隧道施工常见问题原因分析及处理措施

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与不密实
㈠原因分析:
1、Ⅱ、Ⅲ级围岩光爆效果差,造成隧道开挖轮廓凹凸不平,有棱角
⑴光爆设计不合理(孔网参数、装药结构、起爆网络等)。

⑵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)。

⑶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。

⑷在开挖断面的下部位置,由于作业空间的限制与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与周边眼的间距。

⑸在周边眼施工放样时,放样精度不满足要求。

2、人为原因:
⑴Ⅱ、Ⅲ级围岩初期支护砼厚度不足,喷射砼时未把凹凸面喷平,平整未达到规范要求。

⑵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。

⑶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。

⑷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。

⑸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。

⑹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成漏斗,造成二衬脱空。

3、技术原因:
⑴砼的收缩徐变,导致空隙。

⑵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。

⑶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。

㈡处理措施
1、加强Ⅱ、Ⅲ级围岩光爆控制,提高光爆效果与基岩面平整度。

⑴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):
⑵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。

⑶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。

⑷采用不耦合装药结构,通过空气的缓冲作用减轻震动与保护岩体。

⑸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,具体做法就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,其次就是加强掏槽,增大内圈眼至周边眼的段间隔时间,跳1～2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。

最后就是加强孔口填塞质量,使用高质量炮泥堵塞。

⑹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。

⑺加强对工人的培训,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,其她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。

⑻根据现场实际地质情况,动态调整爆破参数,尤其就是孔网参数的确定与药量控制,更好的对超欠挖加以控制。

⑼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、1m2)欠挖不大于5cm。

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。

⑴以雷达监测数据为依据,明确需注浆回填加固的范围与数量。

根据现场实际情况选定合适的注浆方案。

①对于脱空高度小于10cm,一般采用φ42mm注浆管压注纯水泥浆处理,水灰比为0、5:1;
②对于脱空高度为10～15cm,采用φ42mm注浆管压注水泥砂浆处理,水泥砂浆具有良好的流动性;
③对于脱空高度大于15cm,采用φ150mm钢管接砼输送泵直接泵送砼。

砼要具有良好的与易性与流动性。

坍落度控制在15～20cm,碎石最大粒径小于1cm。

⑵施工过程中注意事项:
①钻孔预埋注浆管时,管口距围岩要预留5～10cm空隙,以便浆液能顺利流出。

②注浆管要用钢板与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。

③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。

④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与二衬厚度不足范围过大的现象,要分析原因。

并对此类工程要坚决拆除返工。

㈢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(Ⅱ级围岩) 表1
说明:此数量表中数据为全断面爆破开挖炮眼数量。

Ⅱ级围岩Ⅱa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
15 193
51
357
9
1315
17
光面爆破参数统计(Ⅲ级围岩)表2
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：本图尺寸除注明外均以厘米计。

Ⅲ级围岩Ⅲa型全断面爆破开挖炮眼布置图
1
3
7
9
11
13
15
1
3
13
17
光面爆破参数统计(Ⅲ级围岩) 表3
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
3
7
9
11
13
15
1
1
Ⅲ级围岩Ⅲb型全断面爆破开挖炮眼布置图
111317
光面爆破参数统计(Ⅲ级围岩) 表4
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。

Ⅲ级围岩Ⅲa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。

91
3
1
3
7
11
13
Ⅲ级围岩Ⅲb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。

91
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 ㈠原因分析: 1、排水管
⑴纵向排水管接侧沟处的泄水管在浇筑砼前,未固定牢固。

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。

⑵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。

⑶由于在制作与安装纵向排水管时,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
⑴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。

⑵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
⑴在准备铺设防水板前,未对隧道不平整基面进行有效处理;
⑵铺挂土工布时,用于固定土工布的射钉与热熔衬垫数量不足,特别就是Ⅱ、Ⅲ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。

⑶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:
⑴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。

⑵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。

⑶止水带未按要求进行焊接,相邻止水带接头搭接长度不足。

㈡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,确保初支基面平整。

2、排水管
⑴纵向排水管安装前,按设计尺寸划线,使其位置准确合理;
⑵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。

⑶纵、环向排水管在浇筑砼前,向管口塞堵土工布或其她软质材料进行保护,保证砼浇筑后管口不被堵塞。

⑷在制作与安装纵向排水管时,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。

⑸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
⑴二衬环向止水带的安装
沿隧道衬砌厚度的中心线每隔0、5m在档头板上钻φ12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。

②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)。

Ｂ、止水带对称安装,伸入模内与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,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。

⑵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。

⑶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
⑴防水板铺设
①铺设前,对围岩基面进行处理,使其平整度满足要求。

②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、5～0、8m;边墙0、8～1、0m;底部1、0～1、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。

土工布幅间搭接宽度≮5cm。

③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1～2m的距离。

阳角与阴角处应平展闭合、平顺焊接。

④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。

⑵注意事项:
①焊缝若有漏焊、假焊应予以补焊;若有烤焦、焊焦处以及外露的固定点,必须用塑料片焊接覆盖。

②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。

③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
⑴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。

⑵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
㈠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:⑴干缩裂纹;⑵温度裂纹;⑶外荷载作用产生的变形裂纹;⑷施工缝不当处理引起的接茬缝等。

2、裂纹的成因
⑴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产生变形,由于受到围岩与模板的双重约束,变形产生应力,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,外加剂的品种与掺量。

⑵温度裂纹:水泥在水化过程中要产生大量的热量,在砼内部与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。

⑶荷载变形裂纹:
①如仰拱与边墙基础下的虚碴未清理干净、仰拱下初期支护砼不就是采用喷射工艺而就是采用浇筑的方式、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;
②衬砌模板台车与挡头板固定不牢固、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。

⑷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)。

㈡处理措施
1、准备工作
⑴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。

⑵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(邻苯二甲酸二丁脂)、稀释剂(丙酮)、水泥、细砂。

⑶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
⑴处理措施
①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Φ5mm铜管)。

压浆器与压浆嘴采用软胶管联结,并设铜质闸阀。

②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、5～2、5cm,槽深1、0～1、5cm;最后用棉纱蘸丙酮将槽面擦拭干净,槽内抹入环氧树脂膏,与其周围的衬砌砼表面平齐。

③压浆:将配制好的环氧树脂膏,采用压浆器对裂缝进行压浆。

⑵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。

⑴选用合适的水泥,这就是因为高强度水泥其砼的早期弹性模量高,在一定的温度变化与干缩变形下,会产生较高的应力。

⑵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与正确的水泥、水的用量。

⑶严格控制骨料粒径的大小及其级配与细骨料的含泥量。

⑷通过试验确定外加剂的类型、掺量。

⑸通过质检工程师与监理工程师的层层把关,加强仰拱与边墙基础下的虚碴未清理干净、仰拱下初期支护砼不就是采用喷射工艺而就是采用浇筑的方式、围岩变形未稳定就浇筑二衬砼、二衬纵向钢筋未通长焊接
成型等管理工作。

⑹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与验
收标准,确定衬砌拆模时间,避免较大的撞击。

⑺加强衬砌砼的养生工作,尤其就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。

⑻对设计为素砼的地段,在边墙部位增设衬砌钢筋骨架。

⑼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与提高,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 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。