隧道工程衬砌施工之简谈

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隧道工程衬砌施工之简谈

简传熠田堃

重庆交通大学400074

【摘要】随着我国高等级公路的不断发展,隧道工程不断涌现,鉴于公路隧道本身结构型式众多、周围地质条件复杂,对不同的隧道类型及衬砌施工进行了介绍,再结合二次衬砌病害机理进行了分析,然后提出了相关的处治方案,从而为公路隧道工程的安全运营提供了一些技术支持,可供类似隧道病害整治参考。

【关键词】隧道工程;衬砌;病害处治

1隧道概述

近些年我国公路隧道的发展较为迅速,新技术、新工艺和新材料的研究与应用层出不穷,设计施工技术已接近国际先进水平,复杂水文、工程地质和各种非常规条件下的隧道施工技术日益成熟。

1.1隧道分类

(1)按长度分为:特长隧道L>3000m、长隧道1000<L≤3000m、中隧道500<L≤1000m、短隧道L≤500m。

(2)按埋置深度:深、浅埋分界标准:Hp=(2~2.5)Hq≈2.5H(Ⅳ~Ⅵ),H为开挖隧道断面高。

(3)按隧道上层界质不同分为:山岭隧道、水下隧道(河底隧道、

海底隧道)、地下隧道(地铁、下穿式地道、部分轨道交通等)。

(4)按结构分为:普通单洞隧道、左右双向分离式隧道、联体隧道、双层隧道(单洞分上下层)。

1.2隧道围岩分级

根据隧道工程的地质、围岩的整体性、种类、强度及水文状况,共分为六级,级别越高,岩质越差(2000年以前为类别,类别越高,岩质越好)。

Ⅰ、Ⅱ级为坚石,整体性很好,其二次砼衬砌基本上是装饰性衬砌,但也有强制性要求,厚度≥20cm;Ⅲ级为次坚石;Ⅳ、Ⅴ级分别为弱风化石、强风化石,需在初期支护上增设型钢等结构进行加强防护;Ⅵ级为风化颗粒碎碴及土质,一般在进出洞口段和大断层夹层中,其进洞需增加土层加固措施,如超前管棚、地表注浆加固等措施。

2隧道复合衬砌

隧道复合衬砌由初期支护和永久性支护两部分组成的承载结构,初期支护为保障开挖掘进过程中封闭开挖面,承载部分荷载使其达到相对稳定的作业条件,在收敛量测稳定后,进行二次衬砌砼施工,达到永久性支护的要求。

2.1初期支护

软弱围岩段施工必须坚持“先支护、后开挖、短进尺、弱爆破、早封闭、勤量测”的施工原则,初支紧跟掌子面;Ⅳ~Ⅵ围岩初支必须保证尽早封闭成环。初期支护以锚喷砼支护为主,辅以型钢、隔栅支架、小导管注浆等加固软弱围岩段(Ⅳ级以下围岩)的支护体系,保障后续工程的施工安全。

(1)按设计布打锚杆(Ⅳ级以下先初喷砼后,再打锚杆),挂网喷射砼。

(2)按设计布设型钢或钢筋隔栅支架,分部支护必须做好连接件及锁脚锚杆,锁脚锚杆一般采用2根以上Ф25中空锚杆且杆长大于3.5m的进行锁定,使钢架安全稳固。

(3)复喷射砼达到设计厚度,且将型钢或隔栅完全置于喷射砼中,形成初期支护的整体结构。喷射砼2h后必须采取正常的喷水养护,时间不小于7天。

(4)初支量测设置:必测项目为拱顶下沉和周边位移,按规范观测,绘制量测曲线,待稳定后,可进入二次衬砌砼的施工。

(5)初支检测项目:锚杆长度、数量、抗拔力、钢架垂直度、连接件及纵向间距、喷射砼厚度、强度等。

(6)提高喷砼的实体质量,改正操作程序和采取相应的技术措施,提高喷砼的密实度,如接长喷射头、喷管,减少回弹,降低造价。

2.2永久性支护

永久性支护的前提条件必须在初期支护沉降、收敛稳定后方可进行进行施工。

(1)挂设防水卷材,要求牢固密贴喷射砼面,防水卷材采用真空粘贴,充气检验,形成整体防水体系。

(2)台车就位,通过进料口检查各部位衬砌厚度,合格后台车固定,如不合格,退台车整改,整改后复位待浇灌砼。

(3)泵送砼由于工作条件的要求,砼的水灰比较大,在保证泵送砼不堵管的前提下,适当降低水灰比,以减小砼收缩变形量。

(4)模注砼利用台车进料口,必须两侧对称灌注砼,不能产生过大高差而形成偏载,防止不对称偏载对台车不均匀受力而产生位移。

(5)拱部砼浇筑时,压注砼满后仍需继续持压10分钟,尽可能使拱部不脱空或减轻脱空现象,并预留3个注浆孔(9米台车,注浆孔位1.5m、4.5m、7.5m处分布)。

(6)模板台车长度应该控制在9米过长砼收缩裂纹增多,过短对施工不利,接缝多处治不利。

(7)二次衬砌完成后,应使用地质雷达对二次衬砌厚度、脱空情况选择5条线进行检测,两拱腰和拱顶必须检测,另随机抽检2条和每200m且每种二次衬砌断面形式沿拱圈环向抽检不少于一个断面。

3隧道二衬砼表面裂缝及处治方案

3.1裂缝产生的原因

系砼在硬化过程受温度影响产生收缩和膨胀,其收缩和膨胀受围岩开挖面糙度的制约,而产生表面收缩裂缝。

3.2处治方案

以裂缝封闭为主,构造裂缝以增补强度、钢度为主。

(1)收缩裂缝:根据隧道养护规范规定,大于3mm宽度的裂缝必须修补,3~5mm裂缝采用10cm宽碳纤维布粘贴;大于5mm的裂缝切成V型槽,压注环氧树脂浆液处治。

(2)构造裂缝:不论裂缝宽度大小,构造裂缝必错台,系受力不均所致,必须补强。

4隧道二衬砼厚度不足、脱空处治方案

4.1二衬拱顶脱空

一般脱空均应在浇灌砼前预留注浆孔(或重钻注浆孔)压注水泥浆灌满即可。

4.2隧道二衬砼厚度不足

(1)I、II级围岩:砼二衬主要是起安全储备的功能,其衬砌厚度达到设计的2/3厚且不少于20cm,可暂不作加固处理,但不能评优。

(2)其他级别围岩,砼二衬起到承重围岩压力的作用,必须进行加固处理。二衬厚度不足(但不脱空)主要原因是严重欠挖,围岩开挖面侵入衬砌断面造成二衬厚度不足,根据检测资料,可按下列方法补强治理:

①二衬检测厚度大于2/3设计厚度,采用外部加固拱厚。

②二衬检测厚度小于2/3设计厚度,采用凿除砼及围岩,达到设计标准后,再重新立模压注砼。

③二衬内夹杂防水卷材:其治理方案:凿除砼20cm以上,植筋胶植Ф20钢筋(长50cm、孔深25cm、间距50cm),砼槽周边凿除顺直也进行植筋胶植Ф20钢筋(长80cm、孔深25cm、间距50cm),使后喷砼与原衬砌良好结合,喷射砼20cm后,表面打磨装饰涂料。上述处治方案是基于该段围岩为Ⅱ级,衬砌起安全储备作用,且无任何渗漏水现象,如有渗水,喷射砼中应增添防水材料。

5结束语

公路隧道在运营过程中,衬砌会不同程度的出现开裂渗水、混凝土剥落等现象,直接威胁运营安全,因此研究隧道二次衬砌病害及处治措施具有重要的工程意义。

参考文献

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