隧道質量通病與防治.ppt

隧道質量通病與防治 隧道質量通病與防治 隧道整治 定義 背景 意義 隧道質量通病與防治 定義 隧道質量缺陷通病的整治 主要針對隧道二襯混凝土 與混凝土質量通病有部分類似 增加了一些隧道工程特有的工序與部位 背景 總公司2013年3月下發(fā) 關于開展鐵路隧道 路基工程質量專項整治的通知 鐵總辦函 2013 11號 的文件 溫福線 滬昆線拱頂掉塊事故的影響 意義 消除線路運營時安全隱患 降低運營風險 減少運營后再整治的病害 為了安全 隧道質量通病的種類 1 隧道二襯裂紋 滲漏水 2 鋼筋保護層不足 二襯鋼筋缺失 鋼筋間距過大 3 施工縫不規(guī)范 4 混凝土空響 空洞 第一種 隧道二襯裂紋 滲漏水 隧道二襯裂紋 根據裂縫走向及其和隧道縱軸方向的相互關系 分為三種 縱向裂縫 沿線路方向 環(huán)向裂縫 與線路方向垂直交叉 斜向裂縫 與線路成角度交叉 1 縱向裂紋 隧道二襯縱向裂紋 縱向裂縫平行于隧道軸線 其危害性最大 發(fā)展可引起隧道掉拱 邊墻斷裂 甚至引起整個隧道塌方 縱向裂縫分布具有拱腰部位比拱頂多 雙線隧道主要產生在拱腰 單線隧道主要產生在邊墻的規(guī)律 從受力分析來看 隧道拱頂混凝上襯砌一般是內側受壓形成內側擠壓混凝上襯砌開裂 剝落掉塊 拱腰部位主要是混凝土襯砌內側受拉張開 拱腳部位裂縫則會產生襯砌錯動 導致掉拱可能 邊墻裂縫常因混凝上襯砌內側受拉張開而錯位 會使整個隧道失穩(wěn) 2 環(huán)向裂紋 隧道二襯環(huán)向裂紋 環(huán)向裂縫主要由縱向不均勻荷載 圍巖地質變化 沉降縫等處理不當所引起 多發(fā)生在洞口或不良地質地帶與完整巖石地層的交接處 3 斜向裂紋 隧道二襯斜向裂紋 斜向裂縫一般和隧道縱軸呈45 左右 也常因混凝土襯砌的環(huán)向應力和縱向受力組合而成的拉應力造成的 其危害性僅次于縱向裂縫 按隧道襯砌裂縫產生的原因分類 界面裂縫 主要有干縮裂縫 溫度裂縫等 荷載作用產生的變形裂縫 預防措施 l 隧道施工方面 加強施工中的地質復查核實工作 對開挖暴露后的圍巖情況與設計不符 要及時與設計溝通 做好設計變更 選擇正確的施工方法 做好過程控制 預防措施 2 二襯混凝土材料改善 二襯混凝土失水收縮和溫度差產生的溫變是導致隧道二襯裂縫的重要原因之一 首先要嚴格控制施工配合比 特別是水灰比 通過合理添加膨脹劑等外加劑 可有效降低二襯混凝土溫縮和失水收縮 提高二襯的抗裂縫能力 預防措施 3 盡可能采用先進的施工技術設備 盡量減少施工對圍巖的擾動 提高襯砌質量 施工中可采用光面爆破 嚴格控制超欠挖 保證二襯結構厚度的均勻性 受鐵道部2010年下發(fā)120號文件的關于隧道二襯安全步距的影響 混凝土距離掌子面太近 爆破施工產生的震動與沖擊波也是隧道產生裂紋的原因之一 避免拆模過早 保證二襯早期強度 二襯裂紋的整治措施 1 表面封閉法 如裂縫寬度在0 0 2mm之間 且無明顯的剪切滑移 滲水跡象 對結構的強度 剛度 穩(wěn)定性會產生一定的影響 但不影響結構安全和正常使用 可采用直接涂抹法進行處理 涂抹材料建議用水泥基滲透結晶型材料或環(huán)氧樹脂混凝土修補 且要加強養(yǎng)護 二襯裂紋的整治措施 2 埋管注漿法 如襯砌混凝土裂縫寬度在0 2 0 5mm之間 無明顯錯動跡象 但有滲水現象發(fā)生 可采用埋管注漿法修補 漿液可采用環(huán)氧樹脂 聚氨酯漿材等 可加入適量稀釋劑以降低漿液粘度 便于灌注 如裂縫有明顯的剪切滑移跡象 除采用埋管注漿法外 還應進行錨固注漿 注漿過程 注漿后 二襯裂紋的整治措施 二襯裂紋整治效果經取芯檢查 發(fā)現不同隊伍整治存在較大偏差 甚至存在假處理現象 現場逐分部糾偏或部分重新整治返工 裂紋檢測 取芯檢測 二襯裂紋的整治措施 3 鑿槽嵌補法 如襯砌混凝土裂縫寬度0 5 1mm之間 且無明顯的剪切錯動滲水跡象 可采用鑿槽嵌補法修補 鑿槽槽寬2 5cm 槽深根據裂縫深度確定 最大深度不得超過三分之二襯砌厚度 二襯裂紋的整治措施 4 1mm以上的或者有滑移的要根據現場情況制定適合的方案進行整治 隧道二襯滲漏水 滲漏水類型 文本 文本 文本 仰拱填充 底板 滲水 襯砌拱墻滲水 二襯滲漏水產生原因 1 不良地質環(huán)境隧道穿越漂卵石類土 節(jié)理發(fā)育的巖層 溶洞 暗河等等 2 襯砌開裂損傷襯砌縱向 環(huán)向 斜向 月牙形裂縫處等滲漏水 3 結構自身缺陷防排水設計材料性能差 混凝土抗?jié)B等級低 防排水措施不完善 襯砌未作防腐設計 襯砌腐蝕破壞而漏水 4 材料 骨料污染 拌合不良 水灰比控制不良 工藝 搗鼓不良 模板漏漿 背后空洞 三縫處理不良 二襯滲漏水危害 在電力牽引區(qū)段 拱部漏水 會造成接觸網跳閘 放電漏電 影響安全運營 造成人身傷害 在寒冷和嚴寒地區(qū) 隧道漏水會造成邊墻結冰 拱部掛冰 侵入限界 影響隧道正常使用 還會造成襯砌凍脹裂損和洞內線路凍脹起伏不平等病害 在洞內線路排水不良地段 造成土質和軟巖地基翻漿冒泥 整體道床下沉裂損病害 冒水多發(fā)生在襯砌及隧底 隧底的冒水易引起底板上拱 另外 環(huán)境水中含有侵蝕性介質 造成襯砌混凝土和砂漿腐蝕損壞 降低襯砌支撐能力 影響結構安全 二襯滲漏水預防措施 一是做好結構防排水 施工縫和變形縫防水 洞口防排水 嚴格控制施工工藝及質量 確保盲溝 排水管 溝 排水暢通 建議調平層增設橫向排水管 縱向靠近水溝邊墻埋設縱向排水盲管 二是防水板鋪設之前 嚴格檢查初支表面滲漏水點 在滲漏水點處增設環(huán)向盲管和縱向盲管 三是處理好三縫 防水板鋪設好 嚴格止水帶安裝工藝 膨脹止水帶 膠 按設計要求做好 二襯滲漏水整治措施 1 當裂縫滲水量較大 以線狀流出 滴水 滲水含泥砂且水壓大時 應先做引排 引排開槽的斷面形狀以矩形或倒梯形為好 封堵槽溝時要加混凝土界面劑 引排管用半圓形PVC管或小直徑鋼纖透水管均可 封槽后應注意使結構表面平整 光滑 引排管上端應高于滲水部位10cm以上 并一直通到洞內排水溝 封槽材料有 雙快水泥 堵漏靈 堵漏停 聚合物水泥砂漿 改性環(huán)氧樹脂砂漿 普通速凝砂漿及聚氨酯密封膠等 底板滲水采用橫向開槽處理 反扣角鋼或者槽鋼上澆筑混凝土 二襯滲漏水整治措施 2 對處于水位線以下的結構滲水裂縫 只用鑿槽封堵的方式治理不能徹底 復發(fā)率很高 采用注漿封堵的方式較為合理 同時這類裂縫多數比較細窄 耗漿量不多 注漿材料固化后與原混凝土有較好粘結密封性 超細水泥注漿 對于裂縫寬度在0 5mm以上 水量不大時 采用超細水泥進行注漿封堵 水泥 水玻璃雙液注漿 對拱墻大面積滲水 施工縫滲水等情況采用水泥 水玻璃雙液注漿施工 其它新型 高性能化學漿液 二襯滲漏水化學注漿措施 化學注漿過程 二襯滲漏水整治措施 3 水泥基滲透結晶型防水涂料是一種由硅酸鹽水泥 硅砂和活性化學物質配制而成的粉狀混合物 是目前世界上先進的剛性防水材料 針對部分地段混凝土表面濕漬和施工縫滲漏水 考慮到不破壞止水帶 主要采用注漿和涂抹防水涂料的方法進行處理 二襯滲漏水整治措施 隧道襯砌開裂常伴隨滲漏水 因此 襯砌開裂與滲漏水防治通常是結合在一起的 以上各種處置方法可根據具體情況綜合使用 第二種 鋼筋問題 鋼筋保護層不足 型號錯誤 間距過大 缺失 鋼筋保護層不足 產生原因 混凝土保護層墊塊未安裝或者安裝不到位 鋼筋骨架尺寸計算錯誤 鋼筋骨架安裝加固不到位 混凝土澆筑過程中鋼筋產生移位 防水板焊接固定不牢也可導致鋼筋保護層不夠 預防措施 加密鋼筋保護層墊塊 墊塊多采用水泥墊塊 強度一定要夠 鋼筋骨架尺寸計算準確 安裝一定要牢固 混凝土澆筑過程中注意觀察 避免出現振搗時碰到鋼筋 整治方案 對于鋼筋保護層輕微不足的 輕微露筋或者混凝土表面出現鋼筋印跡的 可采用在表面涂刷硅烷浸漬 增強表面混凝土 或者涂刷水泥基滲透結晶型材料 耐久性混凝土修補材料 對于混凝土表面局部露筋嚴重的 可采用鋼筋復位的方法進行修補 嚴重不足的返工處理 鋼筋間距過大 型號錯誤 缺失 產生原因 預防措施 整治措施 圍巖等級變化里程錯誤 有鋼筋地段與無鋼筋地段交接處容易產生錯誤 施工隊偷料 報檢有鋼筋 檢測無鋼筋 報檢過后合臺車之前將鋼筋拆除 項目部方案優(yōu)化 一線技術人員必須掌握施工臺賬 及時與測量人員溝通 掌握好測量數據 避免出現錯誤 臺車合模后報檢 技術人員一定要對內部鋼筋重新察看檢查 留取影像資料 混凝土澆筑時必須在場 一是變更 在三撿報告出初步結果時 抓緊時間變更 二是做好溝通 三是找有資質的單位進行驗算 四是返工處理 在隧道進行第三方無損檢測后 發(fā)現二襯整板或者局部缺失鋼筋 雙層鋼筋變單層鋼筋的 鋼筋間距過大的 鋼筋型號錯誤 以小代大 的情況 第三種 施工縫處理不規(guī)范 1 止水帶外露 2 廢邊 掉塊 3 月牙形閉環(huán)裂紋 4 混凝土易漏漿 造成松散不密實 5 錯臺 一般臺車長度為9m 12m兩種 每隔一個臺車位就會產生一道施工縫 鐵路靜態(tài)驗收時 工務段特別重視施工縫 幾乎是每道縫檢查三遍 左右邊墻加拱頂 格外嚴格 施工縫主要問題有5類 第一類 止水帶外露 產生原因 一是安裝錯誤 一般止水帶安裝要求整環(huán)無搭接 現場往往使用裁斷安裝的方法進行安裝 導致止水帶失效 二是固定錯誤 傳統做法是用L型鋼筋 讓止水帶彎成直角 一端埋入混凝土內 一端緊貼端頭模 拆模后 將緊貼端頭模那一端扒開撐直 將止水帶恢復成180度 打入后一板襯砌的混凝土內 這種方法看似簡單易操作 實際上時行不通的 也是產生止水帶偏位的主要原因 圖示 止水帶外露 止水帶外露 止水帶夾層 止水帶外露 止水帶搭接 止水帶被混凝土淹沒 止水帶外露 預防措施 改變止水帶安裝方案 可采用定型鋼模板做端頭模 便于固定止水帶在中間 止水帶外露 止水帶外露 將偏位的止水帶割除 混凝土打磨平順 切記修補 第二 三 類 廢邊 掉塊 出現月牙形閉環(huán)裂紋 廢邊 掉塊 現場照片 閉環(huán)裂紋 第二 三 類 廢邊 掉塊 出現月牙形閉環(huán)裂紋 廢邊 一是混凝土拆模過早 臺車移位時造成混凝土薄弱處產生滑動形成廢邊掉塊 二是止水帶偏位 使混凝土產生夾層 形成廢邊掉塊 月牙形裂紋 產生原因 掉塊 臺車拆模不宜過早 達到最基本的拆模強度 注重成品保護 止水帶安裝規(guī)范 預防措施 月牙形閉環(huán)裂紋 將施工縫切成2 2cm V 型邊 廢邊 掉塊部位鑿除 打磨平順 不予修補 月牙形裂紋縱向寬度小于等于15厘米 存在掉塊風險的 須鑿除處理 與二襯結合部位打磨平順 整治措施 現場整治照片 將施工縫切成2 2cm V 型邊 廢邊 掉塊部位鑿除 打磨平順 不予修補 月牙形裂紋縱向寬度小于等于15厘米 存在掉塊風險的 須鑿除處理 與二襯結合部位打磨平順 第四類 混凝土松散 不密實 產生原因 端頭模封堵不到位致混凝土漏漿 混凝土施工時漏振 預防措施 模板封堵嚴實 加強振搗 整治措施 面積范圍較小的將松散混凝土打磨清除 范圍大的將混凝土鑿除重新澆筑 第五類 錯臺 產生原因 一是臺車變形 二是臺車加固不到位 三是填窗孔封堵不嚴實 危害 錯臺導致 隧道斷面產生突變 高速列車在運行時 氣流運行軌跡形成突變 嚴重時會產生車體晃動 甚至列車脫軌 預防措施 及時修正二襯臺車 避免出現板間錯臺 二是封堵好填窗孔 整治措施 以打磨為主 切記修補 板間錯臺打磨順接平順 二襯斷面無突變即可 隧道敲擊排查 敲擊排查是以錘 棒 擊在混凝土表面進行敲擊 以聲音判斷混凝土是否存在質量缺陷 一般能夠發(fā)現40cm以內的混凝土質量缺陷 敲擊即檢查混凝土有無空響 空響即敲擊時空谷 空腔的回聲 隧道拱部敲擊排查 隧道敲擊排查現場 敲擊現場 檢測架 隧道敲擊排查工具 敲擊工具一 破尖錘 敲擊工具二 鋼管帶鈍頭與尖頭 隧道空響 空洞 混凝土松散 不密實 混凝土內雜物 混凝土脫空 混凝土厚度不足 防水板外露 止水帶外露 第一類 混凝土松散 不密實 產生原因 混凝土振搗不到位 漏漿 混凝土等待間隔時間長 兩次混凝土連接處產生縫隙 端頭模與填窗處未封賭形成空鼓 預防措施 加強混凝土澆筑過程中振搗控制 縮短混凝土等待間隔時間 加強模板安裝 整治措施 一是對松散不密實部位進行注漿 注漿選用環(huán)氧樹脂或者超細水泥漿 二是鑿除松散體 重新澆筑混凝土或者使用環(huán)氧砂漿進行修補 第二類 混凝土內雜物 產生原因 混凝土內包含土工布 方木 鋼板等影響混凝土連接的雜物 形成混凝土夾層產生空響 預防措施 加強模內潔凈度 清除模板內的雜物 整治措施 出現空響時先鉆眼調查清楚雜物是何物 距離二襯表面距離 尺寸 影響程度 根據調查情況進行處理 如在表面 清理掉雜物 不予修補即可 混凝土含雜物 混凝土夾雜黃土 混凝土夾木板 第三類 混凝土脫空 三類 混凝土未灌注滿 防水板背后空洞 防水板與初支面不密貼 第三類 混凝土脫空 1 混凝土澆筑過程中 混凝土沖頂時未沖頂到位 臺車內形成氣囊 造成混凝土大面積脫空 敲擊時形成空響 2 混凝土澆筑過程中 混凝土受 防水板 鋼筋 雜物等 阻擋 混凝土無法流動 形成空鼓 空洞 無法澆筑到位 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 混凝土離析等 混凝土脫空危害 混凝土脫空后 往往厚度不足 有的甚至只有幾公分厚 混凝土容易開裂 高速火車通過后 形成負壓造成掉塊 影響電器設備及行車安全 接觸網吊柱部位如果存在混凝土脫空 混凝土厚度不夠時 危險極大 在風壓的推動下 極可能墜落 混凝土脫空預防措施 一是加強混凝土澆筑過程控制 嚴格控制混凝土生產質量 二是優(yōu)化混凝土二襯臺車設計 增加沖頂孔 一般二襯臺車長度為9m 12m 9m臺車建議開孔3到4個孔 12m臺車多增加一個孔 開孔宜為4到5個孔 沖頂時最好先從既有二襯端開始 這樣可以避免壓氣形成氣囊 在端頭模端設置一個檢查孔 沖頂時派專人觀察沖頂情況 根據混凝土輸送情況 決定是否逐孔沖頂還是跳孔沖頂 最后封堵檢查孔 直至混凝土沖頂完成 三是檢查混凝土澆筑過程中是否有雜物進入模內 二襯混凝土脫空整治措施 1 注漿材料選用純水泥漿 高濃度牙膏狀水泥漿 水泥砂漿 高強灌漿料或者細石混凝土 二襯脫空整治措施 2 掛模施工 返工時 將厚度不足的混凝土鑿除至設計要求的范圍 重新植筋 打錨桿進行混凝土澆筑 第四類 混凝土厚度不足 初支侵限造成厚度不足 欠挖造成無初支且二襯厚度不足 第四類 混凝土厚度不足 1 產生原因 隧道斷面欠挖 達不到設計要求 初支侵限 造成混凝土厚度不足 測量數據錯誤 整個隧道斷面偏位 2 預防措施 襯砌施工前 對斷面進行復測 嚴格控制超欠挖 加強光面爆破 減小欠挖 3 整治措施 一般敲擊出空響的 混凝土厚度很薄只有拆除重建 對混凝土面鑿除至厚度 重新澆筑混凝土 參照混凝土脫空 第五類 防水板外露 止水帶外露 產生原因 一是防水板本身