公路隧道常見質(zhì)量問題講解PPT（共計221頁）

1、招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司院副總工程師 程崇國 教授級高級工程師 聯(lián)系電話:023-62653151 傳真2010.03.02公路隧道常見質(zhì)量問題程 崇 國1959年9月生 重慶市人1982年畢業(yè)于重慶建筑工程學(xué)院地下建筑專業(yè) 學(xué)士中國公路學(xué)會隧道分科學(xué)會理事；交通部公路勘察設(shè)計典型示范工程咨詢專家；重慶市授予：“重慶市優(yōu)秀專業(yè)技術(shù)人才” 。享受國務(wù)院“特殊政府津貼”專家參與隧道設(shè)計規(guī)范和隧道施工技術(shù)規(guī)范的編寫專業(yè)方向：地下工程結(jié)構(gòu)、隧道勘察設(shè)計，科研，施工控制主要成就:主持或參與了勘察設(shè)計項目30多項；科研項目10多項；工程咨詢、隧

2、道施工控制12項，獲各類科研成果9項，發(fā)表論文16篇。招商局重慶交通科研設(shè)計院有限公司 過去單位名稱“交通部重慶科學(xué)研究所”，成立於1965年5月，系直屬交通部管理的正廳級科研事業(yè)單位。2000年轉(zhuǎn)制為科技企業(yè)，整建制進(jìn)入招商局集團。是中央在渝科研單位和甲級勘察設(shè)計院，是國家山區(qū)公路工程技術(shù)研究中心和隧道建設(shè)與養(yǎng)護(hù)技術(shù)交通行業(yè)重點實驗室的依托單位。我院主要從事公路行業(yè)與市政行業(yè)的道路工程、橋梁工程、隧道工程、交通工程、軌道交通、等領(lǐng)域的科研開發(fā)、勘察設(shè)計、試驗檢測等公路隧道施工常見的質(zhì)量問題1、概述2、隧道施工技術(shù)特點3、新奧法基本概念4、常見病例介紹概述第一部分 從上個世紀(jì)80年代我國修建高

3、速公路以來，高速公路迅速發(fā)展，公路隧道也孕育而生 ，在我國大陸，截至2007年底，全國公路總里程達(dá)358.37 萬公里，同比增長3.67%；高速公路5.39萬公里，同比增長18.06%；等級公路253.54萬公里，同比增長11.06% 。 2007年底全國公路隧道數(shù)量達(dá)4673座，較上一年增長了23.36%；里程達(dá)2555.5km，增長了38.75% 。其中，特長隧道83處、361.0km；長隧道607處、1001.1km；中隧道758處、536.8km；短隧道3225處、656.6km。1、我國公路隧道現(xiàn)有規(guī)模1、我國公路隧道現(xiàn)有規(guī)模1、我國公路隧道現(xiàn)有規(guī)模1、我國公路隧道現(xiàn)有規(guī)模 2008

4、年全國公路隧道為5426處、3186.4km，(比上年增加753處、630.9km)。其中： 特長隧道 203處、886.7km (比上年增加120處、525.7km)， 長隧道 1450處、2227.3km， (比上年增加743處、1226.2km)。1、我國公路隧道現(xiàn)有規(guī)模 公路正持續(xù)不斷地向山區(qū)延伸、平原和沿海地區(qū)的水下隧道也方興未艾，公路隧道建設(shè)這幾年的增長量每年達(dá)1000多公里。隧道長度由過去的3公里發(fā)展到現(xiàn)在的7、8公里甚至18公里的超特長隧道。從隧道的形式上看，從過去的2車道隧道到今天的3車道隧道、4車道隧道；型式有連拱隧道、小間距隧道、分岔隧道。公路隧道的改建工程也逐年增加。公

5、路隧道的建設(shè)技術(shù)、管理技術(shù)、防災(zāi)、監(jiān)控、養(yǎng)護(hù)等技術(shù)已取得豐碩成果。 公路隧道建設(shè)還將持續(xù)高速發(fā)展。公路隧道標(biāo)準(zhǔn)斷面1、我國公路隧道現(xiàn)有規(guī)模2車道 A=63m2高寬比=0.673車道 A=96m2高寬比=0.54 4車道 A=136m2高寬比=0.48連拱隧道小凈距隧道2車道隧道3車道隧道4車道隧道（深圳雅寶）1 我國公路隧道建設(shè)基本情況連拱隧道小凈距道隧道 我國地域自然條件差異較大, 隧道穿越山體的工程地質(zhì)及水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變，隧道受設(shè)計和施工技術(shù)條件的限制，從已建成的公路隧道看，滲漏水、襯砌開裂、拱背空洞、襯砌厚度不夠、混凝土強度劣化、路面開裂、路面冒水等現(xiàn)象較為嚴(yán)重。 我國目前有些公路隧

6、道處于病害發(fā)育的亞健康狀態(tài)，很多隧道已經(jīng)進(jìn)入到養(yǎng)護(hù)維修期，2、我國公路隧道病害現(xiàn)狀襯砌開裂襯砌開裂襯砌開裂滲 漏 水開裂、滲漏水滲 漏 水滲 漏 水混凝土劣化襯砌背后空洞襯砌厚度不夠襯砌背后空洞襯砌掉塊路面開裂路面隆起路面隆起路面冒水隧道施工技術(shù)特點第二部分1、隧道施工技術(shù)特點1) 隧道施工是在有原始應(yīng)力場的介質(zhì)內(nèi)構(gòu)筑結(jié)構(gòu)，即:“先有荷載，后有結(jié)構(gòu)”。2) 隧道工程結(jié)構(gòu)的受力是不確定的。3) 隧道開挖方法、支護(hù)時間、支護(hù)剛度對結(jié)構(gòu)受力影響很大。4) 設(shè)計是以工程類比為主、計算為輔，實行動態(tài)設(shè)計。5) 隧道施工環(huán)境惡劣，能見度差、空氣質(zhì)量差、噪音大。影響工人的工作情緒和技能發(fā)揮。6) 施工水排水

7、困難、泥漿難以清除，影響結(jié)構(gòu)質(zhì)量1、隧道施工技術(shù)特點7）隧道不可預(yù)見的因素較多。8) 施工作業(yè)空間小，各工序干擾大。9) 施工工人技術(shù)水平普遍低。10)隧道工程大部分是隱密工程，各工序過程檢查力度不夠、手段落后，有些還沒有有效的檢測手段，工程隱患難以發(fā)現(xiàn)。 ；11)工程質(zhì)量難以通過表面觀察進(jìn)行評價，表面顯示出來的問題，不易判斷問題的實質(zhì)。第三部分新 奧 法三、新 奧 法1、新奧法的基本概念 2、新奧法的力學(xué)特征 3、新奧法的設(shè)計原則 4、新奧法及其技術(shù)特點5、新奧法與噴錨支護(hù)的關(guān)系6、噴射混凝土的作用機理7、錨桿的作用機理8、隧道施工順序和要求1、 新奧法的基本概念 新奧法是由奧地利的一位地質(zhì)

8、專家在50年代總結(jié)了前人的經(jīng)驗，提出來的一套隧道設(shè)計、施工技術(shù)。 是新奧地利隧道施工方法的簡稱,它的英文名字是 (New Austrian TunnelingMethod) , 簡寫（NATM） 新奧法不是能用一句話能回答的，他是一種設(shè)計施工思想、一套方法。1、新奧法的基本概念 新奧法的核心是：最大限度地利用和發(fā)揮圍巖的自承能力，圍巖不僅僅是荷載，也是結(jié)構(gòu)的一部分,而且是結(jié)構(gòu)的主要部分。 在整個工程的設(shè)計、施工過程中，以利用和發(fā)揮圍巖的自承能力為基本出發(fā)點，采取各種工程措施，使圍巖成為隧道承載體系的一部分。1、新奧法的基本概念 新奧法，是應(yīng)用巖體力學(xué)理論，以維護(hù)和利用圍巖的自穩(wěn)能力為基本出發(fā)點

9、，采用錨桿和噴射混凝土為主要支護(hù)手段，及時地進(jìn)行支護(hù)，控制圍巖的變形和松弛，使圍巖成為支護(hù)體系的組成部分，并通過對圍巖和支護(hù)的量測、監(jiān)控來指導(dǎo)隧道施工的方法。 2、新奧法的力學(xué)特征圓形洞室計算簡圖 2、新奧法的力學(xué)特征圍巖位移及支護(hù)抗力特征曲線2、新奧法的力學(xué)特征 通過上面分析我們可以認(rèn)識到：1）圍巖所需的支護(hù)抗力是變化的,他與巖體本身性質(zhì)、結(jié)構(gòu)剛度和支護(hù)時間有關(guān)；2）隧道圍巖變形是巖體內(nèi)能量的釋放過程。要允許圍巖產(chǎn)生一定變形，釋放一定能量。3）隧道圍巖壁面的變形速度是判斷（內(nèi)空變位量的大小、變化速率）洞室能否穩(wěn)定重要指標(biāo)。2、新奧法的力學(xué)特征 實際施工中，很多時要分幾次施作初期支護(hù)，是因為洞

10、室開挖后，要及時進(jìn)行初期支護(hù)，封閉圍巖，但剛度不能太大，要讓圍巖在有控制的條件下變形。通過對圍巖變形的監(jiān)測，掌握洞室周邊位移、支護(hù)變形情況，觀察位移和變形是趨于穩(wěn)定還是在發(fā)展來決定下一步的處理措施，進(jìn)行第二次、第三次初期支護(hù)、決定二次襯砌施作時間。 若圍巖變形沒有趨于穩(wěn)定的跡象，應(yīng)加強初期支護(hù)，或提早施作二次襯砌。3、新奧法的原則 1）最大限度地利用和發(fā)揮圍巖的自承能力2）隧道的支護(hù)結(jié)構(gòu)，是要解決如何有效地控制變形問題。3）要允許圍巖有一定的變形（也包括結(jié)構(gòu)的變形），不要試圖阻止圍變形，使支護(hù)承受過大壓力； 要限制圍巖變形，防止圍巖過大變形， 發(fā)生垮塌。3、新奧法的原則 4）應(yīng)在適宜的時機，構(gòu)

11、筑適宜的支護(hù)結(jié) 構(gòu)，避免在圍巖中出現(xiàn)不利的應(yīng)力狀態(tài)。 5）要早支護(hù)、柔支護(hù)，不能頂著干！ 6）要求支護(hù)結(jié)構(gòu)與圍巖盡早地密貼，共同 工作。3、新奧法的設(shè)計原則 7）通過現(xiàn)場監(jiān)控量測，掌握圍巖應(yīng)力狀態(tài)和圍巖、支護(hù)變形發(fā)展趨勢，及時調(diào)整支護(hù)參數(shù)，力求獲得最適宜的支護(hù)結(jié)構(gòu)。 8）根據(jù)隧道圍巖力學(xué)概念和原則，進(jìn)行隧道的設(shè)計和施工，要有效地、充分地利用圍巖天然的自承能力，保證隧道結(jié)構(gòu)安全、節(jié)省工程費用。4、新奧法技術(shù)要求1）要求采用光面爆破（開挖面平順）斷面輪廓盡量圓順，避免應(yīng)力集中，減少對圍巖的擾動2）初期支護(hù)要及時施作、緊貼圍巖、及早封閉合，與圍巖共同工作；3）開展現(xiàn)場監(jiān)控量測工作，掌握圍巖動態(tài)；4）

12、根據(jù)現(xiàn)場量測結(jié)果，確認(rèn)和修改支護(hù)參數(shù)，調(diào)整施工方法。4、新奧法技術(shù)特點5）動態(tài)設(shè)計與施工6）考慮預(yù)留變形量7）強調(diào)施工方法與施工順序8）“理論導(dǎo)向、測試定量、經(jīng)驗判斷”。5、新奧法與噴錨支護(hù)的關(guān)系 1）噴錨支護(hù)不是新奧法。 2）噴錨支護(hù)是目前最簡便、最經(jīng)濟、最有效的快速柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)、是利用和發(fā)揮圍巖的自承能力最主要的、最有效的支護(hù)手段； 3）噴錨支護(hù)是一種加固圍巖、抑制圍巖變形、利用和發(fā)揮圍巖自承能力的襯砌形式，具有支護(hù)及時、柔性、緊貼圍巖、與圍巖共同變形等特點。6、噴射混凝土 6.1 噴射混凝土的作用機理 1）特點： a) 噴射混凝土支護(hù)、施作速度快、早期強度高、密實度好、與隧道圍巖緊密粘結(jié)

13、的突出優(yōu)點。 b) 隧道開挖后及時施作噴混凝土支護(hù)，可以起到封閉巖面、填充坑凹及縫隙、防止圍巖風(fēng)化松動、維護(hù)和提高圍巖的整體性、幫助圍巖發(fā)揮自身的結(jié)構(gòu)作用、調(diào)整圍巖應(yīng)力分布，防止應(yīng)力集中，控制圍巖變形，防止掉塊、坍塌作用。 6、噴射混凝土 2）噴錨支護(hù)的作用 增加了圍巖切向方向的約束力，使圍巖與噴層共同作用。 a.粘接作用6、噴射混凝土 b.彎曲壓縮作用 由于向內(nèi)產(chǎn)生徑向變位受到彎曲壓縮，對圍巖施加了徑向約束力。2）噴錨支護(hù)的作用6、噴射混凝土2）噴錨支護(hù)的作用c.抗剪切作用6、噴射混凝土 d. 楔效應(yīng)，嵌入巖縫。 e. 減少局部集中應(yīng)力。 f. 防止發(fā)生風(fēng)化。2）噴錨支護(hù)的作用6、噴射混凝土

14、6.2 噴射混凝土的質(zhì)量檢查 1）噴射混凝土強度； 2）噴射混凝土厚度； 3）噴射混凝土背后空洞、與圍巖的密貼情況。 4）噴射混凝土與圍巖的粘結(jié)力；7 、錨桿 錨桿是一種錨固在巖體內(nèi)部的桿狀體，是通過錨入巖體內(nèi)部的錨桿，與巖體融為一體，利用錨桿的懸吊作用、組合拱作用、縫綴作用、擠壓作用，將圍巖中的節(jié)理、裂隙竄為一體，約束圍巖內(nèi)部和周邊變位，達(dá)到改善圍巖的受力狀態(tài)，實現(xiàn)加固圍巖、維護(hù)隧道穩(wěn)定的作用。在軟弱圍巖中起到改善其物理力學(xué)性能的作用。7、錨桿7.1 錨桿的作用機理 1）懸吊作用把可能掉下來的巖塊固定起來7、錨桿7.1 錨桿的作用機理2）組合梁作用把巖體疊合組成組合梁（錨桿群）7、錨桿7.1

15、 錨桿的作用機理3）縫綴作用增加整體性（即增加縫隙之間的摩擦力）7、錨桿7.1 錨桿的作用機理4）內(nèi)壓作用向圍巖施加經(jīng)向的約束壓應(yīng)力 7、錨桿7.2 錨桿的質(zhì)量檢查 1）錨桿有效錨固深度；（錨桿桿體材料、錨桿桿體長度、錨固砂漿強度、錨固砂漿飽滿度） 2）錨桿間距，錨桿打設(shè)方向。8、鋼筋網(wǎng)支護(hù)鋼筋網(wǎng)是被包裹在噴混凝土內(nèi)，與噴混凝土一起工作，鋼筋網(wǎng)的作用，是提高噴混凝土抗裂性能、提高噴混凝土抗剪強度和韌性。幫助噴混凝土更好地發(fā)揮柔性支護(hù)特性。9、鋼筋網(wǎng)支護(hù)檢查9.1 鋼筋網(wǎng)支護(hù)檢查1）鋼筋直徑（符合設(shè)計要求）；2）鋼筋網(wǎng)間距（符合設(shè)計要求）；3）鋼筋網(wǎng)鋼筋的搭接長度（是30倍鋼筋直徑或一個網(wǎng)格尺寸

16、）；4）鋼筋網(wǎng)距巖面的距離（不大于3cm）。10、鋼架支護(hù)鋼架支護(hù)能快速發(fā)揮較強的支護(hù)能力，在噴混凝土、錨桿強度出現(xiàn)強度之前，約束圍巖的位移，承受大部分的荷載?？刂茋鷰r變形和松弛的發(fā)展。鋼架支護(hù)被噴混凝土包裹后發(fā)揮整體受力效果。10、鋼架支護(hù)10.1 鋼架支護(hù)檢查 1）鋼架截面高度或型鋼型號 2）鋼架主鋼筋和腹筋直徑 3）鋼架幾何尺寸 4）鋼架焊接 5）鋼架連接板 6）安裝間距7）垂直度（小于2o）11、二次模注混凝土襯砌1）二次模注混凝土襯砌是剛性襯砌，具有較 高的承載能力，是主要的永久支護(hù)結(jié)構(gòu)和 維護(hù)結(jié)構(gòu)。2）二次模注混凝土襯砌包括拱、墻和仰拱。 一般情況下是等截面 、特殊情況下采用 變截

17、面初期支護(hù)錨桿二次襯砌仰拱襯砌仰拱填充11、二次模注混凝土襯砌3）二次模注混凝土襯砌施作時間 a 圍巖及初期支護(hù)變形基本穩(wěn)定以后施作，是很理想的情況。這時二次襯砌基本不受力。 b 淺埋段、塌方段、土層圍巖及軟弱圍巖段等，初期支護(hù)及圍巖變形不能穩(wěn)定或穩(wěn)定時間較長（1530天），除加強初期支護(hù)外，應(yīng)提前施作二次襯砌；11、二次模注混凝土襯砌d 膨脹性圍巖、高地應(yīng)力地段:不能過早施作二次襯砌；應(yīng)讓地應(yīng)力充分釋放。e 多數(shù)情況下，二次襯砌距掌子面的距離不超過150m為好。11、二次模注混凝土襯砌4）二次模注混凝土襯砌檢查： a 事前檢查（影響混凝土的厚度和結(jié)構(gòu)）： 開挖凈空檢查、防水板松緊檢查； b

18、尺寸檢查: 襯砌內(nèi)空、斷面厚度。 c 澆筑質(zhì)量檢查： 振搗密實度、背后空洞、拱頂灌注密實度、超挖回填12、隧道支護(hù)施工順序順序1：初噴（4cm） 打錨桿 掛鋼筋網(wǎng) 復(fù)噴（1-3次達(dá)到設(shè)計厚度） 二次襯砌12、隧道支護(hù)施工順序初期支護(hù)與圍巖之間的要求（1）12、隧道支護(hù)施工順序初期支護(hù)與圍巖之間的要求（2）12、隧道支護(hù)施工順序順序2：初噴（4cm） 打錨桿 掛鋼筋網(wǎng) 立鋼拱架 復(fù)噴（1-3次達(dá)到設(shè)計厚度） 二次襯砌12、隧道支護(hù)施工順序順序3：初噴（4cm） 掛鋼筋網(wǎng) 立鋼拱架 復(fù)噴（1-2次） 打錨桿 再復(fù)噴（2cm） 二次襯砌12、隧道支護(hù)施工順序初期支護(hù)與圍巖之間的要求（3）12、隧道支

19、護(hù)施工順序初期支護(hù)與圍巖之間的要求（4）13、初期支護(hù)施工要求初期支護(hù)與圍巖之間正確做法（1）先初噴后掛網(wǎng)鋼筋網(wǎng)隨巖面凹凸起伏敷設(shè)初期支護(hù)與圍巖之間正確做法（2）13、初期支護(hù)施工要求先初噴后掛網(wǎng)鋼筋網(wǎng)隨巖面凹凸起伏敷設(shè)鋼筋網(wǎng)隨巖面凹凸敷設(shè)13、初期支護(hù)施工要求13、初期支護(hù)施工要求初期支護(hù)與圍巖之間正確做法（3）先初噴后掛網(wǎng)立拱架再復(fù)噴13、初期支護(hù)施工要求初期支護(hù)與圍巖之間正確做法（4）先初噴后掛網(wǎng)立拱架再復(fù)噴13、初期支護(hù)施工要求日本做法初期支護(hù)正確做法（5）初期支護(hù)正確做法（6）日本做法第四部分公路隧道常見的質(zhì)量問題公路隧道結(jié)構(gòu)常見的質(zhì)量問題1）初期支護(hù)不及時，圍巖條件差的地段不及時封

20、閉成環(huán)；2）初期支護(hù)不緊貼圍巖，背后存在空洞、摻填片石；3）初期支護(hù)厚度不夠（噴混凝土厚度）；4）鋼拱架拱腳懸空、鋼拱架連接不牢；5）鋼拱架扭曲、翹曲、不在一個平面；公路隧道結(jié)構(gòu)常見的質(zhì)量問題6）鋼拱架間距不均，不符合設(shè)計要求；7）鋼筋網(wǎng)與圍巖的距離過大；8）鋼筋網(wǎng)鋼筋沒有搭接；9）二次襯砌仰拱不成形，拱座連接不好；10）圍巖欠挖襯砌厚度不夠，11）拱頂混凝土沒有灌到位、拱頂混凝土厚度不夠；公路隧道結(jié)構(gòu)常見的質(zhì)量問題12）襯砌鋼筋連接不規(guī)范，焊接質(zhì)量差；13）防水板焊接不牢、破損；14）防水板夾在混凝土中間。破壞混凝土整體結(jié)構(gòu)。15）排水管堵塞移位，導(dǎo)致排水不暢；16）襯砌止水條不嵌槽、止水條

21、移位，；17）止水帶倒轉(zhuǎn)折曲。問題一： 鋼拱架格柵拱鋼筋表面干凈鋼筋表面灰塵 鋼支撐拱腳有部分懸空現(xiàn)象，縱向一次開挖支護(hù)長度過大鋼架拱腳懸空鋼架基腳懸空鋼架基腳正確作法鋼架基腳正確作法鋼架基腳正確作法鋼拱架間距不對鋼拱架偏移、傾斜工字鋼錯誤連接工字鋼正確連接問題二： 下臺階開挖距離過長 上臺階拱腳懸空 仰公開挖距離過長 拱腳懸空 邊墻一次開挖距離過長1.預(yù)留馬口臺階太小2.拱腳對稱開挖鋼架拱腳懸空、邊墻一次開挖距離過長一次開挖暴露長度達(dá)8m鋼架拱腳、基腳懸空一次開挖距離過長鋼架拱腳懸空、一次開挖距離過長鋼架拱腳懸空、一次開挖距離過長邊墻一次開挖距離過長鋼架基腳正確作法鋼架基腳正確作法鋼架基腳正

22、確作法鋼架基腳正確作法問題三： 初期支護(hù)背后填充和空洞初期支護(hù)與圍巖之間空隙初期支護(hù)與圍巖之間空隙初期支護(hù)與圍巖之間填片石初期支護(hù)與圍巖之間填片石初期支護(hù)與圍巖之間填片石初期支護(hù)與圍巖之間填片石教訓(xùn)教訓(xùn)問題四： 沒有初噴沒有初噴沒有初噴開挖巖面沒有及時進(jìn)行初噴巖面要初噴圍巖應(yīng)該進(jìn)行初噴問題五： 錨桿錨桿中沒有注入過水泥漿的痕跡錨桿沒有砂漿包裹中空錨桿外露端過長、錨固深度不夠問題六： 鋼筋網(wǎng)預(yù)焊成片（鋼筋網(wǎng)片） 鋼筋網(wǎng)沒有貼近圍巖不贊成鋼筋網(wǎng)焊成片鋼筋網(wǎng)片與網(wǎng)片之間搭接不符合規(guī)范要求鋼筋網(wǎng)片與網(wǎng)片之間搭接不符合規(guī)范要求沒有初噴、鋼筋網(wǎng)沒有搭接鋼筋網(wǎng)片不能緊貼巖面鋼筋網(wǎng)現(xiàn)場綁扎-貼近圍巖鋼筋網(wǎng)隨巖面凹凸敷設(shè)鋼筋網(wǎng)隨巖面凹凸敷設(shè)鋼筋網(wǎng)隨巖面凹凸敷設(shè)雙層鋼筋網(wǎng)順序不對問題七： 二次襯砌