隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防和治理措施 - 图文 下载本文

兰州交通大学毕业设计(论文)

(3)施工步骤:

1)围岩地质调查(土质、孔隙率),根据地质情况选择注浆材料,确定注浆参数和机具。

2)钻孔安设导管,连接孔口管安装止浆阀,检查管路是否符合要求,并拌制浆液。 3)开始注浆,检查注浆压力是否达标,注浆使管内浆液充填密实外溢为止,以保证注浆效果。

5.隧道径向注浆加固围岩

根据超前地质预报方案,当判断前方地层自稳性较差,但能保证开挖施工安全,并确定在开挖施工完成后沉降较小时,可采取初支完成后径向注浆补强措施。

(1)注浆管设计参数:

径向注浆加固围岩范围为开挖轮廓线外4m左右。径向注浆孔开孔环向间距1m,纵向间距根据拱架间距而定,垂直于开挖轮廓线梅花型布设(如图7.12)。注浆管采用Φ42mm钢管加工,管长5m,梅花型布设Φ4~6mm溢浆孔,孔间距15cm花管部分长3m(如图7.13)。注浆孔采用风钻引孔,成孔后顶入注浆管。注浆管布设完毕后,在注浆管周围喷射混凝土封闭,以防止漏浆保证注浆效果。

图7.12 径向注浆范围

图7.13 径向注浆管

(2)施工工艺流程(如图7.14):

20

兰州交通大学毕业设计(论文)

图7.14 径向注浆加固围岩施工工艺流程

(3)施工步骤:

1)为了防止浆液从附近钻孔中渗流,施工采用隔排隔孔施工,注浆顺序按照先底部、再拱部、最后边墙的顺序进行;

2)钻孔施工注浆孔采用风机成孔,成孔以后及时采用高压水进行清孔;

3)在注浆过程中,加强对注浆施工段附近围岩的和地质观察,并对注浆施工地段进行监控量测。当出现注浆施工段附近围岩变形时应暂停施工或调整注浆参数。

4)正洞开挖后进行径向注浆加固围岩,注浆材料水灰比为不得低于1:1的浆液,并根据现场注浆压力及进浆量可作适当调整, 注浆结束后关闭止浆阀将注浆管孔封堵密实。

(二)二次衬砌表面补强

二次衬砌表面补强用抗拉材料碳纤维,玻璃纤维或钢板等粘在衬砌内表面,控制裂缝的发展和衬砌变形,防止衬砌掉块、剥落。

混凝土作为多组材料组成的脆性材料,裂缝的存在是客观的。应加强衬砌混凝土的施工管理,避免或减少混凝土裂缝的产生。对于出现的有害裂缝应及时进行处理,防止裂缝继续发展和漫延,影响衬砌结构的稳定。

1.细微裂缝

隧道衬砌混凝土表面常出现一些没有扩展性的细微裂缝,这种裂缝是稳定的,不会影响结构的使用和耐久性。从美观角度考虑,可先清洗干净裂缝表面,然后涂刷环氧树脂浆

21

兰州交通大学毕业设计(论文)

液二至三遍,最后用刮抹料、调色料处理混凝土表面,使混凝土表面颜色与周围衬砌颜色一致即可。

2.贯通性裂缝

贯通性裂缝的危害较大, 必须采取有效的治理方法。可沿裂缝方向凿成宽5cm、深3cm的V形槽,在槽内骑缝每隔0.5m钻一孔,孔深为衬砌厚度的1/2或2/3,一般不少于 15cm,并不得穿透衬砌以防跑浆。用清水冲洗干净槽内的杂物及粉尘,在孔内插入Φ10的压浆管,利用环氧树脂水泥砂浆锚固,用灰刀将砂浆压实抹光。待环氧树脂砂浆有一定的强度后,以0.15MPa~0.2MPa压力压入水泥-水玻璃浆液或环氧树脂浆液。压浆结束后在0.2MPa压力下压水检查压浆效果。裂缝表面用刮抹料和调色料处理。

3.密集裂缝

衬砌背后有空洞或衬砌厚度不足引起的密集裂缝, 必须进行防水和地层加固处理。沿裂缝两侧每隔1.2m~1.5m交错布点,凿成10cm×10cm大小深5cm的方孔,用风动凿岩机钻孔,孔深3-5m,安装 WDT25中空注浆锚杆,注入水泥砂浆,灰砂比1:(3~5),水灰比1:1,施工时由下往上逐级注浆,注浆压力以0.4MPa~0.6MPa为宜。注浆结束后,另凿新孔在0.6MPa~1.0MPa压力下压入纯水泥浆检查注浆效果,当达到规定压力而纯水泥浆压不进时,即认为已经注满。用环氧树脂砂浆抹平方槽,表面用刮抹料和调色料处理。

(三)套衬补强

隧道衬砌产生的密集裂缝,但不足以危及隧道结构安全,经加固后仍有较强的载荷能力;且净空断面存在缩小的余地,在安设锚杆、注浆加固的基础上,可以考虑施作套衬。套衬就是在既有衬砌内表面再浇筑一定厚度的混凝土,与既有衬砌共同承担围岩压力,套衬可以有效地阻止既有衬砌进一步裂损变形。

1.施作套衬需要考虑如下几个因素:

(1)隧道净空断面是否允许缩小,如允许,可以缩小多少; (2)既有衬砌的厚度是否满足设计要求;

(3)套衬的厚度比较薄,并且须采用钢筋混凝土,如何保证混凝土的浇注质量; (4)如何能使新的钢筋混凝土与既有的混凝土结合成一个整体; (5)运营隧道是否允许在混凝土浇注过程中停止通行。 2.套衬施作条件:

(1)隧道净空有缩小的余地。

(2)保证新施作的衬砌有很高的强度和厚度。

22

兰州交通大学毕业设计(论文)

(3)运营隧道在混凝土浇注过程中,每次中断行车的时间应能满足浇注一环混凝土的需要。因为在浇注混凝土过程中的停顿将产生施工缝,可能导致新的衬砌裂缝。

3.套衬施作程序(如图7.15):

图7.15 套衬施作程序

(1)裂缝调查的内容应包括裂缝的宽度,深度,有否渗水,裂缝的连通情况。 (2)对衬砌结构的稳定性作出评估,确定采用何种处置措施。对于仅有纵向裂缝,无环向裂缝的可采用系统锚杆加固的方式;对于仅有环向裂缝,无纵向裂缝的衬砌结构,可对隧道注浆阻止不均匀沉降的继续发展,同时在拱角、墙角部位设锚杆加固;对于仅有细微裂纹,原有衬砌结构有较高支承力的,可设锚杆加固,如净空断面尺寸允许,可进行套衬加强。

(3)确定采用套衬补强的方式后,应进一步确定支护参数,如厚度、强度、类型、钢筋规格及网片层间距、保护层厚度等。

(4)为保证新旧衬砌连接良好,应将原衬砌表面凿毛,浇注新混凝土前要冲刷干净,并刷涂混凝土界面粘合剂,将钢筋网和锚杆进行焊接。必要时可在原衬砌植入钢钎。

(5)既有衬砌的边墙基础部位钻孔植筋,新的混凝土钢筋下端插入孔内,用高强粘结剂固定。

(四)换拱换衬

隧道地质断层、岩体破碎、浅埋偏压等原因,在开挖初期围岩加固措施不到位,造成

23