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关键词:隧道工程; 施工质量; 控制方法; 保障措施
Abstract: with the development of social economy, highway construction has become a important lifeline in the development of national economy, vigorously develop the highway transport industry, has become an important field of traffic development, due to the terrain constraints, many mountains and hills, so the construction of the tunnel of highway engineering has become the important composition part of the highway engineering construction, this paper introduces how to control the construction quality of the tunnel in highway tunnel construction to achieve the optimization has become a major research topic in today's society of highway construction. The guiding ideology of tunnel construction, elaborates on the current tunnel construction process measurement, excavation, support and waterproof design and construction on the current status and existing problems.
Keywords: tunnel engineering; construction quality; control; measures
中图分类号:U445.4 文献标识码:A 文章编号:2095-2104(2013)
在隧道施工时,质量是最重要的,只有好的质量才能保证好的精品工程,因此不管是铁路隧道、公路隧道还是城市地铁隧道等都必须保证施工质量,质量是第一位的。为了提高工程质量,我们在施工是主要采取以下措施加以控制:1.施工前对施工地段范围内的工程地质情况进行详细勘察。2.在施工过程中随时进行地质工作勘测并进行专门研究,以供施工参考, 对于不符合施工要求或存在安全隐患时,要及时分析监控数据并不断变更设计,找出合适的施工方法及支护方法。
为了做好施工安全工作,在隧道施工过程中就要加强地质勘察工作,对于一些比较特殊并且相当复杂的长隧道和特长隧道还要进行专门的工程地质研究工作。除此之外,我们还应有完善的施工质量控制系统,如现场质检员巡检,专职施工质量质检员进行全面巡查,及时发现并有效解决施工问题。工程施工中有很多隐蔽工程,对于这些隐蔽工程更应高度重视, 对其进行全过程的严格检查。
隧道通常指用作地下通道的工程建筑物。一般可分为两大类,一类是修建在岩层中的称为岩石隧道;一类是修建在土层中的,称为软土隧道。过去在隧道工程施工时,一般对隧道的贯通测量,测量放样,开挖轮廓控制、衬砌的厚度、强度,回填密实度控制较为重视,现在随着测量设备、方法、技术的进步,控制爆破的普遍采用,检测、试验设备、技术的提高对于前述的质量通病,大都得到了有效控制。现就施工过程中,容易忽视的几个工序质量控制,谈几点体会仅供参考。
一、采用先进检测仪器
高质量的隧道工程不仅要有合理的施工方法, 先进的施工技术,更要有好质量检测技术。 就目前来讲,对隧道衬砌质量检测的手段和方法一般为地质雷达综合检测等其他先进技术。地质雷达主要能够探测衬砌的厚度,衬砌背后的回填密实程度以及施工衬砌时产生的裂缝。在隧道施工前期就应采用地质雷达进行地质的综合检测。根据雷达检测的结果进行分析, 对出现的工程质量问题进行合理的处理,如衬砌厚度不足,衬砌不密实或出现空洞现象,衬砌开裂等工程质量问题通常采用注浆、衬砌加厚等措施进行处理,这对工程质量的提高是相当显著的。
二、施工前的测量
因为地质学是非常复杂的, 受地质运动及诸多环境因素的影响,很多隧道工程虽然按设计做施工方案,但仍存在着不稳定。为此,就需要人们通过量测数据、现象观察来分析判定岩体稳定状态。因此,监控量测是确保施工质量的重要措施之一。
其在质量控制中,具体要注重以下几个方面:(1)制定较为详细的施工测量计划方案.包括测量准备、仪器适配、常实施测量的技术要求等等。(2)控制测量的精度应中误差衡量,最大误差(极限误差)规定为中误差(每一测量组中各误差的平方之和的平均值再开方)的两倍。(3)长隧道设置的精密三角网或精密导线网,应定期对基准点和水准点进行校核。(4)隧道测量,桩点必须稳定、可靠,且通视良好,水准点应设于不易损坏处,并加以妥善保护。测量仪器、工具在使用前应作检校,保证仪器具的技术状态符合使用要求。(5)在隧道开挖之前,要对施工控制网进行复测,复测结果应满足规范要求,在施工过程中,洞内控制点应根据施工进度及时布设,并定期复测,对控制点进行偏离轴线值计算。利用计算结果对洞轴线进行纠偏,以确保隧道的贯通精度。
关键词:隧道工程;施工技术;质量控制
伴随着国家基础建设的重视,我国的基础建设也突飞猛进地发展着,为国民经济做出了重要贡献。渝州隧道地处机场路咽喉部位,连接着机场与重庆主城区,是重庆市面向全世界的一个重要窗口,因而必须加强渝州隧道现场施工中的工程质量管理。本文以机场路拓宽改造工程渝州隧道扩挖实践,从施工角度分析了隧道扩挖施工中的施工工艺、质量控制方法以及保障措施等具体做法。
一、工程概况
渝州隧道是重庆市机场路拓宽改造工程的一部分。隧道现状为双洞,平面成喇叭型布置,进口段两隧道结构间岩石净距约7.8m’,出口段为15m。隧道净宽10m,净高6.7m,圆拱直墙式素砼衬砌,拱厚75cm,边墙厚110cm。隧道左洞起止里程桩号:ZK0+350~ZK0+700.5,左洞全长350.5m;隧道右洞起止里程桩号:ZK0+346.5~ZK0+618,右洞全长271.5m。单洞路幅分配为:0.5m(检修道)+8.5m(车行道)+2m(检修道)。隧道(进洞)南侧接回兴立交,(出洞)北侧接城南立交,为双洞、单洞双车道隧道。
改造后:隧道净跨17.081m,净高8.482m。隧道总长643m(单洞)。
隧道衬砌结构按新奥法原理设计,采用复合式衬砌结构,主要工程内容为洞口及洞门、洞身结构等主体结构、防水与排水、路面、照明及供电、景观等。
二、隧道扩挖总体施工方案
本隧道在进洞前先为进口的路灯箱变、进出口的铜像雕塑以及防止进出洞破飞石做好保护措施,拟采用钢管架上满挂竹跳板遮挡。
本隧道拓宽改造工程计划先改建右线(进机场),待边仰坡处理完毕后,分别由隧道进口、出口两个个掘进工作面采用左右分部开挖法进行隧道掘进施工,其中以进出口掘进为主,洞中掘进为辅;洞中掘进受到进口或者出口掘进点的影响,为保证进出洞的车辆安全,拟考虑采用架设长20米(隧道纵向)直墙型钢拱形(原隧道断面形式)断面护筒(其横断面及平面示意图如下图所示)来保障安全,其中考虑直墙高4.0米,拱部半径2.0米,I20b型钢@500mm,型钢环向1000mmI16连接,型钢表面焊5mm钢板。待右线隧道完成通车后,进行交通转换,再行施工左线隧道。
为防止施工过程中先施工隧道的开挖造成邻洞破坏,影响施工期间机场路的交通单向通行要求,应加强对通行隧道的变形观测,拟采用型钢拱架对邻洞进出口段进行临时加固,并设计制作纵向12米长型钢拱型断面移动钢架供变形观测和二衬混凝土万一破坏安全应急。
本隧道按新奥法组织施工,隧道开挖的出渣、进料采用无轨道运输方式,实施掘进(钻、爆、)、出渣(装、运)、喷锚混凝土(拌、运、锚、喷)、衬砌(拌、运、灌、捣)等四条机械化作业线。施工中采用“短进尺、弱爆破、少扰动、早喷锚、勤量测、早封闭”等技术措施,并根据现场监控量测结果及时修正设计参数、调整施工方案和指导隧道施工。洞身开挖根据围岩情况采用左右分部开挖法,循环进尺视围岩实际变化情况进行调整,同时掘进方法可以视围岩实际变化情况选用正台阶法、全断面开挖方法。
喷射混凝土用公司进口液压喷射手和喷射机同时施工以加快施工进度,用整体式全液压衬砌台车两台进行二衬混凝土施工,其中二衬台车前期在隧道洞外现场组装,用于先期施工的右线隧道,待右线完成后,退出洞外转移至左线(中央分隔带横向宽度不够,转移前须进行交通转换,并且台车需拆除,吊装转移至左线后重新组装)。
洞口(含明洞)开挖、进洞方案:进洞采用设计超前锚杆和管棚作超前支护,进洞时要采用先支护后开挖方法施工,洞外要从上至下分层开挖与支护。
三、隧道施工工艺
由于渝州隧道地处机场路快速路,车流量非常大,实行交通转换后可封闭施工,但对进出机场的的交通干扰非常巨大,为保证施工期间交通的畅通、加快施工进度确保工期,特采取从进口、出口同时掘进,在条件允许的情况下,将在隧道中部拓展第三工作面。
及时组织主要管理、技术人员和设备进场,突击进行“三通一平”工作,为隧道早日进洞创造条件。先修建洞口施工区的防排水系统,再进行洞口的扩挖及仰坡防护。在洞口完成进行正常施工后,尽快形成洞身开挖、支护和衬砌施工形成一条龙的流水作业面。
在施工中坚持“管超前、浆严注、弱爆破、短开挖、强支护、早封闭”的原则,施工过程加强监测,及时处理分析数据,并根据分析结果及时合理调整支护参数。
施工中应密切注意隧道中段岩层变化,加强施工监测和信息收集,防止坍塌事故的发生。
隧道施工工艺见下列框图:
四、隧道防渗漏、防坍塌技术措施
(一)防渗漏技术措施
隧道二次衬砌中掺加抗裂防水砼膨胀剂,以提高混凝土的抗渗性能,以防复合防水板局部破裂等原因而造成的渗水。
严格按设计布设盲沟,根据水量适当增加盲沟数量,以利于排水。
防水板施工时,要严格检查焊缝,防止漏焊;铺设时避免刺破。
施工缝、变形缝,严格按设计施作,确保不渗不漏。
(二)防坍塌技术措施
坍方是隧洞施工中的大害。防止坍方是确保隧道施工顺利进行及保证工程质量的关键所在,防坍措施如下:
认真做好地质超前预报和地质描述以及监控量测工作,预测地层变化情况,根据探测情况制定相应施工方案。
选用合理的施工方法。在不同地质条件下选用合理的施工方法是防坍的重要手段。
采用减震爆破,尽量减少对围岩的扰动。开挖成型后及时施作喷砼等初期支护,使围岩尽早达到稳定状态。
对围岩自稳能力较差地段,采用超前支护或超前加固前方围岩,坚持先护顶后开挖的原则组织施工。当初期支护变形出现异常现象且无收敛趋势时,采取初期支护加强(如增打锚杆、增设钢支撑、补喷混凝土等)措施,并提前施做二次衬砌。在二次衬砌中,采取增设钢筋和提高混凝土强度等措施。
五、隧道辅助施工措施
(一)管棚施工工艺
1、渝州隧道进口段岩层较薄,采用超前大管棚+型钢形成套拱的强支护措施进洞,以保证洞口段稳固安全。
2、大管棚超前支护施工工艺图
(二)洞身开挖施工
隧道开挖采用类似CD法进行施工,先开挖原隧道衬砌结构及洞顶扩挖部分(1),初期支护紧跟,并安设铅垂竖向支撑与永久型钢拱下口焊接形成整体;然后在开挖扩挖部分(2部分),为了保证工期,同时又不较大影响爆破出碴转换的前提下,1、2部分跟进开挖和支护,两个工作面间距保持在10m~20m。
根据沿线地质条件,本隧道大部分为III、IV级围岩,故洞身开挖以光面爆破开挖为主,爆破循环进尺控制在1.5~2.0m,卸荷带和断裂破碎带地段可适当减少到0.8~1.2m。
关键词:隧道施工、防水工程、施工缝
中途分类号:TU761.1+1 文献标识码:A文章编号:
一、前言
近些年来,随着我国经济的发展,对于交通运输的要求越来越高,隧道和地铁已成为一个城市发展水平的重要标志。由于地下结构通常都被土壤覆盖或埋置于地面下若干深度,所以必须经受住地下水的渗透侵蚀,这是保证结构安全的前提条件。虽然目前自防水混凝土的浇筑水平和效果较为完善,但隧道衬砌施工缝处理工艺仍存在许多不足,施工缝部位渗漏是造成隧道衬砌结构自防水失效的重要原因,成为影响整个隧道施工质量的关键所在。
二、施工缝简介
施工缝是指大体积混凝土因设计要求或高度、长度、宽度过大,根据施工工艺需要而采取分次浇筑或分段浇筑,在先、后浇筑的混凝土之间所形成的接缝。施工缝并不是一种真实存在的“缝”,它只是因后浇筑混凝土超过初凝时间,而与先浇筑的混凝土之间存在一个结合面,这个结合面就称之为施工缝。
隧道衬砌施工缝的工作环境十分复杂,在隧道运营过程中,受到围岩应力、水压力和隧道变形的影响,因此造成隧道施工缝发生渗漏的原因也非常复杂。已有研究和资料显示,隧道发生渗漏的主要条件为有压地下水的渗流以及衬砌中水流通路的存在,只有两个条件同时具备时,才能使隧道形成渗漏病害。由于施工缝是结构自防水的薄弱环节,施工缝处理的好坏将会直接影响隧道的防水质量和使用寿命,因此,必须认真做好施工缝的防水处理。
三、施工缝在施工过程中出现问题的种类及产生原因
从以往所接触的出现问题的施工工程中可以看出,施工缝在衬砌施工过程中主要有两个方面容易引发严重的施工质量问题。一个方面是施工缝设立的位置不佳,而另一个方面是在施工的过程中,对施工缝的处理不当。
1、施工缝的设立位置不佳
根据混凝土施工规范要求,在施工过程中,设立施工缝时,应将施工缝设立在受力较小的地方,但不少工程项目在施工中因操作不便或疏忽大意并没有按照规范的要求进行设置。
2、施工时处理不当
施工时处理不当是引起施工缝施工质量问题的主要原因,主要体现在以下几个方面:
(l)混凝土表面没有凿毛而过于光滑,或表面许多附着的残渣没有进行冲洗而附着力差,不能将新旧混凝土牢牢的结合在一起。
(2)在支模和绑扎钢筋的过程中,会有很多杂物掉入缝内,如果不对这些杂物进行及时的清理,那么在进行上层混凝土浇筑时,就容易在新旧混凝土之间形成夹层。
(3)在浇筑上层混凝土时,一定要先将一层水泥砂浆铺设在施工缝处,这样才能使上下层混凝土牢固的黏结在一起。
(4)施工缝忘记安装止水带或止水带设置不当。
(5)下料方法不当.在施工缝处浪费大量的材料。
(6)隧道施工时,混凝土的墙体比较单薄,钢筋绑扎又过于密集,这样在振捣时就会非常困难,而且混凝土也不够密实。
(7)没有采用补偿收缩混凝土,使得结合的部位容易产生收缩裂缝。
(8)没有选取正确的施工缝的接缝形式。
四、施工缝部位混凝土浇筑应注意的问题
从提高结构防水能力方面考虑,混凝土应尽量连续性的一次性浇筑完毕,最好不要进行施工缝的设留,但在实际操作过程中,隧道衬砌混凝土浇筑量大,施工缝的留设难以避免。进行施工缝的留置时,应遵守以下几个规定:
第一,对于底板和顶板,不宜进行施工缝的留置,而对于底拱和顶拱,在进行施工缝的留置时,不宜留纵向的施工缝。
第二,对于墙体在进行施工缝的留置时,不应留垂直的施工缝。在剪力与弯矩最大处或底板与侧墙交接处,不应该留置水平施工缝,而应该将水平施工缝留在高出底板表面300mm的墙体上。对于有孔洞的墙体,施工缝距孔洞边缘的距离要大于300 mm。至于对于拱墙结合的水平施工缝,宜留在拱(板)墙接缝线以下150 mm—300mm处,先拱后墙施工缝可留在起拱线处,但必须注意加强防水措施。在施工缝的迎水面,应设置外贴防水止水带,并涂抹防水涂料(水泥基渗透结膜型防水涂料)或砂浆。
第三,对于承受动荷载的设备基础,不宜进行施工缝的留置。
施工缝的留设过程中应注意:
1、施工缝位置的选择:在满足结构质量要求的前提下,尽可能选择在有利于防水处理的位置,离开孔洞、变断面、梁柱(暗梁暗柱)等不易进行防水处理的位置。
2、采用合格的止水钢板,必须保证钢板位置的准确性,避免出现与施工缝位置不符的情况,钢板的焊接质量必须保证,由于钢板不是一个平面,焊接时应保证其可靠连续焊接。钢板的折翼方向需朝向来水方向。
3、采用台车施工时先浇混凝土必须认真凿毛、清理,确保施工缝处混凝土结合严密。
4、模板台车和上一组混凝土搭接处,采用密封海绵条,防止混凝土灌注振捣时跑浆、离析,影响施工缝的防水效果。
在施工缝处继续浇筑混凝土时,应符合下列规定:
1、在施工缝处进行混凝土的浇筑时,其抗压强度要大于1.2MPa。
2、对于硬化了的混凝土表面,要及时采用有效地措施来软弱混凝土层,并对混凝土的表面进行充分的湿润,之后再将其冲洗干净。要求做到:去掉乳皮,微露粗砂,使其表面模糊粗糙。
3、在进行水平施工浇筑之前,应先铺上一层10mm-15mm厚的水泥砂浆在水平施工缝的表面,而且要使水泥砂浆的配合比与混凝土内的砂浆成分相同。
4、混凝土要进行反复的振捣,这样才能使新混凝土和旧混凝土紧密的结合在一起。
5、进行混凝土的结构设计时,必须要考虑钢筋的布置和墙体厚度是否方便施工,只有做到了这一点,才能保证施工工程的施工质量。
6、对于大于2m的墙体,宜用串筒或振动溜管下料。
7、应采用自防水混凝土。
五、隧道衬砌施工防水技术保障措施
目前隧道施工采用多道防水技术措施,主要包括掘进与临时支护阶段锚喷支护前的引排水措施,喷射混凝土的自防水,防水材料外包防水(大多使用PVC防水卷材),以及二次衬砌混凝土自防水等方法。由于隧道周边围岩内部地下水体比较复杂,因此掘进过程中应完善地质素描资料,观察分析确定地下水、地表水的分布和隧道之间的关系,通过记录形成相关资料,便于采取相应的措施来应对。地质条件复杂的地段不宜设置临时的附属工程,如果发现设计图纸中有的话,应及时与设计部门联系,尽量将附属工程位置调整至水文地质条件较好的地段。
对渗水、涌水量较大的地质构造,施工中尽量利用隔水层,并保证引排水通道畅通。应完善应急预案,准备好抢救物资等处理工作,保证防水施工的顺利进行,也确保使用过程中的安全运行。隧道内部要在没有较大涌水的时候进行初期支护。因为在涌水较大的时候进行初支,往往将涌水状况保留在防水层施工以至二衬施工过程中,对于隧道的防水效果产生影响。
喷射混凝土一般在初期支护的时候使用防水混凝土进行喷射,同时在混凝土中添加速凝剂来加快防水混凝土的凝固。这样做可以有效的隔绝涌水,给隧道内部的防水施工创造良好条件。喷射前在岩面上如果有明显的渗水涌水的存在,可敷设排水盲沟、柔性透水管等引排水措施将渗水引入排水沟排出,对于地铁、海底隧道、地下室等有隔水性防水要求的设施可采用胶管集中导水、待喷射混凝土达到强度后再将胶管封闭的方法处理初支前发生的涌水。
在防水层铺设之前,对初期支护过程中凹凸不平的部位使用砂浆进行找平,对于表面凸出的地方进行凿除,凹陷的地方要用砂浆进行抹平。突出的锚杆头等也应切除并处理,防止刺破卷材。
防水层铺设中应注意搭接长度和粘(焊)接质量,发现缺陷应及时修补。防水层铺设完成检查合格后可进行钢筋绑扎,绑扎过程中应注意保护卷材防水层,钢筋绑扎完成之后使用防水混凝土进行浇筑,按计划完成衬砌施工的工作。在隧道衬砌施工完成之后,需经过一段时期的观察和检验,对于出现的隧道渗水问题,应当及时修复处理,保证隧道的安全使用。
六、施工缝部位常用防水措施施工要点
隧道衬砌施工缝的宽度非常小,有时甚至人眼很难观察到,但是数量较多,是隧道结构自防水的薄弱环节。目前主要采用橡胶止水带进行止水,并在橡胶止水带和防水层接触处涂刷水泥基渗透结晶材料。止水带作为第一道防水措施,主要是针对通过第一道防水层的渗水,无地下水渗入其附近时,止水带处于不工作状态,也可以使止水带避免微生物的腐蚀。但有渗水接触该止水带时保护材料自然降解便开始工作,这样可以增长防水设施的工作时间。在衬砌施工缝内部一定深度背水面一侧,可设置多次性注浆管,如果隧道运营期间内,前面几道防水措施失效,可通过多次性注浆管对隧道衬砌旋工缝进行注浆进行堵漏处理。
隧道内部施工缝的留设包括环向施工缝和纵向施工缝,同种材料在不同的部位施工操作方法和要求也有所区别,环向施工缝施工处理过程中应注意:
1、外防水层保护。在施工过程中应注意在初次支护锚喷层表面找平和底部混凝土垫层施工中的“收光”处理,这样可以避免少量存在的尖锐点刺穿外防水层,造成外防水层破损渗漏。
2、中埋式橡胶止水带。中埋式橡胶止水带施工中除安装位置符合设计要求外,在浇注混凝土前必须保证截面洁净、完整,否则将会在止水带和混凝土之问形成细小空隙,形成水路使止水带失效。
3、水泥基渗透结膜型防水涂料,在顶板完成后应进行水泥基渗透结膜型防水涂料的施工,应分为多次涂刷,易于保证防水涂层厚度和均匀度。
水平方向的侧墙施工缝的防水构造通常为:镀锌钢板止水带、遇水膨胀止水条、水泥基渗透结晶防水涂料。值得提醒的是,侧墙施工缝的方向为水平向,在高离空的衬砌结构中可能存在多条侧墙施工缝。施工过程中应注意:
1、镀锌钢板安装位置、方向必须符合设计要求,施工中严格禁止2次施工中(立模)对拉螺杆位置过低时,施工人员直接切割损坏镀锌钢板止水带。
2、涂刷水泥基渗透结晶防水涂料前,要对作业面进行清扫后使用清水再冲洗一次,干燥后进行水泥基渗透结晶防水涂料施工。
3、遇水膨胀止水条为最后安装,不可提前于水泥基渗透结晶防水涂料施工前安装,避免在上道工序中施工用水使遇水膨胀止水条提前膨胀,丧失膨胀止水的功能。
七、结束语
隧道结构防水性能要求高,防水施工工艺复杂。防水施工应遵循“以防为主,以堵为辅,多道设防,综合处理”的原则,通过防排结合提高防水设施的可靠性。施工缝是隧道衬砌防水的核心重点部位,在施工中要进行严格的质量控制,层层把关,并注意采集必要的技术数据,为施工工艺改进,提高工程质量提供必要的技术参数。
参考文献
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