第二章 厦门海底隧道初期支护现场调研.doc
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1、-精品word文档 值得下载 值得拥有-第二章 厦门海底隧道初期支护施工阶段变异开裂与渗漏水是隧道常见的病害现象,但在海底隧道中,开裂和渗漏水对隧道结构和安全性的影响却要大得多。其主要原因就是腐蚀作用。海底隧道地下水的腐蚀作用很强,含有大量化学离子,能和混凝土、钢筋发生化学反应。而且海底隧道地下水水源补给丰富,这就带来了长期的腐蚀危害。初期支护开裂和渗漏水将影响隧道结构的长期安全性,本章要对厦门海底隧道已施工段初期支护的开裂和渗漏水进行调研统计,为研究海底隧道支护体系长期安全性提供基础资料。此外,还要进一步对初期支护混凝土、钢支撑的腐蚀情况进行现场调研,并渗入分析。2.1初期支护施工阶段开裂渗
2、水调研内容与对象分级2.1.1初期支护施工阶段开裂渗水调研对象分级根据李海军的研究,为了方便进行现场调研和进一步研究,对初期支护的变异程度有一个定量或定性的评判标准,本文结合厦门海底隧道初期支护变异表观形态、特点及有关研究成果,分别对初期支护开裂程度、渗漏水情况进行了分级或分类。1初期支护开裂分级按初期支护开裂严重程度不同分为以下5个级别:A严重开裂:普遍的可见裂缝,裂缝较宽、较长,间距较小,或较长较宽的纵向裂缝。目测表现为平均间距小于35m的裂缝群,而裂缝群内裂缝平均间距小于13m,或宽度大于23mm、长度大于24m的纵向裂缝或裂缝群。这种类型的开裂多为围岩软弱,初期支护承载力不足,通常导致
3、初期支护支和临时支护严重变形渗水,且严重影响结构的承载力。B局部严重开裂:局部有可见裂缝,裂缝较宽、较长;这种类型开裂相当于A类的一个裂缝群,开裂范围多小于510m的隧道纵向长度,而在开裂范围外较长距离基本没有裂缝,或者裂缝很少、且裂缝间距离很宽。可能会导致局部严重渗水,对结构整体的承载力有一定影响。C轻微开裂:有稀疏的偶尔可见裂缝,通常为不渗水的细小裂缝,不会对结构整体的承载力造成影响。 D无可见裂缝:没有肉眼可以观察到的裂缝,但可能有被掩盖的细小裂缝,多发生在翔安端过渡带和风化囊槽地段,由于水压过大,造成长期的初期支护渗水,结晶物覆盖了初期支护表面,可能存在细小但无法肉眼观察到的裂缝,但无
4、比较宽的可见裂缝。E无开裂:没有裂缝。2初期支护渗漏水分级按初期支护渗漏水严重程度不同分为以下5个级别:A严重渗水:初期支护全部湿润,随处可见的线、股状或密集的点状渗水;B中等严重渗水:初期支护局部较大面积湿润,局部可见的线、股状或密集的点状渗水;C局部严重渗水:初期支护基本干燥,只有局部可见的点、线或股状渗水;D局部轻微渗水:初期支护基本干燥,只有局部可见初期支护湿润;E无渗水:基本无可见的初期支护湿润和渗水。需要特别说明的是,在翔安端过渡带砂层地段,由于围岩渗透性强,水压过大导致初期支护施工初期基本都有一个严重渗水渗水减弱干燥的过程。比如主洞浅埋地段的CRD法2、4部,过渡带级围岩区,海域
5、、级围岩区,几乎整个服务隧道,在从掌子面到距离掌子面约100150m的初期支护范围都是全部湿润的,伴随着点、线或股状渗水,且离掌子面越近越严重。但随着远离掌子面,初期支护渗水情况逐步减弱,直到干燥。我们将这种情况叫做有严重渗水历史。2.1.2初期支护开裂和渗漏水调研统计施工阶段初期支护变形,常常引起一些地方初期支护开裂,而隧道处于地下水环境,必然导致地下水直接渗入初期支护混凝土内部,导致钢支撑直接浸泡在地下水中,加速海底隧道时间相关的材料变异,为此,本文对厦门海底隧道已施工区段初期支护开裂、渗水情况进行了现场调查。典型初期支护开裂与渗水见图2-14图2-15。图2-1 初期支护典型裂缝与渗水图
6、2-2 有严重漏水历史的漏水带(环状平行盐渍)图2-3 YK10+200 现有漏水带图2-4 ZK7+400初期支护开裂与钢拱架锈蚀隧道衬砌开裂破坏了结构的完整性,会引起结构承载力受损,安全性降低,特别是结构的长期安全性;同时,裂缝也是结构渗漏水的通道。结构渗漏水将影响结构材料的耐久性,特别是海底隧道的特殊的水文、地质环境下,海水对隧道结构的腐蚀是不容忽视的,衬砌开裂与渗漏水都将严重影响隧道结构的寿命。为了弄清厦门海底隧道衬砌开裂与渗漏水状况,本文对已施工初期支护进行了现场调查。对于初期支护表面裂缝主要采用目测的方法,观察了裂缝的长度、宽度以及倾斜角度;对于渗漏水检查也主要是目测渗水方式和渗水
7、量,部分裂缝调查结果见表2-5,开裂与渗水分级结果见表2-62-8。表2-5 部分海底隧道初期支护裂缝调查结果洞室桩号裂缝描述洞室桩号裂缝描述左洞ZK11+798纵向,长约0.5m,宽约10mm服务隧道N12+280环向,长约4m,宽约1mmZK11+717多条纵向裂缝,宽约1mmN12+277环向,长约4m,宽约0.6mmZK11+700纵向,长约10m,宽约1mmN12+266环向,长约3.5m,宽约1mmZK11+685纵向,长约6m ,宽约1mmN12+253斜向,长约2.5m,宽约1mmZK11+811环向,长约8m,宽约3.5mmN12+242斜向,长约2m,宽约0.5mmZK11
8、+809环向,长约10m,宽约2mmN11+800环向,长约2m,宽约2mmZK11+808环向,长约10m,宽约3mmN11+300环向,长约2m,宽约5mmZK11+800环向,长约8m,宽约2mmNK10+500环向,长约1m,宽约3mmZK11+795环向,长约9m,宽约2mm右洞YK11+841纵向,长约18m,宽约2.5mmZK11+790环向,长约7m,宽约2mmYK11+810纵向,长约8m,宽约6mmZK11+255纵向,长约0.5m,宽约1mmYK11+817环向,长约8m,宽约4mmZK9+063环向,长约1m,宽约2mmYK11+814环向,长约7.5m,宽约3mmZK
9、8+970环向,长约4m,宽约3mmYK11+794纵向,长约3m,宽约1.5mm服务隧道N12+305环向,长约4.5m,宽约1mmYK11+683环向,长约7m,宽约1mmN12+293环向,长约4.5m,宽1mmYK11+683纵向,长约3m,宽约1mmN12+292环向,长约1.5m,宽约0.7mmYK11+675斜向,长约0.5m,宽约1mmN12+289斜向,长约4.5m,宽约0.8mmYK11+680纵向,长约20m,宽约1.5mmN12+288斜向,长约5m,宽约0.7mmYK11+670环向,长约8m,宽约2.5mmYK11+600环向,长约0.5m,宽约2mm表2-6 海底
10、隧道左线初期支护开裂与渗漏水调查分级结果段号起讫里程地下水类别开裂程度渗水程度段号起讫里程地下水类别开裂程度渗水程度Z1ZK6+540ZK6+600AEEZ11ZK10+235ZK10+645C-Z2ZK6+600ZK7+110ABDZ12ZK10+645ZK10+755C-Z3ZK7+110ZK7+250ABDZ13ZK10+755ZK10+975C-Z4ZK7+250ZK7+500AADZ14ZK10+975ZK11+275CDAZ5ZK7+500ZK8+230CEEZ15ZK11+275ZK11+655CABZ6ZK8+230ZK8+330CDAZ16ZK11+655ZK12+175BA
11、C/DZ7ZK8+330ZK8+850CEEZ17ZK12+175ZK12+325ACDZ8ZK8+850ZK9+000C-Z18ZK12+325ZK12+445AAC/DZ9ZK9+000ZK10+145C-Z19ZK12+445ZK12+485AEEZ10ZK10+145ZK10+235C-说明:表中渗水级别加粗表示有严重渗水历史。表2-7 海底隧道右线初期支护开裂与渗漏水调查分级结果段号起讫里程地下水类别开裂程度渗水程度段号起讫里程地下水类别开裂程度渗水程度Y1YK6+559YK6+619A-Y10YK10+570YK10+700C-Y2YK6+619YK6+899A-Y11YK10+7
12、00YK10+920CDC/DY3YK6+899YK7+269ABDY12YK10+920YK11+550CDC/DY4YK7+269YK7+539ABDY13YK11+550YK11+700CDC/DY5YK7+539YK8+319CEEY14YK11+700YK12+280BABY6YK8+319YK8+549CDAY15YK12+280YK12+380ACDY7YK8+549YK8+929C-Y16YK12+380YK12+470AAC/DY8YK8+929YK9+029C-Y17YK12+470YK12+510AEEY9YK9+029YK10+570C-说明:表中渗水级别加粗表示有严重
13、渗水历史。表2-8 海底隧道服务隧道初期支护开裂与渗漏水调查分级结果段号起讫里程地下水类别开裂程度渗水程度段号起讫里程地下水类别开裂程度渗水程度N1NK6+542NK6+602A-N9NK10+610NK10+720C-N2NK6+602NK7+152ABCN10NK10+720NK10+970C-N3NK7+152NK7+722ABCN11NK10+970NK11+100CBCN4NK7+722NK8+272CEDN12NK11+100NK11+680CBCN5NK8+272NK8+402CBAN13YK11+680YK12+210BBCN6NK8+402NK8+892CEDN14YK12+
14、210NK12+360ACDN7NK8+892NK9+012C-N15YK12+360NK12+450AAC/DN8YK9+012YK10+610C-N16NK12+450NK12+490A-说明:表中渗水级别加粗表示有严重渗水历史。综合上述分析,可得到如下结论。厦门海底隧道初期支护的开裂与初期支护渗漏水,可分别进行分级,见表2-9。表2-9 海底隧道施工阶段开裂、渗漏水统计变异种类和分级里程(左线/右线/服务洞)初期支护开裂严重开裂ZK7+250500、 11+27512+175、325445/ YK11+70012+280 、380470/NK12+360NK12+450局部严重开裂ZK6
15、+600K7+250/YK6+6197+539/ NK6+6027+722、8+272402、10+97012+210局部轻微开裂ZK12+175325/YK12+280380/NK12+210360无可见裂缝ZK8+230330、10+97511+275/YK8+319549 、10+700700无开裂ZK6+540600、7+5008+230、330850 、12+445485/YK6+559619、7+5398+319、12+470510/ NK6+542602、7+7228+272、402892、12+45012+490初期支护渗漏水严重渗水ZK8+230330、10+97511+27
16、5/YK8+319549 /NK8+272402中等严重渗水ZK11+275655/ YK11+70012+280局部严重渗水ZK11+65512+175 、325445 /YK10+70011+700 12+380470/NK6+6027+722 、10+97012+210 360450局部轻微渗水ZK6+6007+500、12+175325/YK6+619539、12+280380/NK7+7228+272、402892、12+210360无渗水ZK6+540600、7+5008+230、330850、12+445485/YK7+5398+319、12+470510/NK6+542602、
17、 12+4504902.1.3初期支护开裂、渗漏水规律与特点1 五通端裂缝分布及渗漏水规律与特点通过对主洞以及服务隧道初期支护裂缝的调查统计,发现五通端初期支护开裂和渗漏水具有以下规律和特点:1) 服务隧道初期支护开裂服务隧洞由于洞径相对较小,初期支护开裂的情况比较少,开裂主要以环向开裂为主,裂缝宽度一般比较小。2) 主隧道初期支护开裂主隧道由于洞径较大,且开挖工序复杂,以及施工工艺不足,初期支护开裂情况比较多,裂缝分布有以下规律。 受施工方法影响显著。在CRD工法中1部开裂最多,3部裂缝较少,2、4部几乎没有出现开裂情况;在双侧壁工法中,因没有横撑作用,左右导坑易出现环向开裂。 在钢支撑接头
18、处易出现开裂现象。 在钢拱架两侧因喷射混凝土自身收缩变形和粘结强度不够,易出现环向裂缝。 在临时仰拱拱脚处易出现斜向和纵向开裂现象。 在不良地质段、大变形地段易产生开裂,且裂缝有多条,环向、斜向以及纵向裂缝易同时出现。3) 初期支护渗漏水。 初期支护开裂的地方,多会出现渗漏水。 地质条件富水段,初期支护渗水严重,多以线状出水为主。 出现渗漏水的地方多会有乳白色析出物。2 翔安端裂缝分布及渗漏水规律与特点通过对服务隧道以及主洞初期支护裂缝的调查统计,发现目前初期支护开裂具有以下规律和特点:1) 服务隧道(1) 服务隧道初期支护开裂服务隧道由于洞径相对较小,初期支护开裂的情况比较少,开裂主要以环向
19、开裂为主,裂缝宽度一般比较小。(2) 服务隧道初期支护渗漏水 服务隧道由于位置较低,水压较大,到目前为止,整个服务隧道初期支护都出现了或出现过严重的渗漏水。 服务隧道初期支护渗漏水有着明显的空间特征,从掌子面开始,至离掌子面100200m范围,隧道衬砌渗漏水较为严重;离掌子面越近,渗漏水越严重;随着离掌子面距离的增加,初期支护渗水方式经过以下变化过程:股状(或线状)渗水线状(或点状)渗水湿润干硬。 服务隧道初期支护渗漏水有着明显的时间特征,随着隧道施工,掌子面前移,地下水位降低,衬砌渗水量逐渐减少。同一断面初期支护渗漏水随时间增加,多经过以下过程:股状(或线状)渗水线状(或点状)渗水湿润干硬。
20、2) 主隧道(1) 主隧道初期支护开裂主隧道由于洞径较大,且开挖工序复杂,以及施工工艺不足,初期支护开裂情况比较多,裂缝分布有以下规律。 由于进口段围岩软弱,施工经验缺乏,初期支护总体上开裂严重; 翔安端陆域及浅滩过渡带开挖方法全部采用CRD法,在CRD工法中1部裂缝最多,同一断面3部裂缝相对较少,2部几乎没有出现开裂情况,而4部出现开裂很少,多为整环闭合不及时造成的初期支护局部突起型裂缝和混凝土剥落; 在钢支撑接头处易出现开裂现象,特别是纵向裂缝。 在初期支护钢拱架两侧与喷射混凝土连接处易出现环向裂缝,且一旦出现开裂,一般裂缝较长,多延伸至拱顶。 初期支护与临时仰拱结合处易出现斜向和纵向开裂
21、现象,尤其是围岩软弱地段。 在不良地质段、大变形地段易产生开裂,且裂缝有多条,多为环向、斜向以及纵向裂缝同时出现。 拱顶多为环向裂缝,斜裂缝多出现在CRD1部拱腰。 发生过坍塌等事故地段,初期支护开裂严重,大量的环向、斜向、纵向裂缝会同时出现,且裂缝一般较长、较宽。(2) 主隧道初期支护渗漏水 初期支护开裂多伴随着渗漏水。 地质条件富水段,初期支护渗水严重,多以线状出水为主。 渗漏水情况受水文地质情况影响显著,对于渗水量较大的地段,初期支护没有可见裂缝也会出现渗水现象,初期支护开裂后渗水量加大。 渗漏水情况受水压大小影响很大,CRD1、3部初期支护多为伴随着裂缝的渗漏水;而由于水压较大,CRD
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