公路隧道施工常见的质量问题.docx
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公路隧道施工常见的质量问题
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公路隧道施工常见的质量问题
公路隧道施工常见的质量问题
1、概述
2、隧道施工技术特点
3、新奥法基本概念
4、常见病例介绍
第一部分
概述
1、我国公路隧道现有规模
1、我国公路隧道现有规模
公路正持续不断地向山区、向水下延伸,公路隧道建设的增长量达每年100余公里。
隧道长度由过去的3公里发展到现在的7、8公里甚至18公里的超特长隧道。
从隧道的形式上看,从过去的两车道隧道到今天的三车道隧道、四车道隧道、连拱隧道、小间距隧道、分岔隧道。
现在,公路隧道的建设、防灾、监控、养护等技术已取得丰硕成果。
公路隧道建设还将持续高速发展。
我国地域自然条件差异较大,隧道穿越山体的工程地质及水文地质条件复杂多变,隧道受设计与施工技术条件的限制,从已建成的公路隧道看,渗漏水、衬砌开裂、拱背空洞、衬砌厚度不够、混凝土强度劣化、路面开裂、路面冒水等现象严重。
我国目前很多公路隧道处于病害发育的亚健康状态,有些隧道已经进入到养护维修期,
衬砌开裂
渗漏水
渗漏水
渗漏水
渗漏水
混凝土劣化
路面开裂
衬砌背后空洞
第二部分
隧道施工技术特点
1、隧道施工技术特点
1)隧道施工是在有原始应力场的介质内构筑结构,即:
“先有荷载,后有结构”。
2)隧道工程的结构的受力是不确定的。
3)隧道开挖方法、支护时间、支护刚度对结构受力影响很大。
4)设计是以工程类比为主、计算为辅,实行动态设计。
5)隧道施工环境恶劣,能见度差、空气质量差、噪音大。
影响工人的工作情绪和技能发挥。
6)地下水排水困难、泥浆难以清除,影响结构质量
1、隧道施工技术特点
7)隧道不可预见的因素较多。
8)施工作业空间小,各工序干扰大。
9)施工工人技术水平普遍低。
10)各工序检查手段落后,有些还没有有效的检测
手段;
11)隧道工程大部分是隐密工程,只有一个可视
面,工程隐患难以发现。
12)工程质量难以通过表面观察进行评价,表面显示出来的问题,难以判断问题的实质。
第三部分
三、新奥法
1、新奥法的基本概念
2、新奥法的力学特征
3、新奥法的设计原则
4、新奥法及其技术特点
5、新奥法与喷锚支护的关系
6、喷射混凝土的作用机理
7、锚杆的作用机理
8、隧道施工顺序和要求
1、新奥法的基本概念
新奥法是由奥地利的一位地质专家在50年代总结了前人的经验后所提出来的一套隧道设计、施工技术。
是新奥地利隧道施工方法的简称,它的英文名字是(NewAustrianTunnelingMethod),简写(NATM)
新奥法不是能用一句话能回答的,他是一种设计施工思想、一套方法。
1、新奥法的基本概念
新奥法的核心是:
最大限度地利用和发挥围岩的自承能力,围岩不仅仅是荷载也是结构的一部分,而且是结构的主要部分。
在整个工程的设计、施工过程中,以利用和发挥围岩的自承能力为基本出发点,采取各种工程措施,使围岩成为隧道承载体系的一部分。
1、新奥法的基本概念
2、新奥法的力学特征
围岩的力学特征,根据岩体力学理论
2、新奥法的力学特征
2、新奥法的力学特征
2、新奥法的力学特征
通过上面分析我们可以认识到:
1)围岩所需的支护抗力是变化的,他与岩体本身性质、结构刚度和支护时间有关;
2)隧道围岩变形是岩体内能量的释放过程。
要允许围岩产生一定变形,释放一定能量。
3)隧道围岩壁面的变形速度是判断(内空变位量的大小、变化速率)洞室能否稳定重要指标。
2、新奥法的力学特征
实际施工中,很多时要分几次施作初期支护,是因为洞室开挖后,要及时进行初期支护,封闭围岩,但刚度不能太大,要让围岩在有控制的条件下变形。
通过对围岩变形的监测,掌握洞室周边位移、支护变形情况,观察位移和变形是趋于稳定还是在发展,来决定下一步的处理措施,进行第二次、第三次初期支护、决定二次衬砌施作时间。
若围岩变形没有趋于稳定的迹象,应加强初期支护,或提早施作二次衬砌。
3、新奥法的原则
1)最大限度地利用和发挥围岩的自承能力
2)隧道的支护结构,是要解决如何有效地控制变形问题。
3)要允许围岩有一定的变形(也包括结构的变形),不要试图阻止围变形,使支护承受过大压力;要限制围岩变形,要防止围岩过大变形,发生垮塌。
3、新奥法的原则
4)应在适宜的时机,构筑适宜的支护结
构,避免在围岩中出现不利的应力状态。
5)要早支护、柔支护,不能顶着干!
6)要求支护结构与围岩尽早地密贴,共同
工作。
3、新奥法的设计原则
7)通过现场监控量测,掌握围岩应力状态和围岩、支护变形发展趋势,及时调整支护参数,力求获得最适宜的支护结构。
8)根据隧道围岩力学概念和原则,进行隧道的设计和施工,有效地、充分地利用围岩天然的自承能力,保证隧道结构安全、节省工程费用。
4、新奥法技术特点
1)要求采用光面爆破(开挖面平顺)断面轮廓尽量圆顺,避免应力集中
2)初期支护及时施作、紧贴围岩、及早闭合
3)开展现场监控量测工作
4)根据现场量测确认和修改支护参数,调整施工方法。
4、新奥法技术特点
5)动态设计与施工
6)考虑预留变形量
7)强调施工方法与施工顺序
8)“理论导向、测试定量、经验判断”。
5、新奥法与喷锚支护的关系
1)喷锚支护不是新奥法。
2)喷锚支护是目前最简便、最经济、最有效的快速柔性支护结构、是利用和发挥围岩的自承能力最主要的、最有效的支护手段
3)喷锚支护是一种加固围岩、抑制围岩变形、利用和发挥围岩自承能力的衬砌形式,具有支护及时、柔性、紧贴围岩、与围岩共同变形等特点,
6、喷射混凝土的作用机理
1)特点:
a)喷射混凝土支护、施作速度快、早期强度高、密实度好、与隧道围岩紧密粘结的突出优点。
b)隧道开挖后及时施作喷混凝土支护,可以起到封闭岩面、填充坑凹及裂隙、防止风化松动、维护和提高围岩的整体性、帮助围岩发挥自身的结构作用、调整围岩应力分布,防止应力集中,控制围岩变形,防止掉块、坍塌作用。
6、喷射混凝土的作用机理
2)喷锚支护的作用
增加了围岩切向方向的约束力,使围岩与喷层共同作用。
6、喷射混凝土的作用机理
6、喷射混凝土的作用机理
2)喷锚支护的作用
6、喷射混凝土的作用机理
d.楔效应,嵌入岩缝。
e.减少局部集中应力。
f.防止发生风化。
7、喷射混凝土的质量检查
1)喷射混凝土强度;
2)喷射混凝土厚度;
3)喷射混凝土背后空洞、与围岩的密贴情
况。
4)喷射混凝土与围岩的粘结力;
8、锚杆的作用机理
锚杆是一种锚固在岩体内部的杆状体,是通过锚入岩体内部的锚杆,与岩体融为一体,利用锚杆的悬吊作用、组合拱作用、缝缀作用、挤压作用,将围岩中的节理、裂隙窜为一体,约束围岩内部和周边变位,达到改善围岩的受力状态,实现加固围岩、维护隧道稳定的作用。
在软弱围岩中起到改善其物理力学性能的作用。
8、锚杆的作用机理
1)悬吊作用
8、锚杆的作用机理
2)组合梁作用
把岩体叠合组成组合梁(锚杆群)
8、锚杆的作用机理
3)缝缀作用
增加整体性(即增加裂缝之间的摩擦力)
8、锚杆的作用机理
4)内压作用
向围岩施加经向的约束压应力
9、锚杆的质量检查
1)锚杆有效锚固深度;
(锚杆杆体材料、锚杆杆体长度、锚固砂浆强度、锚固砂浆饱满度)
2)锚杆间距,锚杆打设方向。
10、钢筋网支护
钢筋网是被包裹在喷混凝土内,与喷混凝土一起工作,
钢筋网的作用,是提高喷混凝土抗裂性能、提高喷混凝土抗剪强度和韧性。
帮助喷混凝土更好地发挥柔性支护特性。
11、钢筋网支护检查
1)钢筋直径(符合设计要求);
2)钢筋网间距(符合设计要求);
3)钢筋网钢筋的搭接长度(是30倍钢筋直径或一个网格尺寸);
4)钢筋网距岩面的距离(不大于3cm)。
12、钢架支护
钢架支护能快速发挥较强的支护能力,在喷混凝土、锚杆强度出现强度之前,约束围岩的位移,承受大部分的荷载。
控制围岩变形和松弛的发展。
钢架支护被喷混凝土包裹后发挥整体受力效果。
13、钢架支护检查
1)钢架截面高度或型钢型号
2)钢架主钢筋和腹筋直径
3)钢架几何尺寸
4)钢架焊接
5)钢架连接板
6)安装间距
7)垂直度(小于2o)
14、二次模注混凝土衬砌
1)二次模注混凝土衬砌是刚性衬砌,具有较
高的承载能力,是主要的永久支护结构和
维护结构。
2)二次模注混凝土衬砌包括拱、墙和仰拱。
一般情况下是等截面、特殊情况下采用
变截面
14、二次模注混凝土衬砌
3)二次模注混凝土衬砌施作时间
a围岩及初期支护变形基本稳定以后施作,是很理想的情况。
这时二次衬砌基本不受力。
b浅埋段、塌方段、土层围岩及软弱围岩段等,初期支护及围岩变形不能稳定或稳定时间较长(15~30天),除加强初期支护外,应提前施作二次衬砌;
14、二次模注混凝土衬砌
d膨胀性围岩、高地应力地段:
不能过早施作二次衬砌;应让地应力充分释放。
e多数情况下,二次衬砌距掌子面的距离不超过150m为好。
14、二次模注混凝土衬砌
4)二次模注混凝土衬砌检查:
a事前检查(影响混凝土的厚度和结构):
开挖净空检查、防水板松紧检查;
b浇筑质量检查:
背后空洞检查、振捣密实度检查、拱顶空洞检查、超挖回填检查。
15、隧道支护施工顺序
顺序1:
初喷(4cm)
打锚杆
挂钢筋网
复喷(1-3次达到设计厚度)
二次衬砌
16、初期支护施工要求
16、初期支护施工要求
15、隧道支护施工顺序
顺序2:
初喷(4cm)
打锚杆
挂钢筋网
立钢拱架
复喷(1-3次达到设计厚度)
二次衬砌
15、隧道支护施工顺序
顺序3:
初喷(4cm)
挂钢筋网
立钢拱架
复喷(1-2次)
打锚杆
再复喷(2cm)
二次衬砌
16、初期支护施工要求
16、初期支护施工要求
16、初期支护施工要求
初期支护与围岩之间正确做法
(2)
16、初期支护施工要求
16、初期支护施工要求
16、初期支护施工要求
初期支护正确做法(6)
第四部分
公路隧道的常见的质量问题
公路隧道结构常见的质量问题
1)初期支护不及时,围岩条件差的地段不及时封闭成环;
2)初期支护不紧贴围岩,背后存在空洞、掺填片石;
3)初期支护厚度不够(喷混凝土厚度);
4)钢拱架拱脚悬空、钢拱架连接不牢;
5)钢拱架扭曲、翘曲、不在一个平面;
公路隧道结构常见的质量问题
6)钢拱架间距不均,不符合设计要求;
7)钢筋网与围岩的距离过大;
8)二次衬砌仰拱不成形,拱座连接不好;
9)围岩欠挖衬砌厚度不够,拱顶混凝土没有灌到位。
拱顶混凝土厚度不够;
10)衬砌侵界,模版变形,出现错台;
11)衬砌钢筋连接不规范,焊接质量差;
公路隧道结构常见的质量问题
13)防水板焊接不牢、破损;
14)防水板夹在混凝土中间。
破坏混凝土整体结构。
15)排水管堵塞移位,导致排水不畅;
16)衬砌止水条不嵌槽、止水条移位,;
17)止水带倒转折曲。
问题一:
钢拱架
格栅拱
钢架拱脚悬空、一次开挖距离过长
钢架拱脚、基脚悬空
钢架拱脚悬空、一次开挖距离过长
钢支撑拱脚有部分悬空现象,纵向一次开挖支护长度过大
钢架基脚悬空
钢架基脚正确作法
钢架基脚正确作法
钢拱架间距不对
钢拱架偏移、倾斜
工字钢正确连接
问题三:
初期支护背后填充
和空洞
初期支护与围岩之间空隙
初期支护与围岩之间空隙
初期支护与围岩之间填片石
初期支护与围岩之间填片石
初期支护与围岩之间填片石
教训
问题四:
没有初喷
岩面要初喷
问题五:
锚杆
锚杆中没有注入过水泥浆的痕迹
锚杆没有砂浆包裹
问题六:
二次衬砌拱背空洞
厚度不够
二次衬砌拱顶混凝土没有填满,
导致衬砌厚度不够、钢筋外露)
问题七:
二次衬砌边墙脚厚度不足
二次衬砌边墙脚厚度不足
纵向排水管侵占了二次衬砌的位置
二次衬砌边墙脚厚度不足、纵向排水管侵占了二次衬砌的位置
问题八:
仰拱座不规整,仰拱振捣不密实
仰拱不成形
仰拱不成形
仰拱浇成平底
仰拱正确做法
仰拱正确做法
问题九:
防排水管堵塞,排水管折倒
防水板连接质量不好
没完全包住排水管,容易造成排水管被混凝土堵塞;
防水板搭接存在问题
防水板粘接质量;
防水板连接处出现褶皱
防水板铺设不规范,应将防水板下
沿卷回包住排水管;
问题九:
止水条没有嵌槽,
膨胀止水条陈放不好或过早安装
导致已膨胀失效
二次衬砌没有预留沟槽,
止水条没有嵌入沟槽内,
止水带不正确安装
止水带正确安装
问题十:
二次衬砌钢筋连接
钢筋搭接不规范
矮边墙预留钢筋定位乱,预留搭接长度过短
应采用植筋重新排列,并保证钢筋布置位置准确;
衬砌钢筋
11、二次衬砌
问题十:
下台阶开挖距离过长
上台阶拱脚悬空
仰公开挖距离过长
拱脚悬空
一次开挖距离过长
不赞成钢筋网焊成片
双层钢筋网顺序不对
钢筋网现场绑扎-贴近围岩
问题十一:
路面问题
管棚质量
超挖和塌方处理
(主要讲喷混凝土和锚杆的作用)
超挖
个人观点仅供参考
谢谢!
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