中鐵建某標(biāo)某隧道質(zhì)量通病對結(jié)構(gòu)安全影響分析及治理

隧道質(zhì)量通病對構(gòu)造安全影響分析與治理第1頁隧道質(zhì)量通病對構(gòu)造安全影響分析與治理隧道質(zhì)量通病影響構(gòu)造安全定義背景意義第2頁隧道質(zhì)量通病對構(gòu)造安全影響分析與治理定義隧道質(zhì)量缺陷對構(gòu)造安全影響分析，主要針對隧道二襯混凝土，與混凝土質(zhì)量通病有部分類似，增加了某些隧道工程特有工序與部位。背景總公司2023年3月下發(fā)《有關(guān)開展鐵路隧道、路基工程質(zhì)量專項整改通知》(鐵總辦函〔2013〕11號)文獻(xiàn)。溫福線、滬昆線拱頂?shù)魤K事故影響。意義消除線路運行時安全隱患，減少運行風(fēng)險，減少運行后再整改病害。為了安全！第3頁隧道質(zhì)量通病種類1隧道二襯裂紋、滲漏水；2鋼筋保護(hù)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4頁第一種：隧道二襯裂紋、滲漏水；隧道二襯裂紋：根據(jù)裂縫走向及其和隧道縱軸方向互相關(guān)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）第5頁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)展可引發(fā)隧道掉拱、邊墻斷裂，甚至引發(fā)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(chǎn)生在拱腰，單線隧道主要產(chǎn)生在邊墻規(guī)律。從受力分析來看，隧道拱頂混凝上襯砌一般是內(nèi)側(cè)受壓形成內(nèi)側(cè)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(nèi)側(cè)受拉張開;拱腳部位裂縫則會產(chǎn)生襯砌錯動，造成掉拱也許;邊墻裂縫常因混凝上襯砌內(nèi)側(cè)受拉張開而錯位，會使整個隧道失穩(wěn)。第6頁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(zhì)變化、沉降縫等處理不當(dāng)所引發(fā)，多發(fā)生在洞口或不良地質(zhì)地帶與完整巖石地層交接處。第7頁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，也常因混凝土襯砌環(huán)向應(yīng)力和縱向受力組合而成拉應(yīng)力造成，其危害性僅次于縱向裂縫。第8頁按隧道襯砌裂縫產(chǎn)生原因分類：界面裂縫（主要有干縮裂縫、溫度裂縫等）荷載作用產(chǎn)生變形裂縫第9頁預(yù)防措施:(l)隧道施工方面。加強(qiáng)施工中地質(zhì)復(fù)查核實工作，對開挖暴露后圍巖情況與設(shè)計不符，要及時與設(shè)計溝通，做好設(shè)計變更，選擇正確施工辦法，做好過程控制。第10頁預(yù)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(chǎn)生溫變是造成隧道二襯裂縫主要原因之一。首先要嚴(yán)格控制施工配合比，尤其是水灰比。通過合理添加膨脹劑等外加劑，可有效減少二襯混凝土溫縮和失水收縮，提升二襯抗裂縫能力。第11頁預(yù)防措施:(3)盡也許采取先進(jìn)施工技術(shù)設(shè)備，盡也許減少施工對圍巖擾動，提升襯砌質(zhì)量。施工中可采取光面爆破，嚴(yán)格控制超欠挖，確保二襯構(gòu)造厚度均勻性。受鐵道部2023年下發(fā)120號文獻(xiàn)有關(guān)隧道二襯安全步距影響，混凝土距離掌子面太近，爆破施工產(chǎn)生震動與沖擊波也是隧道產(chǎn)生裂紋原因之一。避免拆模過早，確保二襯早期強(qiáng)度。第12頁二襯裂紋整改措施：1表面封閉法：如裂縫寬度在0～0.2mm之間，且無顯著剪切滑移、滲水跡象，對構(gòu)造強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性會產(chǎn)生一定影響，但不影響構(gòu)造安全和正常使用，可采取直接涂抹法進(jìn)行處理，涂抹材料提議用水泥基滲入結(jié)晶型材料或環(huán)氧樹脂混凝土修補(bǔ)，且要加強(qiáng)養(yǎng)護(hù)。第13頁二襯裂紋整改措施：2埋管注漿法：如襯砌混凝土裂縫寬度在0.2～0.5mm之間，無顯著錯動跡象，但有滲水現(xiàn)象發(fā)生，可采取埋管注漿法修補(bǔ)。漿液可采取環(huán)氧樹脂、聚氨酯漿材等，可加入適量稀釋劑以減少漿液粘度，便于灌注。如裂縫有顯著剪切滑移跡象，除采取埋管注漿法外，還應(yīng)進(jìn)行錨固注漿。注漿過程注漿后第14頁二襯裂紋整改措施：二襯裂紋整改效果經(jīng)取芯檢查，發(fā)覺不一樣隊伍整改存在較大偏差、甚至存在假處理現(xiàn)象，現(xiàn)場逐分部糾偏或部分重新整改返工。裂紋檢測：取芯檢測第15頁二襯裂紋整改措施：3鑿槽嵌補(bǔ)法：如襯砌混凝土裂縫寬度0.5～1mm之間，且無顯著剪切錯動滲水跡象，可采取鑿槽嵌補(bǔ)法修補(bǔ)。鑿槽槽寬2～5cm，槽深根據(jù)裂縫深度確定，最大深度不得超出三分之二襯砌厚度。第16頁二襯裂紋整改措施：41mm以上或者有滑移要根據(jù)現(xiàn)場情況制定適合方案進(jìn)行整改。第17頁隧道二襯滲漏水滲漏水類型文本文本文本仰拱填充（底板）滲水襯砌拱墻滲水第18頁二襯滲漏水產(chǎn)生原因：1不良地質(zhì)環(huán)境隧道穿越漂卵石類土、節(jié)剪發(fā)育巖層、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構(gòu)造本身缺陷防排水設(shè)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(shè)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。第19頁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(wǎng)跳閘、放電漏電，影響安全運行，造成人身傷害。在寒冷和寒冷地域，隧道漏水會造成邊墻結(jié)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(nèi)線路凍脹起伏不平等病害。在洞內(nèi)線路排水不良地段，造成土質(zhì)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，隧底冒水易引發(fā)底板上拱。另外，環(huán)境水中具有侵蝕性介質(zhì)，造成襯砌混凝土和砂漿腐蝕損壞，減少襯砌支撐能力，影響構(gòu)造安全。第20頁二襯滲漏水預(yù)防措施一是做好構(gòu)造防排水、施工縫和變形縫防水、洞口防排水，嚴(yán)格控制施工工藝及質(zhì)量，確保盲溝、排水管（溝）排水通暢。提議調(diào)平層增設(shè)橫向排水管，縱向接近水溝邊墻埋設(shè)縱向排水盲管。二是防水板鋪設(shè)之前，嚴(yán)格檢查初支表面滲漏水點，在滲漏水點處增設(shè)環(huán)向盲管和縱向盲管。三是處理好三縫，防水板鋪設(shè)好，嚴(yán)格止水帶安裝工藝，膨脹止水帶（膠）按設(shè)計要求做好。第21頁二襯滲漏水整改措施1引排當(dāng)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(yīng)先做引排。引排開槽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(yīng)注意使構(gòu)造表面平整、光滑。引排管上端應(yīng)高于滲水部位10cm以上,并始終通到洞內(nèi)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、一般速凝砂漿及聚氨酯密封膠等，底板滲水采取橫向開槽處理，反扣角鋼或者槽鋼上澆筑混凝土。第22頁二襯滲漏水整改措施2注漿封堵對處于水位線下列構(gòu)造滲水裂縫,只用鑿槽封堵方式治理不能徹底,復(fù)發(fā)率很高,采取注漿封堵方式較為合理。同步此類裂縫多數(shù)比較細(xì)窄,耗漿量不多,注漿材料固化后與原混凝土有較好粘結(jié)密封性。①超細(xì)水泥注漿：對于裂縫寬度在0.5mm以上、水量不大時,采取超細(xì)水泥進(jìn)行注漿封堵；②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取水泥-水玻璃雙液注漿施工；③其他新型、高性能化學(xué)漿液。第23頁二襯滲漏水化學(xué)注漿措施：化學(xué)注漿過程第24頁二襯滲漏水整改措施3涂抹防水涂料水泥基滲入結(jié)晶型防水涂料是一種由硅酸鹽水泥、硅砂和活性化學(xué)物質(zhì)配制而成粉狀混合物,是目前世界上先進(jìn)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,主要采取注漿和涂抹防水涂料辦法進(jìn)行處理。第25頁二襯滲漏水整改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一般是結(jié)合在一起，以上多種處置辦法可根據(jù)詳細(xì)情況綜合使用。第26頁第二種：鋼筋問題鋼筋保護(hù)層不足型號錯誤間距過大、缺失第27頁鋼筋保護(hù)層不足產(chǎn)生原因混凝土保護(hù)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(chǎn)生移位。防水板焊接固定不牢也可造成鋼筋保護(hù)層不夠。預(yù)防措施加密鋼筋保護(hù)層墊塊，墊塊多采取水泥墊塊，強(qiáng)度一定要夠，鋼筋骨架尺寸計算精確，安裝一定要牢靠，混凝土澆筑過程中注意觀測，避免出現(xiàn)振搗時遇到鋼筋；整改方案對于鋼筋保護(hù)層輕微不足（輕微露筋或者混凝土表面出現(xiàn)鋼筋印跡），可采取在表面涂刷硅烷浸漬，增強(qiáng)表面混凝土，或者涂刷水泥基滲入結(jié)晶型材料（耐久性混凝土修補(bǔ)材料）；對于混凝土表面局部露筋嚴(yán)重，可采取鋼筋復(fù)位辦法進(jìn)行修補(bǔ)，嚴(yán)重不足返工處理。第28頁第29頁鋼筋間距過大、型號錯誤、缺失產(chǎn)生原因預(yù)防措施整改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(chǎn)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(shù)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(shù)據(jù)，避免出現(xiàn)錯誤；臺車合模后報檢，技術(shù)人員一定要對內(nèi)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，在三撿報告出初步成果時，抓緊時間變更；二是做好溝通；三是找有資質(zhì)單位進(jìn)行驗算；四是返工處理。鋼筋間距過大、型號錯誤、缺失在隧道進(jìn)行第三方無損檢測后，發(fā)覺二襯整板或者局部缺失鋼筋，雙層鋼筋變單層鋼筋，鋼筋間距過大，鋼筋型號錯誤（以小代大）情況。第30頁第三種：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，造成渙散不密實5錯臺施工縫不規(guī)范一般臺車長度為9m、12m兩種，每隔一種臺車位就會產(chǎn)生一道施工縫。鐵路靜態(tài)驗收時，工務(wù)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(yán)格。施工縫主要問題有5類。第31頁第一類：止水帶外露產(chǎn)生原因產(chǎn)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(xiàn)場往往使用裁斷安裝辦法進(jìn)行安裝，造成止水帶失效。二是固定錯誤，傳統(tǒng)做法是用L型鋼筋，讓止水帶彎成直角，一端埋入混凝土內(nèi)，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(fù)成180度，打入后一板襯砌混凝土內(nèi)。這種辦法看似簡單易操作，事實上時行不通，也是產(chǎn)生止水帶偏位主要原因。第32頁圖示第33頁止水帶外露現(xiàn)場照片止水帶外露止水帶夾層第34頁止水帶外露現(xiàn)場照片止水帶搭接止水帶被混凝土淹沒第35頁止水帶外露預(yù)防措施預(yù)防措施：變化止水帶安裝方案，可采取定型鋼模板做端頭模，便于固定止水帶在中間。第36頁止水帶外露實行效果第37頁止水帶外露整改措施將偏位止水帶割除，混凝土打磨平順，牢記修補(bǔ)。第38頁第二(三)類：廢邊、掉塊，出現(xiàn)月牙形閉環(huán)裂紋廢邊掉塊第39頁現(xiàn)場照片閉環(huán)裂紋第40頁第二(三)類：廢邊、掉塊，出現(xiàn)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(chǎn)生滑動形成廢邊掉塊；二是止水帶偏位，使混凝土產(chǎn)生夾層，形成廢邊掉塊、月牙形裂紋。產(chǎn)生原因掉塊臺車拆模不宜過早，達(dá)成最基本拆模強(qiáng)度；重視成品保護(hù)；止水帶安裝規(guī)范。預(yù)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(bǔ)；月牙形裂紋縱向?qū)挾炔淮笥诘扔?5厘米,存在掉塊風(fēng)險，須鑿除處理，與二襯結(jié)合部位打磨平順；整改措施第41頁現(xiàn)場整改照片將施工縫切成2*2cm“V”型邊，廢邊、掉塊部位鑿除，打磨平順，不予修補(bǔ)；月牙形裂紋縱向?qū)挾炔淮笥诘扔?5厘米,存在掉塊風(fēng)險，須鑿除處理，與二襯結(jié)合部位打磨平順；第42頁第四類：混凝土渙散、不密實產(chǎn)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(yù)防措施：模板封堵嚴(yán)實，加強(qiáng)振搗。整改措施：面積范圍較小將渙散混凝土打磨清除，范圍大將混凝土鑿除重新澆筑。第43頁第五類：錯臺產(chǎn)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(yán)實。危害：錯臺造成，隧道斷面產(chǎn)生突變，高速列車在運行時，氣流運行軌跡形成突變，嚴(yán)重時會產(chǎn)生車體晃動，甚至列車脫軌。預(yù)防措施：及時修正二襯臺車，避免出現(xiàn)板間錯臺，二是封堵好填窗孔。整改措施：以打磨為主，牢記修補(bǔ)。板間錯臺打磨順接平順，二襯斷面無突變即可。第44頁隧道敲擊排查敲擊排查是以錘（棒）擊在混凝土表面進(jìn)行敲擊，以聲音判斷混凝土是否存在質(zhì)量缺陷，一般能夠發(fā)覺40cm以內(nèi)混凝土質(zhì)量缺陷。敲擊即檢查混凝土有沒有空響，空響即敲擊時空谷、空腔回聲。隧道拱部敲擊排查第45頁隧道敲擊排查現(xiàn)場敲擊現(xiàn)場檢測架第46頁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）第47頁隧道空響、空洞混凝土渙散、不密實混凝土內(nèi)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48頁第一類：混凝土渙散、不密實產(chǎn)生原因：混凝土振搗不到位、漏漿，混凝土等候間隔時間長，兩次混凝土連接處產(chǎn)生縫隙，端頭模與填窗處未封賭形成空鼓。預(yù)防措施：加強(qiáng)混凝土澆筑過程中振搗控制，縮短混凝土等候間隔時間，加強(qiáng)模板安裝。整改措施：一是對渙散不密實部位進(jìn)行注漿，注漿選用環(huán)氧樹脂或者超細(xì)水泥漿；二是鑿除渙散體，重新澆筑混凝土或者使用環(huán)氧砂漿進(jìn)行修補(bǔ)。第49頁第二類：混凝土內(nèi)雜物產(chǎn)生原因：混凝土內(nèi)包括土工布、方木、鋼板等影響混凝土連接雜物，形成混凝土夾層產(chǎn)生空響。預(yù)防措施：加強(qiáng)模內(nèi)潔凈度，清除模板內(nèi)雜物。整改措施：出現(xiàn)空響時先鉆眼調(diào)查清楚雜物是何物，距離二襯表面距離、尺寸，影響程度，根據(jù)調(diào)查情況進(jìn)行處理，如在表面，清理掉雜物，不予修補(bǔ)即可。第50頁混凝土含雜物混凝土夾雜黃土混凝土夾木板第51頁第三類：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52頁第三類：混凝土脫空1混凝土澆筑過程中，混凝土沖頂時未沖頂?shù)轿?，臺車內(nèi)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。第53頁混凝土脫空危害混凝土脫空后，往往厚度不足，有甚至只有幾公分厚，混凝土容易開裂，高速火車通過后，形成負(fù)壓造成掉塊，影響電器設(shè)備及行車安全。接觸網(wǎng)吊柱部位假如存在混凝土脫空，混凝土厚度不夠時，危險極大，在風(fēng)壓推進(jìn)下，極也許墜落第54頁混凝土脫空預(yù)防措施一是加強(qiáng)混凝土澆筑過程控制，嚴(yán)格控制混凝土生產(chǎn)質(zhì)量；二是優(yōu)化混凝土二襯臺車設(shè)計，增加沖頂孔。一般二襯臺車長度為9m、12m，9m臺車提議開孔3到4個孔，12m臺車多增加一種孔，開孔宜為4到5個孔；沖頂時最佳先從現(xiàn)有二襯端開始，這樣能夠避免壓氣形成氣囊。在端頭模端設(shè)置一種檢查孔，沖頂時派專員觀測沖頂情況，根據(jù)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(jìn)入模內(nèi)。第55頁二襯混凝土脫空整改措施1注漿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(qiáng)灌漿料或者細(xì)石混凝土。第56頁二襯脫空整改措施2拆除重建掛模施工。返工時，將厚度不足混凝土鑿除至設(shè)計要求范圍，重新植筋、打錨桿進(jìn)行混凝土澆筑。第57頁第四類：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58頁第四類：混凝土厚度不足1產(chǎn)生原因：隧道斷面欠挖，達(dá)不到設(shè)計要求，初支侵限，造成混凝土厚度不足。測量數(shù)據(jù)錯誤，整個隧道斷面偏位。2預(yù)防措施：襯砌施工前，對斷面進(jìn)行復(fù)測，嚴(yán)格控制超欠挖，加強(qiáng)光面爆破，減小欠挖。3整改措施：一般敲擊出空響，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59頁第五類：防水板外露、止水帶外露產(chǎn)生原因：一是