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隧道結(jié)構(gòu)的薄弱環(huán)節(jié)分析與治理
在外部地下水、空氣中腐蝕性介質(zhì)等對隧道結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的侵蝕作用下，勢必影響隧道工程合理的使用年限。下面是小編搜集的一篇相關(guān)論文范文，歡迎閱讀查看。
1 概述
隧道工程是公路、鐵路交通工程的咽喉，其施工質(zhì)量決定著竣工后的運營使用狀況，由于隧道工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜，結(jié)構(gòu)本身存在缺陷及施工過程中人為因素影響，造成隧道工程竣工后往往存在較多病害，致使使用過程中需投入大量人力物力進行維修加固，有的甚至影響工程的正常使用，阻斷交通。經(jīng)對隧道工程結(jié)構(gòu)及施工現(xiàn)狀分析，現(xiàn)階段隧道工程結(jié)構(gòu)及施工主要存在以下薄弱環(huán)節(jié): 隧底病害，仰拱底部滲水，路面塌陷或隆起; 襯砌結(jié)構(gòu)施工縫處理不當(dāng)，滲漏水; 襯砌拱部脫空或空洞等問題。
2 隧道結(jié)構(gòu)薄弱環(huán)節(jié)分析
1) 隧底病害，仰拱填充滲水，路面塌陷或隆起
a. 隧底病害成因分析。隧道工程是在山體中開挖形成的通道，隧道施工破壞了山體穩(wěn)定的地質(zhì)構(gòu)造、地下水體形態(tài)及通路，隧道施工完成后，地下水對隧道周邊產(chǎn)生影響。隧道工程防水系統(tǒng)一般為無紡布加復(fù)合防水板沿開挖輪廓面整體鋪設(shè)形成防水系統(tǒng)，排水系統(tǒng)多采取環(huán)向透水盲管( 一般間距 10 m) 連通矮邊墻處的縱向透水盲管及縱向排水側(cè)溝組成。但隧道防排水系統(tǒng)一般在隧道拱部及邊墻部位設(shè)置，仰拱填充部位不設(shè)置，這樣地下水可能對隧道仰拱部位產(chǎn)生影響，造成隧底滲水病害，甚至形成隧底承壓水，影響仰拱填充穩(wěn)定，嚴重者造成隧底仰拱混凝土等結(jié)構(gòu)層隆起破壞，影響行車。隧道底部路面塌陷原因主要是由于石灰?guī)r等可溶巖地質(zhì)地段，隧道底部可能存在溶洞、溶腔等地質(zhì)構(gòu)造，隧道開挖時未揭露出來，但隧道工程施工期間或運營期間，由于車輛通行荷載等因素影響，隧道底部溶洞頂巖層及仰拱混凝土破壞，出現(xiàn)隧底病害，甚至產(chǎn)生隧底塌陷嚴重問題。
b. 病害防治措施探討。由隧底病害成因分析可知，隧底病害主要是地下水或可溶巖地質(zhì)溶洞空腔塌陷引發(fā)的，因此，防治措施也必須從這兩方面考慮。地下水造成的危害主要是由于水流通路在隧道開挖時被破壞，隧道防排水系統(tǒng)不完善，沒有形成全環(huán)防排水系統(tǒng)，因此，防治措施可采取完善隧道防排水系統(tǒng)，隧道仰拱底部增設(shè)縱向排水盲管，將隧底地下水引排出隧道，同時，在仰拱底部增設(shè)復(fù)合防水板，此措施可解決隧底滲水和路面隆起等病害。
隧底塌陷病害防治措施，重點是防治可溶巖地質(zhì)隧道，在隧道仰拱施工前，采取地質(zhì)雷達探測等措施預(yù)先探知隧底地質(zhì)情況，隧底隱伏溶洞( 腔) 情況，采取跨越、填埋等措施進行處理。
2) 襯砌結(jié)構(gòu)施工縫處理不當(dāng)，滲漏水病害
隧道襯砌沿開挖輪廓施作，為馬蹄形或蛋殼形[1]，一般采取模筑混凝土襯砌結(jié)構(gòu)，施工順序為: 先完成仰拱填充( 底板) 混凝土，提供平整作業(yè)面后，采取整體式液壓襯砌臺車施工混凝土襯砌。
仰拱混凝土一般采取仰拱棧橋方法施工，矮邊墻與仰拱同時完成，不留施工縫，高出填充頂面 50 cm 左右。矮邊墻頂面設(shè)計為傾向開挖輪廓的斜面，襯砌施工后，理論上混凝土施工縫與襯砌環(huán)向中線垂直。
a. 施工過程中存在的問題及原因分析。施工存在的問題: 一是施工時為便于施工操作，仰拱與矮邊墻分次施工，完成仰拱填充后再支模澆筑矮邊墻混凝土; 二是仰拱不采取模筑施工工藝，仰拱與填充同時完成，造成不同標號混凝土( 仰拱與填充混凝土標號不同，一般仰拱混凝土標號高于填充混凝土) 混用，在仰拱與邊墻施工縫部位形成了低標號混凝土夾層[2]; 三是矮邊墻頂面斜面澆筑混凝土?xí)r由于混凝土流動性較大，無法形成斜面，造成襯砌環(huán)向中線與施工縫不垂直，上述問題在矮邊墻與襯砌邊墻接縫部位形成受力薄弱帶。這些問題出現(xiàn)的原因主要是: 一是承擔(dān)施工人員對隧道結(jié)構(gòu)受力認識不足，認為以前隧道也是這樣施工的，憑經(jīng)驗施工。二是施工管理不嚴格，偷工減料。三是隧道設(shè)計方案沒考慮施工是否可行。
b. 病害防治措施探討。防治措施: 一是加強培訓(xùn)學(xué)習(xí)，使技術(shù)人員清楚隧道結(jié)構(gòu)受力情況，明白該病害的危害，施工過程中嚴格操作工藝，仰拱采取模板化作業(yè)，仰拱填充分次澆筑混凝土，做到仰拱與矮邊墻同步澆筑混凝土[3]; 二是改變矮邊墻頂部斜面設(shè)計方案，采取其他結(jié)構(gòu)形式，方便施工。
3) 襯砌拱部托空或空洞
a. 隧底病害成因分析。隧道襯砌一般采取整體液壓襯砌臺車[4]，泵送混凝土入模，自兩側(cè)邊墻對稱澆筑，兩側(cè)混凝土面高差控制在50 cm，襯砌混凝土澆筑至拱部后由預(yù)留灌注口壓注襯砌混凝土，壓注順序由已澆筑襯砌處向前壓注，襯砌混凝土封頂采用頂模中心封頂器接混凝土泵管壓注混凝土，當(dāng)擋頭模板上觀察孔有砂漿溢出，即完成封頂。由于襯砌臺車本身的強度、剛度的限制，澆筑封頂混凝土施工時，如壓力過大，勢必造成襯砌臺車變形和損壞，如壓力不足，拱部襯砌混凝土未完全填充密實，且襯砌混凝土硬化時體積收縮，就出現(xiàn)了混凝土襯砌拱頂托空或空洞的病害。
b. 隧道拱部托空處理設(shè)計方案。為解決這一問題，設(shè)計采取拱頂注漿措施，填充襯砌拱部托空。在襯砌施工前預(yù)埋注漿管，待襯砌混凝土完成后注漿[5]，預(yù)埋注漿管縱向間隔 4 m 設(shè) 1 個，采取直徑 50 mm PVC 管，注漿管布置形式見圖 1。
注漿施工，隧道襯砌混凝土強度達到設(shè)計強度后方可進行襯砌拱部充填注漿。注漿材料采用 M20 水泥漿或水泥砂漿，注漿壓力不小于 0. 5 MPa。
c. 施工現(xiàn)狀及病害防治措施探討。隧頂注漿施工時，往往由于施工管理控制不嚴，或者注漿工序缺失等問題，造成隧道襯砌拱部長期存在托空問題，隨著使用年限的增長，可能會帶來各種病害，甚至造成拱部圍巖連同襯砌坍塌等嚴重問題。因此，嚴格施工管理，嚴控拱部注漿施工質(zhì)量，竣工前采取地質(zhì)雷達探測隧道拱部托空狀況，及時處理是防治隧道襯砌拱部托空或空洞病害的重要措施。
3 結(jié)語
隧道工程壽命多為 100 年，由于隧道病害的存在，在外部地下水、空氣中腐蝕性介質(zhì)等對隧道結(jié)構(gòu)體內(nèi)部的侵蝕作用下，勢必影響隧道工程合理的使用年限。因此，優(yōu)化隧道結(jié)構(gòu)設(shè)計，加強施工過程控制，減少或杜絕隧道出現(xiàn)病害尤為重要。本文對隧道工程結(jié)構(gòu)及施工情況進行了分析，對隧道病害產(chǎn)生的原因及防治措施進行了研究，并針對隧道不同病害從管理、技術(shù)等方面提出了防治措施。相信隨著工程技術(shù)水平的不斷提高，隧道工程結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的優(yōu)化，隧道工程病害將越來越少。
參考文獻:
[1] TB 10203—2002，鐵路隧道施工規(guī)范[S].
[2] TB 10108—2002，鐵路隧道噴錨構(gòu)筑法技術(shù)規(guī)范[S].
[3] TZ 231—2007，鐵路隧道鉆爆法施工工序及作業(yè)指南[Z].
[4] 鐵建設(shè)[2005]157 號，鐵路混凝土結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計暫行規(guī)定[M]. 北京: 中國鐵道出版社，2005.
[5] 鐵路隧道工程施工手冊( 上冊) [M]. 北京: 中國鐵道出版社，2001.
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