定厚度的混凝土，與既有襯砌共同承擔(dān)圍巖壓力。套襯可以有效地阻止既有襯砌進(jìn)一步裂損變形，同時(shí)可起到防水的作用。4.結(jié)構(gòu)抽換技術(shù)隧道襯砌結(jié)構(gòu)如果裂縫交錯(cuò)分布，密度較大，并伴有片塊剝落，嚴(yán)重錯(cuò)臺(tái)，侵入凈空限界，使原襯砌失去使用功能，則應(yīng)考慮拆除舊的襯砌結(jié)構(gòu)，重新施作新的襯砌。結(jié)構(gòu)抽換過(guò)程中，必須采取如下措施，保證施工和隧道結(jié)構(gòu)安全。（1）架設(shè)鋼架支撐，抑制結(jié)構(gòu)變形發(fā)展；（2）注漿加固圍巖，并利用注漿管懸吊既有裂損襯砌；（3）運(yùn)用靜態(tài)破碎及控制爆破技術(shù)拆除1日有裂損混凝土，并嚴(yán)格控制開(kāi)挖進(jìn)尺（4）及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)并加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)。 5、滲漏水引排技術(shù) 地下水在高速公路隧道病害成因中，是

24、最活躍、最具破壞力的因素，隧道滲漏水病害治理難度最大，其治理效果能夠綜合反映隧道整治質(zhì)量。 （5）及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)并加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)。5.滲漏水引排技術(shù)地下水在高速公路隧道病害成因中，是最活躍、最具破壞力的因素，隧道滲漏水病害治理難度最大，其治理效果能夠綜合反映隧道整治質(zhì)量。對(duì)于從襯砌表面(主要在“三縫”部位)滲漏出來(lái)的地下水，必須配合采用引排技術(shù)治理。第六章 隧道襯砌混凝土裂縫的成因與防治隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,山嶺地區(qū)新建公（鐵）路越來(lái)越多,隧道工程所占的比例逐步增大。隧道二次襯砌施工普遍采用整體式鋼模板臺(tái)車(chē)、泵送混凝土施工工藝,但混凝土硬化過(guò)程中產(chǎn)生的裂縫不僅影響了美觀,還給工程質(zhì)量留下了隱患。

25、施工中必須采取合理的工程技術(shù)措施,控制和減少混凝土中裂縫的數(shù)量和寬度。本文分析了混凝土裂縫產(chǎn)生的原因,提出了緩解裂縫產(chǎn)生的措施,并介紹了幾種常見(jiàn)的裂縫治理方法。1.裂縫的類(lèi)型隧道襯砌混凝土裂縫類(lèi)型主要有：干縮裂縫、溫度裂縫、外荷載作用產(chǎn)生的變形裂縫、施工縫處理不當(dāng)引起的接茬縫等。1.1干縮裂縫混凝土在硬化過(guò)程中水分逐漸蒸發(fā)散失,使水泥石中的凝結(jié)膠體干燥收縮產(chǎn)生變形,由于受到圍巖和模板的約束,變形產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)應(yīng)力值超過(guò)混凝土的抗拉強(qiáng)度時(shí),就會(huì)出現(xiàn)干縮裂縫。干縮裂縫多為表面性的,走向沒(méi)有規(guī)律。影響混凝土干縮裂縫的因素主要有：水泥品種、用量及水灰比,骨料的大小和級(jí)配,外加劑品種和摻量。1.2溫度裂縫

26、水泥水化過(guò)程中產(chǎn)生大量的熱量,在混凝土內(nèi)部和表面間形成溫度梯度而產(chǎn)生應(yīng)力,當(dāng)溫度應(yīng)力超過(guò)混凝土內(nèi)外的約束力時(shí),就會(huì)產(chǎn)生溫度裂縫。裂縫寬度冬季較寬,夏季較窄。溫度裂縫的產(chǎn)生與二次襯砌混凝土的厚度及水泥的品種、用量有關(guān)。1.3荷載變形裂縫仰拱和邊墻基礎(chǔ)的虛碴未清理干凈,混凝土澆筑后,基底產(chǎn)生不均勻沉降；模板臺(tái)車(chē)或堵頭板沒(méi)有固定牢固,以及過(guò)早脫模,或脫模時(shí)混凝土受到較大的外力撞擊等都容易產(chǎn)生變形裂縫。荷載變形裂縫在隧道襯砌混凝土病害中占有的比例逐年增大,已經(jīng)引起了廣大工程技術(shù)人員的重視。1.4施工縫（接茬縫）施工過(guò)程中由于停電、機(jī)械故障等原因迫使混凝土澆筑中斷時(shí)間超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間,繼續(xù)澆筑混凝土

27、時(shí),原有的混凝土基礎(chǔ)表面沒(méi)有進(jìn)行鑿毛處理,或者鑿毛后沒(méi)有用水沖洗干凈,也沒(méi)有鋪水泥砂漿墊層,就在原混凝土表面澆筑混凝土,致使新舊混凝土接茬間出現(xiàn)裂縫。2.裂縫形成的原因分析混凝土裂縫形成的原因非常復(fù)雜,往往是多種不利因素綜合作用的結(jié)果。據(jù)有關(guān)統(tǒng)計(jì),施工不規(guī)范造成的混凝土裂縫占80%左右,材料質(zhì)量差或配合比不合理產(chǎn)生的裂縫占15%左右,設(shè)計(jì)不當(dāng)引起的裂縫可能占5%。 2.1設(shè)計(jì)粗糙,建設(shè)、監(jiān)理單位工作隨意性大由于多方面的原因,勘察設(shè)計(jì)單位無(wú)法深入地開(kāi)展地質(zhì)勘探工作,隧道圍巖類(lèi)別評(píng)價(jià)及支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏科學(xué)依據(jù),帶有一定的盲目性。個(gè)別建設(shè)單位限于自身管理和專(zhuān)業(yè)技術(shù)水平的欠缺,任意變更原設(shè)計(jì)。少數(shù)工程

28、由業(yè)主的內(nèi)部人員組成監(jiān)理機(jī)構(gòu),監(jiān)理工作失去了獨(dú)立性。隨著建筑市場(chǎng)的規(guī)范,這些問(wèn)題會(huì)逐步得到解決。2.2施工工藝或現(xiàn)場(chǎng)操作不規(guī)范1.隧道開(kāi)挖成型差,襯砌混凝土厚度嚴(yán)重不均勻；欠挖或初期支護(hù)侵入襯砌限界,造成襯砌混凝土厚度不足。個(gè)別隧道襯砌混凝土背后存在脫空現(xiàn)象。2.未開(kāi)展監(jiān)控量測(cè)工作,僅憑經(jīng)驗(yàn)來(lái)確定二次襯砌的施作時(shí)間,安全可靠性差,造成二次襯砌超設(shè)計(jì)荷載承受?chē)鷰r壓力。3.混凝土生產(chǎn)時(shí)原材料計(jì)量誤差大,尤其外加劑的摻加隨意性大,沒(méi)有根據(jù)砂、石料的實(shí)際含水率及時(shí)調(diào)整施工用水量,造成混凝土水灰比增大。在混凝土運(yùn)輸及泵送過(guò)程中加水的現(xiàn)象也比較普遍。4.采用整體式鋼模板臺(tái)車(chē)施工,混凝土澆筑時(shí)不振搗或漏振,

29、混凝土均質(zhì)性差。5.盲目追求施工進(jìn)度,隨意提前脫模時(shí)間,使低強(qiáng)度混凝土過(guò)量承受荷載,破壞了混凝土結(jié)構(gòu)。脫模后沒(méi)有進(jìn)行混凝土的潮濕養(yǎng)護(hù)。6.夏季施工時(shí)砂、石料露天堆放,無(wú)切實(shí)有效的降溫措施,混凝土入模溫度高。冬期施工時(shí)采取的防寒保溫措施不力。2.3原材料質(zhì)量差、配合比設(shè)計(jì)不合理1.水泥品種選擇不當(dāng),安定性不良,不同批次的水泥混用。碎石、砂級(jí)配差,含泥量超標(biāo),碎石中石粉含量大,針、片狀物過(guò)多,影響了水泥與骨料的膠結(jié)。2.進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)時(shí),忽視水泥用量增多對(duì)混凝土品質(zhì)的影響,錯(cuò)誤認(rèn)為水泥用量越多,混凝土強(qiáng)度越高。對(duì)摻合料和外加劑的選用缺乏專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的指導(dǎo),往往達(dá)不到預(yù)期的效果。3.混凝土裂縫的治理

30、 混凝土作為多組材料組成的脆性材料,裂縫的存在是客觀的。作為施工單位應(yīng)加強(qiáng)襯砌混凝土的施工管理,避免或減少混凝土裂縫的產(chǎn)生。對(duì)于出現(xiàn)的裂縫,應(yīng)認(rèn)真分析原因,分清是有害裂縫還是無(wú)害裂縫,并對(duì)有害裂縫進(jìn)行處理,防止裂縫繼續(xù)發(fā)展,影響襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。3.1細(xì)微裂縫隧道襯砌混凝土表面常出現(xiàn)一些沒(méi)有擴(kuò)展性的細(xì)微裂縫,這種裂縫是穩(wěn)定的,一般可自愈,不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的使用和耐久性。從美觀考慮,可先清洗干凈裂縫表面,然后涂刷環(huán)氧樹(shù)脂漿液二至三遍,最后用刮抹料、調(diào)色料處理混凝土表面,使其顏色與周?chē)r砌混凝土顏色一致。環(huán)氧樹(shù)脂漿液配比,環(huán)氧樹(shù)脂：501稀釋劑：二甲苯：乙二胺=1：0.2：0.35：0.08。刮抹料配比

31、,水泥：細(xì)砂：水=1：2：0.35。調(diào)色料配比,水泥：白水泥：107膠=5；3：1。施工時(shí)應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。3.2貫通性裂縫 貫通性裂縫的危害較大,必須采取有效的治理方法。沿裂縫方向鑿成寬5cm、深3cm的V形槽,在槽內(nèi)騎縫每隔0.5m鉆一孔,孔深為襯砌厚度的1/2或2/3,一般不少于15cm,并不得穿透襯砌以防跑漿。用清水沖洗干凈槽內(nèi)的雜物及粉塵,在孔內(nèi)插入10的壓漿管,利用環(huán)氧樹(shù)脂水泥砂漿錨固,用灰刀將砂漿壓實(shí)抹光。環(huán)氧樹(shù)脂砂漿配比,環(huán)氧樹(shù)脂:水泥:細(xì)砂:乙二胺:二丁酯=1:1.6:3.2:0.1:0.12,其中乙二胺是固化劑,二丁酯是稀釋劑。待環(huán)氧樹(shù)脂砂漿有一定的強(qiáng)度后,以0.15MPa0.

32、2MPa壓力壓入水泥-水玻璃漿液或環(huán)氧樹(shù)脂漿液。壓漿結(jié)束后在0.2MPa壓力下壓水檢查壓漿效果。裂縫表面用刮抹料和調(diào)色料處理。3.3密集裂縫襯砌背后有空洞或襯砌厚度不足引起的密集裂縫,必須進(jìn)行防水和地層加固處理。沿裂縫兩側(cè)每隔1.2m1.5m交錯(cuò)布點(diǎn),鑿成10cm×10cm大小深5cm的方槽,用風(fēng)動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔,孔深3m,安裝WDT25中空注漿錨桿,注入水泥砂漿,灰砂比1:（35）,水灰比1:1,施工時(shí)由下往上逐級(jí)注漿,注漿壓力以0.4MPa0.6MPa為宜。注漿結(jié)束后,另鑿新孔在0.6MPa1.0MPa壓力下壓入純水泥漿檢查注漿效果,當(dāng)達(dá)到規(guī)定壓力而砂漿壓不進(jìn)時(shí),即認(rèn)為已經(jīng)注滿(mǎn)。注漿

33、24h后安裝錨桿墊板,用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿抹平方槽,表面用刮抹料和調(diào)色料處理。4.預(yù)防或緩解混凝土裂縫的措施4.1提高設(shè)計(jì)精度加強(qiáng)工程前期地質(zhì)工作,為設(shè)計(jì)提供詳盡的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)勘探資料,提高設(shè)計(jì)的質(zhì)量。4.2把好材料進(jìn)場(chǎng)關(guān),嚴(yán)格控制原材料的質(zhì)量和技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)1.水泥：施工現(xiàn)場(chǎng)多使用普通硅酸鹽水泥,但應(yīng)盡量減少單位水泥用量。不同品牌、不同規(guī)格、不同批次的水泥不能混用。2.碎石：根據(jù)泵送管路的內(nèi)徑,盡可能選用較大粒徑的碎石。嚴(yán)格控制含泥量1%,針、片狀物含量15%,粒徑以531.5mm為宜,最大不超過(guò)40mm。3.砂：采用級(jí)配良好的中砂,細(xì)度模數(shù)應(yīng)為3.02.3,粒徑小于0.315mm的顆粒含量所占比

34、例宜為1520%,嚴(yán)格控制含泥量在3%以?xún)?nèi)。為方便混凝土的運(yùn)輸、泵送和澆筑,砂率取35%45%。4.水：最好選用飲用水。當(dāng)采用其他水源時(shí),應(yīng)按國(guó)家現(xiàn)行砼拌合用水標(biāo)準(zhǔn)（JGJ63）的規(guī)定進(jìn)行檢驗(yàn),PH值應(yīng)大于4。水灰比越大,混凝土的干燥收縮越大。嚴(yán)格控制泵送混凝土的用水量是減少裂縫的根本措施。施工中水灰比在0.450.55之間,混凝土入泵塌落度控制在（12±2）cm。5.摻合料：推廣摻加粉煤灰和膨脹劑的雙摻技術(shù),等量替代水泥,以減少水泥用量。對(duì)強(qiáng)度等級(jí)C25以下的混凝土,粉煤灰摻量一般為水泥用量的10%15%,膨脹劑摻量為水泥用量的8%12%,具體摻量需經(jīng)試驗(yàn)確定。（1）粉煤灰比表面積

35、小,需水量低,不僅能有效降低混凝土的干燥收縮值,還可以改善混凝土的流動(dòng)性、粘聚性和保水性。在水泥中摻入原狀或磨細(xì)粉煤灰后,可以降低混凝土中水泥的水化熱,推遲水化熱峰值的出現(xiàn),減少絕熱條件下的溫升,有利于控制溫度裂縫的產(chǎn)生。粉煤灰的摻加在水工大體積混凝土施工中應(yīng)用比較廣泛,由于認(rèn)識(shí)、技術(shù)上的原因,目前在山嶺隧道施工中應(yīng)用較少。（2）摻加適量的膨脹劑可以補(bǔ)償混凝土的收縮,增加密實(shí)度,提高混凝土防滲抗裂能力。6.外加劑：高效減水劑能夠有效減少拌合用水,降低水化熱,延緩水化熱釋放速度,從而減少溫度裂縫,但摻量過(guò)多,會(huì)引起混凝土的腫脹和開(kāi)裂。施工時(shí)必須慎重選擇外加劑的品種和摻量。4.3嚴(yán)格混凝土施工工藝

36、1.提高鉆眼技術(shù)水平,優(yōu)化鉆爆參數(shù),提高光面爆破效果,加強(qiáng)隧道開(kāi)挖斷面檢測(cè),嚴(yán)格控制超欠挖,為襯砌施工創(chuàng)造良好的條件。2.二次襯砌施作時(shí)間,應(yīng)在圍巖和初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定時(shí)進(jìn)行。當(dāng)圍巖變形較大、流變特性明顯,需提前進(jìn)行二次襯砌時(shí),必須對(duì)初期支護(hù)或襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)。3.混凝土的拌合：（1）嚴(yán)格按施工配料單計(jì)量,定期檢查校正計(jì)量裝置。加強(qiáng)砂石料含水率檢測(cè),及時(shí)調(diào)整拌合用水量。（2）控制混凝土的入模溫度。夏季施工時(shí),當(dāng)氣溫高于32時(shí),砂石料、攪拌機(jī)應(yīng)搭設(shè)遮陽(yáng)棚,用冷水沖洗碎石降溫。盡量安排在夜間澆筑混凝土。4.混凝土的灌注：（1）混凝土在運(yùn)輸和泵送過(guò)程中嚴(yán)禁加水。（2）適當(dāng)放慢灌注速度,兩側(cè)邊墻對(duì)稱(chēng)分層灌注,到墻、拱交界處停1h1.5h,待邊墻混凝土下沉穩(wěn)定后,再灌注拱部混凝土。（3）混凝土灌注過(guò)程中必須振搗,提高混凝土的密實(shí)度和均質(zhì)性,減少內(nèi)部微裂縫和氣孔,提高抗裂性。5.混凝土的脫模、養(yǎng)護(hù)：（1）混凝土拆模時(shí)的強(qiáng)度必須符合設(shè)計(jì)或規(guī)范要求,嚴(yán)禁未經(jīng)試驗(yàn)人員同意提前脫模,脫模時(shí)不得損傷混凝土。（2）傳統(tǒng)的混凝土灑水養(yǎng)護(hù)方法,增加了隧道內(nèi)的文明施工難度,灑水也不均勻,使混凝土早期強(qiáng)度得不到保證。建議使用噴涂混凝土養(yǎng)護(hù)液的方法進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。第七章 實(shí)例分析重慶萬(wàn)梁高速公路亭子埡隧道和金竹林隧道由于建成后山體滑移，引起隧道拱頂、拱墻、拱底產(chǎn)生較大