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1、1 隧道施工中常见问题原因分析及处理预防措施 问题一:二衬拱顶、拱腰个别地方存在空洞和不密实 原因分析: 1、级围岩光爆效果差,造成隧道开挖轮廓凹凸不平,有棱角 光爆设计不合理(孔网参数、装药结构、起爆网络等)。 火工品的性能不稳定(炸药的爆速、非电毫秒雷管延期时间的精 确性、火工品的可靠性) 。 钻爆时施工班组存在偷工行为,未按要求炮眼间距、数量布置炮 眼。 在开挖断面的下部位置,由于作业空间的限制和操作人员的操作 水平的问题。在钻眼时,未能较好的控制钻杆的角度和周边眼的间距。 在周边眼施工放样时,放样精度不满足要求。 2、人为原因: 、级围岩初期支护砼厚度不足,喷射砼时未把凹凸面喷平,平
2、整未达到规范要求。 防水板铺设时未预留好足够的松铺系数,导致砼浇筑完毕后防水 板未与初支面密贴。 在砼浇筑到拱顶位置时,未及时的调整砼的坍落度,导致拱顶未 被砼充填密实。 在砼浇筑到拱顶位置时出现堵管现象,现场人员在未仔细分析原 因的情况下就主观地认为已经管满,停止砼泵送造成二衬厚度不足,出 现脱空现象。 在浇筑二衬砼时,施工作业班组主观上存在偷工减料行为,表现 为衬砌厚度不足,注浆不满、不实等现象;现场管理人员在砼最后补方 时,向拌合站提供的补方数量不准确,造成拌合站停止砼搅拌,实际二 衬砼在未注满的情况下停止,造成二衬脱空。 在二衬砼未初凝前急于拆管,造成未自稳的砼掉在自重的作用下 下落形
3、成漏斗,造成二衬脱空。 3、技术原因: 砼的收缩徐变,导致空隙。 2 砼施工配合比水灰比偏大、坍落度大、砼振捣不密实,砼自重下 沉。 用输送泵输送砼时,拱顶的砼在输送过程中把部分空气密闲在狭 小空间内无法排出,造成空隙。 处理措施 1、加强、级围岩光爆控制,提高光爆效果和基岩面平整度。 针对不同围岩、不同的开挖断面、有无仰拱三种情况重新进行光 爆设计,其设计参数见(表1表 5 及附图) : 提高轮廓线放样精度,周边轮廓线的放样允许误差控制为2cm。 掏槽眼采用高爆速、高猛速、高密度的炸药;周边眼采用低爆速、 低猛度、低密度、传爆性能好、爆炸威力大的炸药。 采用不耦合装药结构,通过空气的缓冲作用
4、减轻震动和保护岩体。 根据地质条件选择合理的爆破参数。在施工中,首先调整周边眼 的药量,并对炮眼装药结构进行调整,具体做法是将周边眼炸药均匀的 绑扎在导爆索上,使炸药能量更加均布于炮孔壁上,必要时增打导向孔 以减轻爆破对围岩的扰动,其次是加强掏槽,增大内圈眼至周边眼的段 间隔时间,跳 12 段分别使用毫秒雷管,以减轻爆破时围岩对周边孔的 夹制作用及破坏, 确保周边眼采用通段雷管同时起爆 (采用导爆索连接), 提高爆破效果。最后是加强孔口填塞质量,使用高质量炮泥堵塞。 提高钻孔精度及炮孔成孔质量。光爆效果好坏,超欠挖多少均与 周边钻孔成孔质量有密切关系。在钻凿周边眼时,要尽量控制好外插角。 加强
5、对工人的培训,增强工人责任心,钻凿周边眼时,选择经验 丰富的钻工作为领钻员,让其先钻凿一拱顶周边眼,插入钢钎,其他钻 工依据此作为引导,平行于钢钎进行钻凿,以控制好钻孔角度。 根据现场实际地质情况,动态调整爆破参数,尤其是孔网参数的 确定和药量控制,更好的对超欠挖加以控制。 隧道开挖前,分部主管技术员根据现场围岩情况制定光面爆破参 数报监理审批后交作业人员执行,在整个钻眼、装药过程技术员要全程 监控,每一循环进尺不宜超过3.5 米。 2、对于初期支护表面不平整的情况,采取喷射砼补喷平整,必要时 打设锚杆并挂网喷砼。使其岩石个别突出部分(每1m2不大于 0.1m 2) 3 欠挖不大于 5cm。
6、3、在二衬砼浇筑到拱顶位置时,及时的调整砼的坍落度,使拱顶完 全被砼充填密实。 4、采用有效措施提高施工作业人员及现场管理人员的责任心、质量 意识:补方准确、砼初凝后拆管等; 5、对已形成二衬后脱空现象的处理: 对于拱顶部位二衬脱空:采用拱顶预留注浆孔进行注浆回填;对拱 腰及边墙处二衬脱空:采用钻孔后注浆回填。 以雷达监测数据为依据,明确需注浆回填加固的范围和数量。根 据现场实际情况选定合适的注浆方案。 对于脱空高度小于10cm ,一般采用42mm 注浆管压注纯水泥浆 处理,水灰比为0.5:1; 对于脱空高度为1015cm,采用42mm 注浆管压注水泥砂浆处 理,水泥砂浆具有良好的流动性; 对
7、于脱空高度大于15cm ,采用150mm 钢管接砼输送泵直接泵 送砼。砼要具有良好的和易性和流动性。坍落度控制在 1520cm,碎石 最大粒径小于 1cm。 施工过程中注意事项: 钻孔预埋注浆管时,管口距围岩要预留510cm 空隙,以便浆液 能顺利流出。 注浆管要用钢板和膨胀螺栓与既有衬砌固结,最后通过法兰盘连 接注浆管或注浆泵进行注浆或泵送砼。 注浆速度不能过快,当出现较大压力时可暂停10 分钟左右,使浆 液顺利扩散。 注浆完成后不要急于拆除法兰盘,待浆液有一定的自稳能力后再 拆并及时封堵注浆口。 6、返工处理情况 对于二衬砼标号低于设计标准、二衬厚度低于验收标准和二衬厚度 不足范围过大的现
8、象,要分析原因。并对此类工程要坚决拆除返工。 二衬背后脱空的预防措施 1、严格执行“三检制度”,严把工序质量关,上道工序不合格严禁下 4 道工序施工。 2、加强光面爆破控制,提高基岩平整度。 3、加强施工过程控制,对初支平整度不满足要求的不予验收,直至 补喷合格后才允许进行下道工序施工,确保初支基面平整。 4、加强二衬砼振捣质量。 5、加强各工序作业人员的质量意识教育,掌握每道工序的质量标 准。 6、加强技术管理人员的责任心教育,把好每道工序质量。 光面爆破参数统计(级围岩)表 1 序号 围岩 类别 参数名称 炮眼类别备注 掏槽眼掘进眼辅助眼周边眼底眼 1 花岗岩 (级) 钻孔深度( m )4
9、.5 3.7 4.3 3.5 4.7 2 炮眼间距( m )0.25 0.8 0.8 0.5 0.65 3 炮孔个数(个)14 10 118 60 20 4 装填系数( % )80 80 70 60 80 5 光爆层厚度( m )0.55 6 周边眼线装药密度 (Kg*m -1 ) 0.25 7 炸药单耗( Kg*m -3 )1 1 凝灰岩 (级) 钻孔深度( m )4.3 3.8 4.3 3.5 4.5 2 炮眼间距( m )0.3 0.8 0.8 0.55 0.65 3 炮孔个数(个)14 10 118 56 20 4 装填系数( % )80 80 70 60 80 5 光爆层厚度( m
10、)0.6 6 周边眼线装药密度 (Kg*m -1 ) 0.3 7 炸药单耗( Kg*m -3 )1 说明:此数量表中数据为全断面爆破开挖炮眼数量。 5 级围岩 a型全断面爆破开挖炮眼布置图 注:本图尺寸除注明外均以厘米计。 1 15 19 3 5 1 3 5 7 913 15 17 光面爆破参数统计(级围岩)表 2 序号 围岩类 别 参数名称 炮眼类别 备注 掏槽眼掘进眼辅助眼周边眼底眼 1 花岗岩 (级) 钻孔深度( m )4.5 3.7 4.5 3.5 4.7 2 炮眼间距( m )0.35 0.8 0.8 0.6 0.75 3 炮孔个数(个)8 10 120 42 17 4 装填系数(
11、% )80 80 70 60 80 5 光爆层厚度( m )0.6 6 周边眼线装药密度 (Kg*m -1 ) 0.3 7 炸药单耗( Kg*m -3 )0.9 1 凝灰岩 (级) 钻孔深度( m )4.3 3.8 4.3 3.5 4.5 2 炮眼间距( m )0.3 0.8 0.8 0.65 0.75 3 炮孔个数(个)8 10 116 40 17 4 装填系数( % )80 80 65 60 80 5 光爆层厚度( m )0.6 6 周边眼线装药密度 (Kg*m -1 ) 0.3 7 炸药单耗( Kg*m -3 )0.9 6 说明:此表中的数量为全断面爆破开挖炮眼布置数量(无仰拱)。 注:
12、本图尺寸除注明外均以厘米计。 级围岩 a型全断面爆破开挖炮眼布置图 1 379 11 13 15 13 13 17 光面爆破参数统计(级围岩)表 3 序号 围岩 类别 参数名称 炮眼类别备注 掏槽眼掘进眼辅助眼周边眼底眼 1 花岗岩 (级) 钻孔深度( m )4.5 3.7 4.5 3.5 4.7 2 炮眼间距( m )0.35 0.8 0.8 0.6 0.7 3 炮孔个数(个)8 10 120 42 24 4 装填系数( % )80 80 70 60 80 5 光爆层厚度( m )0.6 6 周边眼线装药密度 (Kg*m -1 ) 0.3 7 炸药单耗( Kg*m -3 )0.9 1 凝灰岩
13、 (级) 钻孔深度( m )4.3 3.8 4.3 3.5 4.5 2 炮眼间距( m )0.3 0.8 0.8 0.65 0.7 3 炮孔个数(个)8 10 116 40 24 4 装填系数( % )80 80 65 60 80 5 光爆层厚度( m )0.6 7 6 周边眼线装药密度 (Kg*m -1 ) 0.3 7 炸药单耗( Kg*m -3 )0.9 说明:此表中的数量为全断面爆破开挖炮眼布置数量(有仰拱)。 注:本图尺寸除注明外均以厘米计。 1 379 11 13 15 1 1 级围岩 b型全断面爆破开挖炮眼布置图 11 13 17 光面爆破参数统计(级围岩)表 4 序号 围岩 类别
14、 参数名称 炮眼类别备注 掏槽眼掘进眼辅助眼周边眼底眼 1 花岗岩 (级) 钻孔深度( m )4.5 3.7 4.5 3.5 4.7 2 炮眼间距( m )0.35 0.8 0.8 0.6 0.7 3 炮孔个数(个)8 10 67 32 26 4 装填系数( % )80 80 70 60 80 5 光爆层厚度( m )0.6 6 周边眼线装药密度 (Kg*m -1 ) 0.3 7 炸药单耗( Kg*m -3 )0.9 1 凝灰岩 (级) 钻孔深度( m )4.3 3.8 4.3 3.5 4.5 2 炮眼间距( m )0.3 0.8 0.8 0.65 0.7 3 炮孔个数(个)8 10 64 3
15、0 26 4 装填系数( % )80 80 65 60 80 8 5 光爆层厚度( m )0.6 6 周边眼线装药密度 (Kg*m -1 ) 0.3 7 炸药单耗( Kg*m -3 )0.9 说明:此表中的数量为台阶法施工上台阶爆破开挖炮眼布置数量。 级围岩 a型台阶法炮眼布置图(无仰拱) 注:本图尺寸除注明外均以厘米计。 9 1 3 1 3 7 11 13 9 级围岩 b型台阶法炮眼布置图(有仰拱) 注:本图尺寸除注明外均以厘米计。 9 1 3 1 3 7 11 13 问题二:无砂砼、排水盲管、土工布及防水板施工不规范 原因分析: 1、排水管 纵向排水管接侧沟处的泄水管在浇筑砼前,未固定牢固
16、。致使砼 浇筑后,泄水管在砼浇筑过程中产生位移,导致管口高底不一致或管口 高于管底现象。 纵、环向排水管在浇筑砼前,未对管口进行有效的保护,致使砼 浇筑后管口堵塞。 由于在制作和安装纵向排水管时,未精确定位,导致两相邻接侧 沟处的泄水管管口中心间距超标。 2、无砂砼排水体 未严格按无砂砼配合比进行拌制,致使拌制后的砼质量差、施作 不饱满。 10 在施作排水体时未按要求采用防水板将纵向排水管进行反包。 3、土工布及防水板铺设 在准备铺设防水板前,未对隧道不平整基面进行有效处理; 铺挂土工布时,用于固定土工布的射钉和热熔衬垫数量不足,特 别是、级围岩由于现场喷射砼的厚度薄而岩石又较坚硬,射钉很难固
17、 定在岩石上,此时作业人员为了省工,存在侥幸心理。最后导致固定防 水板的焊点密度不足,铺挂后的防水板不规范。 由于基面不平整、防水板的松铺系数不准确,导致相邻两幅防水 板铺设后,搭接处出现错位,最终致使两幅防水板间个别地方的搭接宽 度未达到设计要求。 4、止水带安装: 纵向止水带个别地方未采用固定钢筋固定或固定不牢固,导致砼 施工后止水带不顺直。 二衬环向止水带安装不规范、下板仰拱开挖时未对上板仰拱安装 的止水带进行有效保护导致破损。 止水带未按要求进行焊接,相邻止水带接头搭接长度不足。 处理措施 1、基面处理 严格施工过程控制,对初支面不平整的不予验收,直至补喷合格后 才允许下道工序的施工,
18、确保初支基面平整。 2、排水管 纵向排水管安装前,按设计尺寸划线,使其位置准确合理; 纵向排水管接侧沟处的泄水管在浇筑砼前,采用有效的加固措施 进行加固,使出水口与管底坡度符合要求。并保证泄水管在砼浇筑过程 中不产生位移,管口高底不一致或管口高于管底现象。 纵、环向排水管在浇筑砼前,向管口塞堵土工布或其他软质材料 进行保护,保证砼浇筑后管口不被堵塞。 在制作和安装纵向排水管时,按设计尺寸精确定位,保证两相邻 接侧沟处的泄水管管口中心间距符合要求。 连接纵向排水管与接侧沟的泄水管的135的弯头,必须采用胶带 包扎。 3、止水带 二衬环向止水带的安装 11 沿隧道衬砌厚度的中心线每隔0.5m 在档
19、头板上钻12 的钢筋孔。将 制成的钢筋卡,由内侧向外侧穿过档头板,内侧卡进止水带一半,另一 半止水带平靠在挡头板上。待砼凝固后拆除挡头板,将止水带拉直,然 后弯钢筋卡紧止水带。 注意事项: A、按断面环向长度截取止水带,使每条施工缝用一整条止水带,尽 量不采取搭接,除材料长度原因只允许有左右两侧边基上部两个接头(搭 接长度不小于 30cm,且将搭接位置设置在大跨以下或起拱线下边墙位 置) 。 、止水带对称安装,伸入模内和外露部分宽度必须相等,并用钢 筋卡固定牢固,以保证止水带在整个浇筑过程中的位置正确。止水带处 砼表面质量应达到宽度均匀、缝身竖直、环向贯通、填塞密实,外表光 洁。 C、浇筑砼时
20、,注意在止水带附近振捣密实,但不得碰撞止水带,防 止止水带位移。 前方进行爆破作业时,对后方止水带进行有效保护,防止爆破作 业损坏已安装的止水带。 止水带按要求进行焊接,相邻止水带接头搭接长度满足要求。 4、防水板铺设及注意事项 防水板铺设 铺设前,对围岩基面进行处理,使其平整度满足要求。 首先将单幅土工布固定在预定位置,然后用专用热熔衬垫及射钉 将无纺布固定在初支面上。专用热熔衬垫及射钉按梅花型布置(拱脚线 以上间距 0.50.8m;边墙 0.81.0m;底部 1.01.5m) 。土工布铺设 要松紧适度,使之能紧贴初支面,不致因过紧被撕裂;过松,土工布褶 皱堆积形成人工蓄水点。土工布幅间搭接
21、宽度5cm。 防水板铺设:先从拱部向两侧边墙悬挂进行,下部防水板必须压 上部防水板,然后用手动电热熔接器加热。使防水板焊接在固定土工布 的专用热熔衬垫上。防水板铺设松紧适度,使之能与土工布充分结合并 紧贴在初支面上。防止过紧或过松,防水板受挤压破损或形成人工蓄水 点。防水板间搭接缝应与变形缝、施工缝等防水薄弱环节错开12m 的 距离。阳角和阴角处应平展闭合、平顺焊接。 采用自动双缝热熔焊接机对焊接进行焊接。单条焊缝的有效焊缝 12 宽度1.5cm,搭接宽度15cm,分段铺设的防水板边缘部位应预留至少 60cm 的搭接余量。 注意事项: 焊缝若有漏焊、假焊应予以补焊;若有烤焦、焊焦处以及外露的
22、固定点,必须用塑料片焊接覆盖。 焊接钢筋时在其周围用石棉水泥板进行遮挡,以免溅出火花烧坏 防水层。 灌注砼时输送泵管不得直接对着防水板,避免砼冲击防水板引起 防水板被带滑脱,防水板下滑。 5、无砂砼排水体 根据试验配合比拌制合格的砼,在施作时其饱满度、堆高等均应 符合要求。 采用土工布、防水板对排水体按要求进行包裹(方法如图)。 问题三、局部二衬砼表面出现裂纹 裂纹产生类型、原因 1、裂纹的类型 隧道衬砌砼裂纹的类型主要有:干缩裂纹; 温度裂纹; 外荷载 作用产生的变形裂纹;施工缝不当处理引起的接茬缝等。 2、裂纹的成因 干缩裂纹:砼在硬化过程中水分逐渐蒸发散失,使水泥石中的凝结 胶体干燥收缩
23、产生变形, 由于受到围岩和模板的双重约束, 变形产生应力, 13 当应力值超过砼的抗拉强度时,就会出现干缩裂纹。其影响因素主要有: 水泥品种、用量及水灰比, 骨料粒径的大小、 级配,外加剂的品种和掺量。 温度裂纹:水泥在水化过程中要产生大量的热量,在砼内部和表面 形成较大温度梯度从而产生应力,当温度应力超过砼内外的约束力时,就 会产生温度裂纹。它的产生与衬砌厚度、水泥的品种、用量有关。 荷载变形裂纹: 如仰拱和边墙基础下的虚碴未清理干净、仰拱下初期支护砼不是采 用喷射工艺而是采用浇筑的方式、围岩变形未稳定就浇筑二衬砼、二衬纵 向钢筋未通长焊接成型等。砼浇筑后,基底易产生不均匀沉降; 衬砌模板台
24、车和挡头板固定不牢固、过早脱模、或脱模时砼受到较 大的外力撞击都易产生变形裂纹。 施工缝:施工过程停电或机械故障往往会使砼的浇筑过程被迫中断 甚至严重超过砼的初凝时间,继续浇筑时,由于施工工艺的问题往往对原 浇筑砼的表面未进行凿毛处理,或处理后冲洗不干净,同时未铺设砂浆垫 层的情况下就开始在原浇筑砼表面浇筑新的砼,使得两次浇筑砼出现施工 缝(接茬缝)。 处理措施 1、准备工作 裂缝观测 在裂缝未处理前,在裂缝的两端设标志、在开裂处设砂浆饼、并设 置标点,并采用带刻度的放大镜对裂缝的发展进行观测,并做好记录。 材料准备 提前购置并准备好整治材料:环氧树脂、固化剂(乙二胺)、增塑剂 (邻苯二甲酸二
25、丁脂)、稀释剂(丙酮)、水泥、细砂。 试验研究及参数确定 在整治前,首先综合考虑裂纹宽度、施工工艺流程、隧道内环境温 (湿)度等确定合理的环氧树脂膏配合比。 2、处理措施、工艺流程 处理措施 埋设注浆管 :先用手持式电钻钻孔,然后用手锤将压浆嘴打入孔内 (压浆嘴采用长4cm 的5mm 铜管) 。压浆器与压浆嘴采用软胶管联结, 并设铜质闸阀。 封堵裂缝: 裂纹宽度小于 5mm 时,首先用干净棉纱蘸丙酮擦拭裂 14 纹表面的灰尘,然后将环氧树脂膏挤压进裂纹以封堵; 裂纹宽度大于 5mm 时,先将裂纹表面凿出梯形槽,槽宽1.52.5cm,槽深 1.01.5cm;最 后用棉纱蘸丙酮将槽面擦拭干净,槽内
26、抹入环氧树脂膏,与其周围的衬 砌砼表面平齐。 压浆:将配制好的环氧树脂膏,采用压浆器对裂缝进行压浆。 工艺流程 3、后期控制裂纹产生措施 为了避免隧道后期施工时二衬再次产生类似裂缝,我部特从原材料、 砼配合比、质检、拆模时间、养生、施工工艺等方面加强控制,以保证 二衬质量。 选用合适的水泥,这是因为高强度水泥其砼的早期弹性模量高, 在一定的温度变化和干缩变形下,会产生较高的应力。 在施作二次衬砌砼前,严格按照试验配合比进行拌制砼,并选用 合适的水灰比和正确的水泥、水的用量。 严格控制骨料粒径的大小及其级配和细骨料的含泥量。 通过试验确定外加剂的类型、掺量。 通过质检工程师和监理工程师的层层把关
27、,加强仰拱和边墙基础 下的虚碴未清理干净、仰拱下初期支护砼不是采用喷射工艺而是采用浇 筑的方式、围岩变形未稳定就浇筑二衬砼、二衬纵向钢筋未通长焊接成 施工准备 埋设注浆管 封堵裂缝 压浆处理 压浆效果检测 压浆设备清洗 配比实验 合格 不 合 格 注浆工艺流程图 15 型等管理工作。 通过同条件养护下的对比试验分析,并结合隧道施工技术指南和 验收标准,确定衬砌拆模时间,避免较大的撞击。 加强衬砌砼的养生工作,尤其是在砼最高温度峰值一般出现的砼 浇筑后的前 3d,控制砼浇筑后的内部温度与气温温差在25内。 对设计为素砼的地段,在边墙部位增设衬砌钢筋骨架。 加强施工组织,完善施工工艺,采用备用机械设备,消除砼浇筑 过程的停顿,降低其浇筑过程机械的故障率。 为了来年在隧道施工过程中以上常见问题能有较大的改善和提高, 我分部决定成立以分部经理、总工为组长,副经理为副组长,四部一室、 管点工程师及作业队队长为组员的安全质量督察小组。小组成员安排如 下: 组长:XX 副组长: XXXXXXXXXXXX 组员:XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX
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