尹登明
本站通讯员:尹登明
中国铁建二十一局集团三公司

隧道施工工程质量分析

       为进一步提升隧道工程质量标准,牢固树立质量意识,增强各级技术管理人员责任心,遏制隧道施工质量通病,彻底消除质量隐患,加强各工序过程有效管控,严格把控细节,确保隧道工程质量有效管理。
        二衬渗水,原因分析:  
        1、 二衬与矮边墙之间,混凝土没有凿毛或凿毛不到位,浮渣未彻底清理干净,形成隔离层导致渗漏水。
       2、中埋式预留槽内清理不到位导致膨胀止水条不能完全嵌入。
       3、防水板安装不到位。因初支面混凝土喷射平整度控制不严,凹凸不平,尖锐突出物(锚杆、钢筋)没有及时处理,造成防水板破损、挂损现象。
       4、防水板烧伤,钢筋焊接处未采取移动隔板保护措施。
       5、土工布与防水板之间热熔衬垫多处粘结不牢固,存在漏焊、脱焊现象。
       6、防排水施工不规范,排水系统不完善。如防排水包裹不严,过滤碎石不洁净等。
       7、纵向排水管接头时采用的直通或三通PVC管未采用密封胶封堵。
       8、混凝土不密实,导致渗水。
      (三)处理措施
       1、点状渗水治理。由于点状渗水量通常较小,一般对点状渗水采取的措施是采用凿洞或者凿槽堵漏的方式。具体操作步骤是先使用切割机以渗水点为圆心凿出一个圆,深度一般为10厘米,再将圆周围清理干净,使用水泥防水砂浆封堵填平。再防水砂浆凝固之后采用普通砂找平,再涂上一层聚氨酯防水涂膜。在对隧道渗水进行处理时所采用的堵漏材料为聚合物水泥基速凝型防水材料。
       2、线状渗水处理。对于渗水量较大的渗水缝,可以采用凿槽引排的方法。首先在渗水缝下方钻孔,使隧道中的水可以排出;其次沿着渗水缝切缝,将缝隙周围处理干净,之后再固定上排水管,使底部接引至排水沟,管外使用防水砂浆填平,再涂上一层普通砂浆精平;最后再涂上一层聚氨酯防水涂膜。
       3、引排水。由于隧道排水主要以防、排为主,堵、截相结合的方式进行综合治理。除了上述处理方式外,还可以采取开槽等处理方式将隧道渗漏水引入到排水位置处。主要方式是先对渗水部位进行开槽,但需要保证切槽顺直,切槽的大小主要根据渗水实际情况而定;一般掏槽的深度要大于10厘米,渗水范围如果小于等于0.1平方米或主要是环向线状渗水时,切槽起始位置在最高渗水以上30厘米处,如果渗水范围大于0.1平方米时或渗水主要方式为水平带状渗水,则需采取树形开槽,形成树状汇水体系。开槽结束后,再进行钻导水孔,钻好后埋设导水管,最后进行封堵。
       二、隧道裂缝:
       (一)原因分析
       1、隧道地基不均匀沉降,导致拱圈不均匀沉降,以致造成衬砌断面不适应受力的需要而产生裂缝。
       2、仰拱底部浮渣未清理干净或积水浸泡,拱脚局部不密实,造成衬砌裂缝。
       3、混凝土收缩。混凝土浇注后,特别是泵送、流动性大的混凝土,早期含水量大,失水快,后期混凝土养护不及时,导致裂缝。
       (二)处理措施
       1、在裂缝处治前应首先观察裂缝是否发展。做好观察前、观察中、观察结束后的资料记录。如裂缝停止发展,则采用;对小于 0.3mm 的裂缝,封闭裂缝。首先用钢丝刷子将混凝土表面打毛,采用高压水冲洗,清除表面附着物;待衬砌表面干燥后用环氧树脂浆充填混凝土表面,利用裂缝毛细作用吸收修补胶液,封闭裂缝;再用修补材料涂覆表面直至与原结构表面平整。
       2、裂缝宽度大于 0.3mm 的,进行低压注射修补。注射剂采用环氧树脂浆。
3、建议对裂缝发育及裂缝宽度较大的地段进行空洞、衬砌厚度检测,视检测结果对病害严重的节段须采取一定的加固措施以确保隧道结构安全。
       3、对宽度大于 0.3mm 裂缝进行长期监测,进一步评估二次衬砌安全性及判定其是否趋于稳定。
       4、在进行缺陷处治的时候宜根据现场实际情况以及病害的发展,可适当调整。
       三、二衬混凝土外观:
       (一)缺陷及分析原因
       1、蜂窝现象:混凝土结构层局部出现酥松,砂浆少、石子多、石子之间形成空隙类似蜂窝状的窟窿。产生原因:混凝土配合比不当,或砂、石子、水泥、外加剂、加水量计量不准,造成砂浆少、粗骨料多(按周期,每周自校一次小电子秤,每月自校一次大称);混凝土搅拌时间不够(120s),未拌合均匀,和易性差,振捣不密实(附着式振捣器是通过产生振动波通过底板与模板接地传给混凝土,排出气泡进行捣固,使混凝土密实结合,消除混凝土的蜂窝、麻面、气泡等现象。因此:振捣时间、振捣频率、振捣范围、振捣器功能尤为重要;人工配合振捣包括振动棒的型号、混凝土厚度、振捣时间);下料不当或下料过高,使粗骨料集中,造成石子、砂浆离析;混凝土分层下料,振捣不实或漏振或振捣时间不够;模板缝隙未堵严,水泥浆流失;施工缝未进行处理就继续灌上层混凝土;钢筋较密,使用的粗骨料粒径过大或塌落度过小。
       2、气泡现象:混凝土表面存在空隙,形成椭圆形或不规则水泡或气泡。产生原因:混凝土配合比不当,胶凝材料多,造成混凝土粘度大,振捣时气泡不易排出;混凝土含气量过大,引气剂质量欠佳;混凝土振捣不够,气泡没有很好的排出;混凝土和易性较差,产生离析泌水,为了防止混凝土分层,混凝土入模后不敢充分振捣,大量的气泡排不出来;水泥助磨剂存在问题;水泥在研磨时加入了助磨剂,由于一些助磨剂有引气性,而且引入的气泡不均匀偏大;水泥温度未降,直接拌合混凝土;脱模剂使用不当,一些脱模剂黏度过高,新拌混凝土结构面层的气泡一旦接触到粘稠的脱模剂,即使合理振捣气泡也很难从模板上升排出;外加剂存在问题,很多外加剂气泡含量过高,或是在复配时加入了与水泥不适应的化工原料都能造成气泡过多现象。
        3、麻面现象:混凝土局部表面出现缺浆和许多小凹坑、麻点,形成粗糙面,但无露筋现象。产生原因:模板表面粗糙,未进行打磨或粘附的水泥浆渣等杂物未清理干净,拆模时混凝土表面被粘坏;模板未湿润或湿润程度不够,构件表面混凝土的水分被吸收,使混凝土失水过多出现麻面;模板拼缝不严,局部漏浆;模板脱模剂涂刷不均匀,或局部漏刷或失效,混凝土与模板粘结造成麻点;混凝土振捣不实,气泡未排出,停在模板表面形成麻点。
       4、空洞现象:混凝土结构内部有尺寸较大的空隙,局部没有混凝土或蜂窝特别大,钢筋局部或全部裸露。产生原因:在钢筋较密的部位或预埋件,混凝土下料被搁住,未振捣就继续浇筑上层混凝土;混凝土离析,砂浆分离,石子成堆,严重跑浆,又未进行振捣;混凝土一次下料过多、过厚、下料过高,振捣器振捣不到,形成松散孔洞;混凝土内掉入工具、木块、等杂物,混凝土被卡住。
        5、露筋现象:混凝土内部主筋或箍筋局部裸露在构件表面。产生原因:灌注混凝土时,钢筋保护层垫块位移或垫块太少或漏放,致使钢筋紧贴模板外露;结构构件截面小,钢筋过密,石子卡在钢筋上,使水泥砂浆不能充满钢筋周围,造成露筋;混凝土配合比不当,产生离析,靠模板部位缺浆或模板漏浆;混凝土保护层太小或保护层处混凝土振捣不实,或振捣棒撞击钢筋,或踩踏钢筋,使钢筋位移,造成露筋;模板未湿润,吸水粘结或脱模过早,拆模时缺棱、掉角,导致露筋。
       6、缝隙、夹层现象:混凝土存在水平或垂直的松散混凝土夹层。产生原因:施工缝或变形缝未经接缝处理,未清除表面水泥薄膜和松动石子,未除去软弱混凝土层并充分湿润就灌筑混凝土;两层混凝土施工间隔过长;施工缝处混凝土浮屑、泥土等杂物未清除或未清除干净。
        7、缺棱掉角现象:结构物边角处混凝土局部掉落,不规则,棱角有缺陷。产生原因:模板未充分湿润或湿润程度不够,混凝土浇筑后养护不到位,造成脱水、强度低,棱角被沾掉;低温施工,过早拆模;拆模时,边角受到外力或重物撞击,或保护不好,棱角被碰掉;模板未涂刷脱模剂或涂刷不均匀。
        8、混凝土表面不平整现象:混凝土表面凹凸不平,薄厚不一,表面不平。产生原因:混凝土浇筑后,表面未找平压光,造成表面粗糙不平;模板未支撑在坚硬土层上,或支撑面不足,或支撑松动、泡水,致使混凝土早期养护时发生不均匀下沉;混凝土未达到一定强度时,上人操作或运料,致使表面凹陷不平或有印痕。
       9、混凝土强度不够,均质性差现象:同批混凝土构件的抗压强度平均值低于设计要求等级。产生原因:水泥过期或受潮,活性降低,砂石集料级配不好,空隙大,含泥量大,杂物多,外加剂使用不当,掺量不准确;混凝土配合比不当,计量不准确,施工中随意加水,使水灰比增大;混凝土加料顺序颠倒,搅拌时间不够,搅拌不均;冬期施工,拆模过早或早期受冻;混凝土未振捣密实,养护管理不善,或养护条件不符合要求,早期脱水或受力砸坏。
       四、二衬钢筋保护层
      (一)混凝土钢筋保护层厚度控制的必要性
      1、保护层钢筋在一个封闭的环境内,不受到氧化的侵蚀,保证钢筋的强度和整体的结构稳定,铁如果在水份比较多的环境中含快速氧化锈蚀,失去韧性,即使在干燥的环境中,长期暴露在空气中,也会在日积月累中发生氧化,这是钢筋自身的物理性质所决定的,同时也会容易受到其它外力破坏,对整体的稳定性造成不良影响。
       2、保护层过薄对结构物的影响:保护层一旦过薄,无法有效发挥对混凝土结构物的保护作用。外层混凝土含在发生碳化后脱落,内层与钢筋的粘结处也会产生缝隙,造成结构破坏。
       3、保护层过厚对结构物的影响:钢筋保护层的厚度与结构物的荷载能力有一定的关联,过厚,含在有限的空间内压缩钢筋的尺寸,结构物的负载能力越会遭到减弱,不仅不会保证使用寿命,还会降低截面高度,使受弯承受力随之下降,另外也会导致结构物尺寸随之加大,造成不必要的材料浪费。
        4、影响结构物、项目的整体合格率和交(竣)工验收。
       (二)控制措施
       1、绑扎钢筋前对隧道初支净空进行测量放样,确定隧道轮廓线长度,根据长度下料,既节约原材料又能从源头控制保护层厚度不符合要求的问题。
       2、第一层钢筋绑扎结束后再次进行测量放线,确定第二层主筋的具体位置,在第一层钢筋上焊接定位钢筋,控制第二层主筋的位置。
       3、定位筋设置好后,先绑扎二衬两端头处钢筋,端头钢筋绑扎完后从两端头拉水平线,标出环向主筋布设位置,施工中间部位钢筋的各钢筋交叉处均应绑扎,且要牢固无松动。
       4、二衬外层钢筋绑扎完成后,应在主筋上绑扎强度不低于主体标号的保护层垫块,垫块数量每平方米不少于设计数量,呈梅花形布置,绑扎在外层钢筋上,且要牢固无松动。
       5、保护层垫块绑扎完成后进行二衬台车定位,定位完成后检查保护层垫块是否有损害或掉落的,发现损坏或者掉落的及时更换补齐;检查保护层垫块是否全部贴近衬砌台车模板,发现有未贴近模板的要对主筋进行调整,直到全部合格为止。
       6、在浇筑砼时,派专职技术人员要注意观察,自动振捣加人工振捣,杜绝在混凝土浇筑过程中人工振捣无序,局部过振或振动棒触及钢筋骨架、模板等。
       五、洞身衬砌防排水:
       (一)原因分析
        1、左、右洞土工布、防水板铺设局部未紧贴初支岩面,尤其防水板环向搭接处,鼓包、皱褶较为明显;土工布与防水板之间热熔衬垫多处粘结不牢固,存在漏焊、脱焊现象。
       2、半圆排水板设置间距未能严格按照设计要求5米一环布设,半管下端未采用三通管与纵向管相接,且渗水处较大的地方加密的半管下端未能埋入纵向排水碎石盲沟10cm,纵向排水管上方覆盖的反虑层碎石不满足3-5cm厚度,碎石表面局部含泥量较大。
       3、防水板反包不严实,纵向搭接为单缝焊,现场多次强调使用爬焊机,仍不能有效执行。  
       4、初期支护表面平整度较差时,未能补喷混凝土进行找平,导致防水板铺挂未能紧贴岩面。
       5、防水板搭接位置两侧热熔垫圈距离较远,搭接时未能将防水板边缘捋平顺,导致局部鼓包、皱褶。
       6、防水板与热熔衬垫焊接时,未能进行焊接试验从而调整焊枪的时间、温度、角度,造成防水板时有脱焊、漏焊现象。
       7、排水半管布设、纵向排水管安装、防水板反包等问题,未能进行现场技术交底或技术交底不清晰,致使作业人员施工时随意性较大。
       (二)控制措施
       1、土工布、防水板铺设
土工布、防水板铺设要紧贴初期支护,防止防水卷材下坠、脱空导致二衬空洞或影响二衬厚度,固定点间防水层要松紧适度无紧绷现象,当初期支护表面平整度较差时应补喷混凝土进行找平,表面有凸出的锚杆、网片或螺钉时必须进行切断处理后方可铺挂防水卷材料,防止刺破,土工布用平圆钉进行锚固并与防水板之间采用热融衬垫进行粘结固定,拱部固定点不少于3~4点/m2,边墙不少于2~3点/m2,防水板搭接长度不小于10cm并采用热融粘结,搭接两侧焊缝要密实,单条焊缝有效焊接宽度不应小于12.5mm且不得焊焦焊穿。加强成品保护工作,衬砌作业不得损坏防水层,当发现层面有损坏时应及时修补;防水层在下一阶段施工前的连接部分,应采取保护措施。土工布、防水板各项指标满足设计、规范要求。
       2、纵向、横向排水管施工
纵向、横向排水管必须严格按照设计使用HDPE双壁波纹管DN/OD160Φ(有孔)排水管,纵向排水管以引排衬砌后地下水;纵向排水管每间隔50m设置一处侧向检查井,纵向管高度为设计高以下40cm,纵向排水管纵坡与路线纵坡保持一致,做好纵向排水管的坡度控制,纵向排水管上半断面必须按照设计要求打孔,孔眼直径6~8mm,孔眼间距10cm,梅花形布置,土工布、防水板必须将纵向排水管包裹严实并在排水管上部填充3~5cm洁净碎石作反滤层,特别注意碎石不得散落至纵管外侧或底部导致失去反滤作用;横向排水管纵向间距10m间距布置,在渗水量较大(围岩破碎、裂隙水发育)处适当加密。主洞在与人行、车行横洞交叉处两侧各增设一道横向排水管。通过三通接头与隧道纵向排水管相连;纵、横向排水管在检查孔处必须断开,检查孔处外露的横向管口要平顺,不得翘起,确保纵向排水管水流先排入检查孔内,待沉淀后水位达到横向管口时自然流入横管排出,横管坡度严格控制,防止水倒流检查孔。
       3、环向盲管采用排水管施工
环向盲管采用排水管,主洞沿隧道纵向每隔5m设置一道;横洞沿横洞纵向每隔10m设置一道,局部水量大时可酌情增加,同时增加泄水孔,泄水孔孔深1.5~2.0m,环向间距2.5m,孔径50mm,内插50mmPVC打孔花管。
       4、中心排水沟施工
仰拱及填充施工完成后,中心排水沟应保证畅通,中心排水沟采用90×75cm矩形水沟,洞口段及时埋设排水管并填充反滤碎石,确保洞内排水顺畅,严禁用开挖废土填实,仰拱底部不得出现积水现象。洞内设置闭口式路侧排水边沟,沿隧道纵向每隔20m设置路测明沟沉沙池,中心排水沟每100m设置一处检查井;洞口段300m范围内钢筋混凝土中心排水管上半断面纵向每20cm间距,环向预留5个透水孔,孔眼直径1cm,洞内集水坑必须用防水板进行全面护壁,并配备抽水泵。
       5、衬砌沉降缝、变形缝排水施工
衬砌沉降缝、变形缝设置可排水外贴式橡胶止水槽+膨胀止水条;环向衬砌施工缝设置可排水外贴式橡胶止水槽,间隔9~12m设置;纵向施工缝设置膨胀止水条;为预防施工过程中可能出现的涌水、突水事故,可根据地勘报告,在可能涌水段落施工时,掌子面增加3个长度不小于20m的超前引水孔,提前引排,并根据出水量,决定采取相应的处置措施;加强衬砌背后的防排水设施,加强结构自身防水,对可能的疑点进行封堵及引排。衬砌背后防排水设施施工应根据隧道的渗水部位和开挖情况适当选择排水设施位置,并配合衬砌进行施工;隧道侧沟、横向盲沟等排水设施应配合衬砌等进行施工。     (胡志超 王江风)
 
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