公路隧道常见质量问题.ppt

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1、公路隧道常见质量问题,公路隧道施工常见的质量问题,1、概述2、隧道施工技术特点3、新奥法基本概念4、常见病例介绍,概述,第一部分,从上个世纪80年代我国修建高速公路以来，高速公路迅速发展，公路隧道也孕育而生，在我国大陆，截至2006年底，全国公路总里程达345.70万公里，高速公路4.53万公里，一级公路4.53万公里，其他公路336.63万公里。全国公路隧道达3788座、1841.8公里（单洞），其中特长隧道49处、191.8公里（单洞）。其它隧道情况分别为：长隧道444处、723.2公里（单洞），中隧道577处、4094公里（单洞），短隧道271.8处、517.5公里（单洞）。（06年底）

2、,1、我国公路隧道现有规模,1、我国公路隧道现有规模,公路正持续不断地向山区、向水下延伸，公路隧道建设的增长量达每年100余公里。隧道长度由过去的3公里发展到现在的7、8公里甚至18公里的超特长隧道。从隧道的形式上看，从过去的两车道隧道到今天的三车道隧道、四车道隧道、连拱隧道、小间距隧道、分岔隧道。现在，公路隧道的建设、防灾、监控、养护等技术已取得丰硕成果。公路隧道建设还将持续高速发展。,我国地域自然条件差异较大,隧道穿越山体的工程地质及水文地质条件复杂多变，隧道受设计与施工技术条件的限制，从已建成的公路隧道看，渗漏水、衬砌开裂、拱背空洞、衬砌厚度不够、混凝土强度劣化、路面开裂、路面冒水等现象

3、严重。我国目前很多公路隧道处于病害发育的亚健康状态，有些隧道已经进入到养护维修期，,2、我国公路隧道病害现状,衬砌开裂,渗 漏 水,渗 漏 水,渗 漏 水,渗 漏 水,混凝土劣化,路面开裂,路面冒水,路面隆起,衬砌背后空洞,衬砌厚度不够,衬砌掉块,隧道施工技术特点,第二部分,1、隧道施工技术特点,1)隧道施工是在有原始应力场的介质内构筑结构，即:“先有荷载，后有结构”。2)隧道工程的结构的受力是不确定的。3)隧道开挖方法、支护时间、支护刚度对结构受力影响很大。4)设计是以工程类比为主、计算为辅，实行动态设计。5)隧道施工环境恶劣，能见度差、空气质量差、噪音大。影响工人的工作情绪和技能发挥。6)

4、地下水排水困难、泥浆难以清除，影响结构质量,1、隧道施工技术特点,7）隧道不可预见的因素较多。8)施工作业空间小，各工序干扰大。9)施工工人技术水平普遍低。10)各工序检查手段落后，有些还没有有效的检测 手段；11)隧道工程大部分是隐密工程，只有一个可视 面，工程隐患难以发现。12)工程质量难以通过表面观察进行评价，表面显示出来的问题，难以判断问题的实质。,第三部分,新 奥 法,三、新 奥 法,1、新奥法的基本概念 2、新奥法的力学特征 3、新奥法的设计原则 4、新奥法及其技术特点5、新奥法与喷锚支护的关系6、喷射混凝土的作用机理7、锚杆的作用机理8、隧道施工顺序和要求,1、新奥法的基本概念,

5、新奥法是由奥地利的一位地质专家在50年代总结了前人的经验后所提出来的一套隧道设计、施工技术。是新奥地利隧道施工方法的简称,它的英文名字是(New Austrian TunnelingMethod),简写（NATM）新奥法不是能用一句话能回答的，他是一种设计施工思想、一套方法。,1、新奥法的基本概念,新奥法的核心是：最大限度地利用和发挥围岩的自承能力，围岩不仅仅是荷载也是结构的一部分,而且是结构的主要部分。在整个工程的设计、施工过程中，以利用和发挥围岩的自承能力为基本出发点，采取各种工程措施，使围岩成为隧道承载体系的一部分。,1、新奥法的基本概念,新奥法，是应用岩体力学理论，以维护和利用围岩的自

6、稳能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时地进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分，并通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工的方法。,2、新奥法的力学特征,围岩的力学特征，根据岩体力学理论,芬纳公式（Fenner）,2、新奥法的力学特征,圆形洞室计算简图,2、新奥法的力学特征,围岩位移及支护抗力特征曲线,2、新奥法的力学特征,通过上面分析我们可以认识到：1）围岩所需的支护抗力是变化的,他与岩体本身性质、结构刚度和支护时间有关；2）隧道围岩变形是岩体内能量的释放过程。要允许围岩产生一定变形，释放一定能量。3）隧道围岩壁面的变形速度是判断（内空变位量的大小、变

7、化速率）洞室能否稳定重要指标。,2、新奥法的力学特征,实际施工中，很多时要分几次施作初期支护，是因为洞室开挖后，要及时进行初期支护，封闭围岩，但刚度不能太大，要让围岩在有控制的条件下变形。通过对围岩变形的监测，掌握洞室周边位移、支护变形情况，观察位移和变形是趋于稳定还是在发展，来决定下一步的处理措施，进行第二次、第三次初期支护、决定二次衬砌施作时间。若围岩变形没有趋于稳定的迹象，应加强初期支护，或提早施作二次衬砌。,3、新奥法的原则,1）最大限度地利用和发挥围岩的自承能力2）隧道的支护结构，是要解决如何有效地控制变形问题。3）要允许围岩有一定的变形（也包括结构的变形），不要试图阻止围变形，使支

8、护承受过大压力；要限制围岩变形，要防止围岩过大变形，发生垮塌。,3、新奥法的原则,4）应在适宜的时机，构筑适宜的支护结 构，避免在围岩中出现不利的应力状态。5）要早支护、柔支护，不能顶着干！6）要求支护结构与围岩尽早地密贴，共同 工作。,3、新奥法的设计原则,7）通过现场监控量测，掌握围岩应力状态和围岩、支护变形发展趋势，及时调整支护参数，力求获得最适宜的支护结构。8）根据隧道围岩力学概念和原则，进行隧道的设计和施工，有效地、充分地利用围岩天然的自承能力，保证隧道结构安全、节省工程费用。,4、新奥法技术特点,1）要求采用光面爆破（开挖面平顺）断面轮廓尽量圆顺，避免应力集中2）初期支护及时施作、

9、紧贴围岩、及早闭合3）开展现场监控量测工作4）根据现场量测确认和修改支护参数，调整施工方法。,4、新奥法技术特点,5）动态设计与施工6）考虑预留变形量7）强调施工方法与施工顺序8）“理论导向、测试定量、经验判断”。,5、新奥法与喷锚支护的关系,1）喷锚支护不是新奥法。2）喷锚支护是目前最简便、最经济、最有效的快速柔性支护结构、是利用和发挥围岩的自承能力最主要的、最有效的支护手段 3）喷锚支护是一种加固围岩、抑制围岩变形、利用和发挥围岩自承能力的衬砌形式，具有支护及时、柔性、紧贴围岩、与围岩共同变形等特点，,6、喷射混凝土的作用机理,1）特点：a)喷射混凝土支护、施作速度快、早期强度高、密实度好

10、、与隧道围岩紧密粘结的突出优点。b)隧道开挖后及时施作喷混凝土支护，可以起到封闭岩面、填充坑凹及裂隙、防止风化松动、维护和提高围岩的整体性、帮助围岩发挥自身的结构作用、调整围岩应力分布，防止应力集中，控制围岩变形，防止掉块、坍塌作用。,6、喷射混凝土的作用机理 2）喷锚支护的作用,增加了围岩切向方向的约束力，使围岩与喷层共同作用。,a.粘接作用,6、喷射混凝土的作用机理,b.弯曲压缩作用 由于向内产生径向变位受到弯曲压缩，对围岩施加了径向约束力。,2）喷锚支护的作用,6、喷射混凝土的作用机理,2）喷锚支护的作用,c.抗剪切作用,6、喷射混凝土的作用机理,d.楔效应，嵌入岩缝。e.减少局部集中应

11、力。f.防止发生风化。,2）喷锚支护的作用,7、喷射混凝土的质量检查,1）喷射混凝土强度；2）喷射混凝土厚度；3）喷射混凝土背后空洞、与围岩的密贴情 况。4）喷射混凝土与围岩的粘结力；,8、锚杆的作用机理,锚杆是一种锚固在岩体内部的杆状体，是通过锚入岩体内部的锚杆，与岩体融为一体，利用锚杆的悬吊作用、组合拱作用、缝缀作用、挤压作用，将围岩中的节理、裂隙窜为一体，约束围岩内部和周边变位，达到改善围岩的受力状态，实现加固围岩、维护隧道稳定的作用。在软弱围岩中起到改善其物理力学性能的作用。,8、锚杆的作用机理,1）悬吊作用,把可能掉下来的岩块固定起来,8、锚杆的作用机理,2）组合梁作用 把岩体叠合组

12、成组合梁（锚杆群）,8、锚杆的作用机理,3）缝缀作用增加整体性（即增加裂缝之间的摩擦力）,8、锚杆的作用机理,4）内压作用 向围岩施加经向的约束压应力,9、锚杆的质量检查,1）锚杆有效锚固深度；（锚杆杆体材料、锚杆杆体长度、锚固砂浆强度、锚固砂浆饱满度）2）锚杆间距，锚杆打设方向。,10、钢筋网支护,钢筋网是被包裹在喷混凝土内，与喷混凝土一起工作，钢筋网的作用，是提高喷混凝土抗裂性能、提高喷混凝土抗剪强度和韧性。帮助喷混凝土更好地发挥柔性支护特性。,新 奥 法,11、钢筋网支护检查,1）钢筋直径（符合设计要求）；2）钢筋网间距（符合设计要求）；3）钢筋网钢筋的搭接长度（是30倍钢筋直径或一个网

13、格尺寸）；4）钢筋网距岩面的距离（不大于3cm）。,12、钢架支护,钢架支护能快速发挥较强的支护能力，在喷混凝土、锚杆强度出现强度之前，约束围岩的位移，承受大部分的荷载。控制围岩变形和松弛的发展。钢架支护被喷混凝土包裹后发挥整体受力效果。,13、钢架支护检查,1）钢架截面高度或型钢型号2）钢架主钢筋和腹筋直径3）钢架几何尺寸4）钢架焊接5）钢架连接板6）安装间距7）垂直度（小于2o）,14、二次模注混凝土衬砌,1）二次模注混凝土衬砌是刚性衬砌，具有较 高的承载能力，是主要的永久支护结构和 维护结构。2）二次模注混凝土衬砌包括拱、墙和仰拱。一般情况下是等截面、特殊情况下采用 变截面,初期支护,锚

14、杆,二次衬砌,仰拱衬砌,仰拱填充,14、二次模注混凝土衬砌,3）二次模注混凝土衬砌施作时间 a 围岩及初期支护变形基本稳定以后施作，是很理想的情况。这时二次衬砌基本不受力。b 浅埋段、塌方段、土层围岩及软弱围岩段等，初期支护及围岩变形不能稳定或稳定时间较长（1530天），除加强初期支护外，应提前施作二次衬砌；,14、二次模注混凝土衬砌,d 膨胀性围岩、高地应力地段:不能过早施作二次衬砌；应让地应力充分释放。e 多数情况下，二次衬砌距掌子面的距离不超过150m为好。,14、二次模注混凝土衬砌,4）二次模注混凝土衬砌检查：a 事前检查（影响混凝土的厚度和结构）：开挖净空检查、防水板松紧检查；b 浇筑质量检查：背后空洞检查、振捣密实度检查、拱顶空洞检查、超挖回填检查。,15、隧道支护施工顺序,顺序1：初喷（4cm）打锚杆 挂钢筋网 复喷（1-3次达到设计厚度）二次衬砌,