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衬砌裂损原因分析

1.衬砌裂损常规原因调查

隧道衬砌裂损既有外力造成的原因,也有衬砌结构内部产生原因。

外因包括隧道围岩松弛、偏压、承载力不足、地层下沉、地震荷载和膨胀性土压等,内因有衬砌材料劣化、施工不当、设计缺陷等。

衬砌裂损由多方面原因共同联合并且反复作用的结果。

衬砌裂损原因如图所示。

衬砌裂损原因调查

1.1.围岩松弛引起隧道裂损

松弛地压由于围岩自然松弛,无法支持围岩自重而作用在衬砌上的荷载,是以垂直压力为主,隧道拱顶处沿纵向多产生张开性的裂纹。

围岩松弛地压在各种围岩中表现为:

在硬岩中,岩层节理面受到常年风化,结合力降低;在软岩、砂土中,因干湿和冻融反复导致围岩松弛;在软岩和粘性土中,因地下水增加使围岩粘结力降低。

1.2.偏压引起隧道裂损

隧道衬砌作用的围岩压力显著不对称导致衬砌裂损,一般多发生斜坡地形处。

洞口的偏压衬砌强度不足、填压土不足、隧道无仰拱以及地表水渗透使土压增加都会导致隧道偏压;从地质因素来说,岩堆地、崩塌地、滑坡地带、河流冲击地带、软岩、强风化地带、硬岩倾斜节理以及断层和岩石破碎带都容易产生隧道衬砌裂损;从人为因素来说,施工中崩塌处回填不足导致偏压是发生裂损的重要原因。

1.3.膨胀性土压引起隧道裂损

膨胀性土压挤压围岩使隧道净空缩小的作用于衬砌和支护结构上的土压。

主要由于风化围岩或者粘粒成份主要由强条水性矿物质组成,并且具有显著胀缩性的粘性土体积膨胀引起土压力增大。

隧道的开挖改变了隧道周边的地层应力状态,当围岩强度小于埋深压力或强度劣化显著,隧道周边的塑性区会扩大,使得作用在衬砌上的围岩压力增加。

另外隧道经过长期使用,会产生一些构造上缺陷,比如衬砌背后的空洞,也会扩大隧道的塑性区,增大膨胀土压,引起衬砌结构的裂损。

1.4.承载力不足引起隧道裂损

隧道边墙底脚承载力不足会造成隧道不均匀沉降,常见于风化变质围岩和倾斜地形的隧道,而且隧道产生的变异会进一步加速不均匀下沉。

造成承载力不足主要原因有:

土压力增加、围岩劣化、塑性区扩张到边墙底部、围岩含水量增加、寒冷地区围岩的冻结与解冻作用、边墙底部支持面积不足、基础深度不足等。

1.5.地层下沉引起隧道裂损

地层下沉大多是由于地下空洞形成,这种空洞有自然因素造成的,比如溶洞,也有人为因素造成的,比如地下采矿。

地层下沉导致隧道在纵向方向发生屈折,并产生环向裂缝。

地下空洞不仅造成隧道本身下沉,隧道周围的结构物也会受到影响。

1.6.地震引起隧道裂损

地震对围岩地质条件较差的隧道造成影响,这类围岩容易发生坡体滑动、崩塌、断层错动,且隧道本身已经发生的或潜在的缺陷会加剧隧道衬砌裂损。

地震灾害的严重程度不仅与地震规模、距震中的距离有关,而且与隧道本身的弱点密切相关。

1.7.材质劣化

材料随着时间推移,混凝土发生碳化,不仅影响混凝土的密实性,也造成钢筋腐蚀。

混凝土的水灰比和周围环境的温度对碳化速度有重要影响,水灰比越小,混凝土越密实,碳化速度越慢;而温度过高过低都会让碳化速度加快。

在寒冷地区,冻害是材质劣化的最重要的原因。

冻害发生的主要原因是混凝土中的水分冻结并伴随着体积膨胀,引起混凝土表面集料剥落,冻融反复作用导致隧道衬砌开裂。

另外,衬砌背后的地下水含有酸性成分,对衬砌具有腐蚀性。

有害的地下水使接触衬砌的内部或表面材质劣化,在钢筋混凝土结构中能使钢筋的强度降低,从而导致隧道衬砌承载能力下降,造成隧道衬砌的裂损。

1.8.施工因素

(1)施工时应处理好的施工缝、变形缝(温度缝、沉降缝),因施工质量问题没有处理好而出现裂缝,它们主要表现为平行于隧道衬砌环,产生的主要因素是施工质量与混凝土结构本身等因素。

(2)受施工技术条件限制,施工质量管理松弛和不善,混凝土材料检验不力,施工配合比控制不严,水灰比过大,混凝土捣实质量不佳,拱部浇注间歇施工形成水平工作缝,混凝土模板不平等因素,修成的隧道衬砌在施工缝处产生裂缝,以及衬砌混凝土表面产生蜂窝麻面等衬砌质量不良,降低承载能力。

(3)施工测量放线发生差错、欠挖、模板拱架支撑变形、塌方等原因,造成局部衬砌厚度偏薄或衬砌结构受力不对称,降低了衬砌承载能力。

(4)由于施工方法和施工组织不当,在施工过程中各工序紧跟不上不能及时成环,如落中槽挖马口时拱部衬砌悬空段过长、支撑段长度过短,支撑的稳固条件和强度不足,都会造成不均匀沉降和拱脚内移,常在拱顶和拱腰处出现裂缝。

(5)模筑混凝土衬砌拱背部位常出现拱顶衬砌与围岩不密贴的空隙,不及时回填密实,就形成拱腰承受围岩较大荷载,拱顶在一定范围存在空载,从而形成对拱部衬砌不利的“马鞍型”受力状态,正是导致拱腰内移张裂、相应拱顶上移、内缘受挤压等常见病害产生的荷载条件。

1.9.设计因素

隧道设计时,因围岩级别划分不准、衬砌类型选择不当,造成衬砌结构与围岩实际荷载不相适应而引起衬砌裂缝病害。

隧道穿过偏压地段、断层破碎带、褶皱区等局部围岩松散压力或结构力较大的地段,衬砌结构没有相应地采取加强措施。

2.隧道衬砌裂损常规整治方法

一般来说,隧道衬砌的裂损,多为年久劣化并与漏水有关、此外,有围岩松弛、偏压、膨胀性土压、地震等外因也起一定作用。

作为内因,混凝土的水泥用量不够、施工缝填充不良等材质问题、碱性反应等也将促进劣化。

在衬砌的裂损调查中,关于裂损的原因、裂损的范围,都要正确地了解。

这对选择合适的处置方法是很重要的。

对裂损衬砌的整治,需正确地掌握裂损原因及其程度、范围,并考虑措施的效果、施工性等,安全而经济地进行。

在整治裂损衬砌时,首先要选定与裂损程度和原因相适应的整治措施,其次要考虑劣化部位、衬砌块体的掉落、限界的余裕量等。

此外,对渗漏水、腐蚀等病害,一并综合进行整治,贯彻彻底整治的原则。

如何选用整治方法,要考虑衬砌裂损原因、裂损程度、隧道净空、对运营干扰限度(封锁时间)、整治费用等因素,现在,国内外对隧道衬砌病害的加固方法有很多,但由于受到净空以及运营条件的限制,因此在不同阶段、不同隧道、不同地质条件、不同的病害形式、不同应力场所采取的加固方法都是不同的。

目前,隧道维护加固方法主要有嵌缝法、开裂压注法、防护板补强法、金属网补强法、内衬补强法、拱架补强法、内表面补强法、局部改建及改建。

2.1.表面清扫、凿除及开裂压注

一、表面清扫

衬砌表面被各种附着物污染时,需要进行清扫。

表面清扫也适用于其他对策的前处理。

表面清扫是当衬砌表面被煤烟、游离石灰、晶花、霉菌、油脂等附着物污染时,清除这些污染物的方法。

表面清扫作为其他对策的前处理也是必须进行的作业。

特别是在内表面补强,部分改建中,为了既有衬砌和补修材料确实地附着,要特别仔细地进行表面清扫。

表面清扫作为补修方法的前处理作业,必然与凿除劣化部分作业同时进行,尤其是进行嵌缝、喷锚加固和局部改建时,务必使补修材料与既有衬砌确实附着。

该项工作要特别精心地进行。

在表面清扫中应注意以下事项:

·用目视检查等,事先掌握附着物的种类、范围、深度、衬砌的劣化状况等;

·除去煤烟、游离石灰、晶花等;煤烟、游离石灰等的清除,视工地的状况可采用喷砂器、射水、压缩空气、钢丝刷等进行;劣化部分要敲落;

·清除霉菌时,要作为产业废弃物处理,废弃时要注意。

视需要对局部劣化部分加以凿除。

劣化部分范围很大、局部劣化显著时,要研究采用其他方法的必要性。

霉菌、污泥作为产业废弃物处理时要注意:

用药品清除的方法正在开发,日本东北新干线有些隧道已实证其效果;但经济性还有些问题。

尚不能实用化。

二、凿除

凿除适用于衬砌块有掉落的可能和衬砌表面局部劣化的场合,或其他对策的前处理时采用。

进行凿落时,应根据状况用补修材料修复断面。

当修内衬而富余量不够时,衬砌不受地压的情况下,亦可在其范围内加以凿除。

设计、施工上的注意事项:

施工前,应用目视检查、打击声检查,确实地掌握衬砌的劣化状况。

劣化和剥落显著、凿除可能损害衬砌功能时,应研究采用其他方法。

凿除作业:

·视当地的情况用喷砂器、高压射水、压缩空气、电动锤、锤、钢凿刀等,力求将劣化部分完全除去。

·由于凿除,衬砌内面形状变为极端凹凸,对衬砌的有效厚度有所妨碍时,要视衬砌的材质、妨碍的范围、厚度等对断面加以修复。

此外。

当其范围很大时要研究同时采用其他方法的必要。

·视当地的状况,凿除不适当的地点(例如锚杆附近、把衬砌凿除会形成力学上的不稳定地点)应研究采用防护板等方法。

凿除后,劣化部分是否完全除去,应用打击声检查确认。

断面修复。

三、开裂压注

开裂压注适用于有可能块状化的开裂地点。

一般来说,开裂压注是向开裂处压注注浆材料,使因开裂而降低的刚性得到某种程度恢复。

在素混凝土衬砌的场合,即使发生开裂通常认为结构体也是十分安全的。

因此,开裂压注的目的是用压注注浆材料确保衬砌的一体性。

要注意这与钢筋混凝土结构的目的是不同的。

1、开裂压注的方法

(1)手动式压注方法

手动式压注方法是在开裂处安设压注管,采用泵进行压注。

该方法比较简单,但掌握压注量比较困难。

(2)自动式压注方法

自动式压注方法是利用橡胶、弹簧、空气压力等,用一定压力(低压)把树脂压入。

该方法能够压注微细的开裂(例如0.02mm),压注量的管理是通过压注器具进行的,比较容易。

(3)机械式压注方法

机械式压注方法是在开裂处安设压注管,用自动混合机进行压注。

因为是机械压注,能够采用比较高的压注压力,但掌握压注量也比较困难,而且压注材料易于泄漏。

(4)其他方法

把压注材料按配比进行混合搅拌,并充填到压注机具中(自动压注的场合),进行压注。

2、施工步骤

一般来说,开裂压注的施工步骤如下:

(1)沿开裂5m左右的宽度,用器具把灰尘等除去;

(2)将压注管安设在开裂部位的中心;

(3)开裂部位安设板材并进行养生;

(4)把压注材料按配比进行混合搅拌并充填到压注机具中(自动压注的场合),进行压注;

(5)进行养生;

(6)拆除压注机具、压注管等,并整平表面。

(7)低压自动压注方法,一般压注压力约40MPa,一次压注量约40-60

3、注意事项

在设计、施工上应注意以下事项:

·注浆材料一般有无机和有机两种,各有特色。

游离石灰和钢筋混凝土衬砌出现锈迹的地点,也可能出现附着不良的情况,要加以注意。

施工时,也可能从背后流出,要对压注压力和压注量进行充分的管理。

·有机系注浆材料从与混凝土的附着性和耐碱性来看,环氧树脂、聚脂树脂是比较好的。

同时也能够压注到微细的开裂中,但要注意根据衬砌表面的干湿状态选择注浆材料。

·无机系注浆材料,因为粘度低,用低压力进行压注,即可能获得所要求的附着力。

2.2.防护板补强法

防护板适用于开裂处和部分混凝土施工缝处,适用于由于局部的材料劣化,在比较狭小的范围内衬砌块有可能掉落的场合或设置拱架或内衬净空没有富裕的场合。

防护板是在比较狭小的范围的衬砌表面用锚栓等固定L型钢、平钢和钢板等以防止剥落的方法。

由于与既有衬砌一体化,而在某种程度上使衬砌的承载力得到加强。

一般用于紧急补强和补修。

防护板的施工例和施工状况示于图1-1和图1-2。

图1-1防护板的施工例(断面修复+防护板+锚杆)

图1-2防护板的施工状况(L型钢+锚栓)

采用L型钢时,要充分考虑补强部位,补强范围,以决定构件长度、安装距离等。

图1-3表示各处防护板实例,视变异况有多种方法。

其应用原则如下:

a)是把劣化部分用平钢和型钢紧急补强例。

为了防止小片剥落,最好与b)中所示金属网等合用。

a)和b)都不能增加衬砌的强度,但能对变异进行追迹调查,是有利的。

c)是使用兼有导水功能的半透明FRP(玻璃纤塑料)预制板。

d)是用钢板的实例。

钢板与衬砌成为一体,在一定程度上可增加衬砌的强度。

e)是劣化部分用平钢和型钢补强。

尤其是锚杆加强,适用于开裂等集中、劣化和剥落特别显著的地方。

对于明显地段的混凝土结构物,可采用钢板补强的方法(图1-4、表1-1)。

图1-3防护板例

a)条钢;b)条钢+金属网;c)FRP板;d)钢板;e)条钢+锚杆

图1-4钢板补强

a)注入工法;b)压着工法

钢板补强法概要

项目

压注工法

压着工法

适用条件

衬砌表面不平整,局部或全部含有曲面的部位

衬砌表面平整,用压着锚栓可以固定在衬砌上的部位

材料

钢板:

4.5-6mm;压注材料:

环氧树脂粘结剂

前处理

工场加工

钢板原则上在工厂加工,孔径比锚拴径5-10mm,与衬砌面胶结的钢板粘结面。

应进行除锈处理

现场

在施工范围内有电缆等障碍时,要事先加以防护,附着在衬砌而的煤烟、尘土及劣化部分衬砌要除去,局部凹凸应研磨使之平滑

树脂涂抹及压注

衬砌与钢板面间应设衬垫,保持2-4mm距,周围密封好后再压注

衬砌及钢板粘结面各涂以厚1-2mm的胶膜

排出空气

一边压注,一边迫出空气

钢板用锚栓压着在衬砌面上,挤出树脂的同时迫出空气

施工注意事项

压注孔每隔50一100cm设置,由中央开始压注,用木锤等轻击钢板,确认压注注状态

钢板上施以均压力(50KPa左右);钢板宽度大时,中央处可多放些树脂

养护

气温5℃以上,自然养护24h以土

装修

切断压注管及排气管,研平钢板修饰

切断锚栓一定长度,上螺帽拧紧钢板修饰

优点

适用范围广,施工不受限制,对净空断面妨碍小

空气几乎都排出,胶结效果也好

缺点

会留有一些气泡,压注费时

施上受到一些限制,范围小,对净空断面妨碍大

最近,已开发出采用FRP材料接合的方法。

施工方法是一边除去接合面上的附着物,使表面平整后,再涂上环氧树脂等,则上一层FRP板,以后重叠顺序贴上所需层数的板。

F'RP板比钢板轻且柔软,凹凸面的施工性好。

此外,其抗拉强度与钢材同样强,但因弹性系数小,难以防止再次开裂及增大刚度。

目前,应用FRP板的施工案例还较少,而且造价高,故采用时要加以研究比较。

2.3.锚固注桨法

该方法适应于衬砌背后空洞,衬砌二衬补强,隧道渗漏水等情况。

主要施工步骤为:

(1)裂缝两侧钻孔

(2)安装锚杆

(3)注浆,安装垫板

(4)防水砂浆找平

但施工时应注意防止突然掉块,并严格控制注浆压力。

对围岩条件较差的岩体,可以采用在衬砌上均匀布置孔位,用风钻打深度4-6m的孔进行压浆,然后再打入金属锚杆的方法。

这样既可使衬砌周围的破碎不稳定岩体相互粘结,形成一定厚度的承载拱:

又在水平层状的岩石中把数层岩层串联成一个组合梁,与衬砌共同受力,防止衬砌变形和破损。

采用锚杆加固不仅可以有效地控制衬砌的变形,提高衬砌的稳定性,而且可以使作用在衬砌上的地层压力大小和分布产生有利转化。

2.4.凿缝嵌补法

如果经过一段时间观察发现衬砌开裂程度没有继续发展,或者衬砌被各向裂纹破坏较严重,但衬砌仍是一个完整的整体,尚未丧失承载能力,而且裂纹己经停止发展,可考虑沿裂缝凿出内口稍大于外口的楔形槽。

槽宽不宜小于5cm,槽深大于5cm,用水冲洗槽子。

一般采用M10水泥砂浆填捣实,最好用膨胀性水泥砂浆填灌。

有条件采用环氧树脂或环氧树脂砂浆嵌补裂缝效果更好。

衬砌出现少量裂缝,裂缝的宽度、深度都不大,不影响衬砌结构的完整性且裂缝发展基本稳定时,采用高强度砂浆对裂缝进行维护加固。

沿裂缝延伸范围凿成楔形槽,槽宽不小于5cm,深度接近裂缝宽度,并且把槽做成外窄内宽,用水冲洗干净后,用高强度水泥浆、膨胀性水泥浆、环氧树脂砂浆或者环氧树脂混凝土嵌补。

2.5.混凝土套拱法

这种方法主要适用于隧道拱部开裂严重,拱顶压劈掉块,拱腰纵裂错台,但还具有一定的整承载能力,而且边墙基本完好的情况;不宜采用喷锚治理的,而又未达到重建严重程度的隧道。

主要施工步骤为:

(1)凿除侵限混凝土

(2)将原衬砌混凝土表面凿毛

(3)用水冲洗干净

(4)施作混凝土套衬。

2.6.局部改建及改建

一、局部改建

局部改建应用于开裂、接缝错动、剥离、剥落等衬砌材料劣化程度显著,而且深及内部,用嵌缝、防护板等不充分时。

局部改建是清除劣化部分,用混凝土等置换来维持衬砌承载力、耐久性的方法(图1-7)。

图1-7局部改建例

a)现灌混凝土例b)混凝土砌块例

在设计施工上应注意以下事项:

在进行局部改建的设计施工时应特别注意的是:

与既有衬砌成为一体。

也就是说,施工缝处理不好会成为漏水等弱点。

故在设计施工时,要注意:

·局部改建的范围,不仅仅是劣化部分也要涉及健全部分;

·施工缝处进行适当的前处理;

·置换的材料应与既有衬砌成为一体,可施设栓钉;

·使附着力充分,用树脂混凝土等;

·既有衬砌劣化,吸水性高时和用吸水性高的砖、石衬砌时,预先要使置换部分充分吸水,不能让修补材料吸收混凝土和砂浆中的水分;

·漏水多的情况,要适当进行漏水处理;

·养护中,必要时要采取防止补修材料掉落的防护措施。

劣化原因是有害水(强酸性水)时,不仅要排水,还要使用树脂浆等防腐蚀材料和防腐蚀性好的防水板敷设在置换部分背后。

既有衬砌的承载力降低、改建范围较大时,施工时可能会影响衬砌的功能。

所以,必要时应采取防护拱架、锚杆等适当的防护措施。

二、改建

改建应用于隧道全断面或拱部、边墙大部分的材料劣化显著,不能维持衬砌的功能,而用其他方法不能处理时。

改建种类如图1-8所示,包括:

①运营线改建(从内侧改建的方法、从外侧改建的方法);②死线改建;③别线改建。

图1-8改建种类

应根据衬砌变形状况、背后地质状况、隧道长度、列车运行状况(可否用公共汽车代运等,包括隧道前后明线地段的防灾和改善曲线,或电化等问题),来选定适宜的改建方法。

所以在编制改建计划时,必须充分研究这些因素,并考虑作业的安全、经济等作出综合判断。

图1-9图1-10表示运营线改建例。

图1-11所示为改建前后的对照。

图1-9从内侧改建例

图1-10运营线改建例

图1-11改建前后的断面图(单位:

m)

a)改建钱;b)改建后

2.7.锚杆加固法

该加固方法是将锚杆和喷射混凝土在隧道衬砌病害治理中一起使用。

因为采用锚杆加固衬砌对隧道壁面的变形具有内压效果,能够控制由于塑性地压或偏压造成的病害发展,在衬砌出现裂缝时也可防止衬砌掉块。

但要想获得理想的锚固效果,必须使锚杆与周边围岩确实地锚固在一起。

因此,在决定采用锚杆加固之前要对围岩进行调查,诸如隧道周边的地质状况、涌水状况、限界富裕、衬砌状况及施工条件等。

锚杆加固原则上应该导入预应力,同时,在确定加固范围时应该考虑地形、地质状况,以及病害的原因、隧道断面形状和隧道构造等因素确定。

2.8.局部断面加固

该方法适用于衬砌开裂和部分材料劣化,在比较狭窄的范围内衬砌有可能掉块,净空富裕小的场合。

对于局部较小范围内的剥落,凿落及结构承载力没有发生大的变化等裂缝修补,可用掺有高分子材料(如环氧树脂)的砂浆进行充填,涂抹,使之恢复原来的断面。

局部断面修复事例如图1-7、图1-8。

1-7局部断面修复事例

图1-8纤维板、钢板粘着方法加固隧道的断面图

当衬砌结构发生较大面积的掉块、剥落,结构承载力有所降低等现象时,隧道内表面可以采用张贴碳纤维板、玻璃纤维板、钢板等材料进行隧道加固。

采用碳纤维、玻璃纤维、钢板等板材粘贴在衬砌开裂处的内表面,作为抗拉材料能有效地控制开裂的开口和衬砌的变形,防止衬砌掉块、剥落、剥离以及衬砌材料的继续劣化。

纤维板加固重量小、易于施工、不生锈,但是在受压力、混凝土劣化严重、混凝土强度较小的情况下,不能期待维护加固效果。

钢板易锈蚀,需定期涂抹防锈材料,重量大施工性差,在混凝土劣化严重、混凝土强度较小的情况下,不能期待维护加固效果。

为了充分发挥纤维板、钢板各自的特性,并使纤维板或钢板与衬砌确实地粘着,必须做好基底面的清理工作,保证加固材料和衬砌之间要结合紧密,且铺满衬砌表面。

2.9.拱架补强加固

拱架补强加固适用于衬砌需要积极补强,而且净空有富裕的场合。

补强拱架是用弯曲加工的H型钢等钢材沿衬砌内表面一定间隔架设的方法,多用于地压对策的场合,但对于劣化衬砌其目的是控制剥离、剥落可能性高的衬砌,应急补强因劣化而使有效厚度减小的衬砌。

图1-9是拱架补强对策例。

其作为衬砌劣化的对策,又要与其他加固对策,如与内衬、金属网及喷射混凝土等配合使用。

图1-10和1-11是补强拱架与其他方法并用例。

图1-9拱架补强对策例

图1-10与内衬并用例图1-11与金属网并用例

1.材料

补强拱架的材料,应具有足够的刚性、延伸度大、弯曲和焊接的加工性好等性能。

补强拱架的材料,应从表中选择具有合适刚性的材料。

钢材,作为补强拱架用,一般多采用H型钢。

材质应符合有关规定的要求。

弯曲加工应采用易于管理的冷弯加工。

2.尺寸及间距

确定补强拱架所采用的钢材尺寸及间距应考虑以下条件:

·变异程度;

·隧道断面形状、尺寸;

·限界富余;

·施工条件:

补强拱架从弯曲加工和洞内作业的角度看,一般多采用H100—H150,间距1—1.5m的标准情况。

基于此,补强拱架的尺寸及间距,除需要很大刚性的场合、防止剥落的场合、需要更小的断面的场合外,一般可以表9-21的范围作为大致的标准。

3。

对策范围

补强拱架,原则上应从边墙底脚到拱部沿隧道全周采用。

一般来说,补强拱架在断面方向的对策范围,包括只在拱部,边墙底脚至拱部,包括仰拱的全周等。

从补强效果看,全周设置是最好的,但在轨道下方施工是不现实的。

此外,只在拱部设置的场合,要采取使补强拱架与衬砌成为一体的措施。

因此,除特别场合外,应采用从边墙底脚到拱部的设置方法。

4。

其他(结构细节)

(1)补强拱架的底脚,应确实固定,不能移动。

(2)衬砌和补强拱架应用楔块确实楔紧,使之成为能够传递荷载的结构。

衬砌和补强拱架间的楔块,应确实地施工,以便把荷载传递到补强拱架上。

楔块脱落时,会降低补强拱架的补强效果和形成偏压等,因此应采取防止脱落的措施。

此外,也可以用填充无收缩砂浆的方法代替楔块。

(3))补强拱架单独采用的场合,应与金属网、锚栓等并用,以防止衬砌脱落。

(4)补强拱架,必要时应采取适当的防锈措施。

补强拱架的H型钢,在洞内潮湿的环境条件下,易于生锈,应采取防锈措施。

(5)补强拱架的接头位置及构造应合理。

补强拱架的接头,应根据其形状、尺寸、施工方法等分割成几段。

接头处是结构上的弱点,其位置、连接机构应根据隧道断面、形状等进行设计。

(6)架设补强拱架时,用规定的方法架设在预定的位置上。

架设时,为防止倾倒,应设置必要的联系构件。

此外,与内衬并用时,联系构件也可以用螺栓代替。

拱架加固既有抵抗围岩压力的作用,又有防止衬砌劣化剥落的作用。

施工时应注意的事项:

对于隧道衬砌限界富余量小的情况,须凿除原有二次衬砌混凝土。

施工时,应先将拱架位置处一环混凝土凿除,拱架架设完之后再施工下一环拱架,拱架完成后再凿除拱架之间的混凝土,施工钢筋网,防止隧道整体塌陷。

当凿除二衬困难且净空断面富裕足够的情况下在进行表面处理后可直接施做钢筋混凝土拱架。

当裂缝密集、裂缝的深度和宽度影响混凝土的整体性,且有掉块发生,二衬发生较大变形,侵入建筑限界时,可以采用单层钢筋混凝土拱架、双层钢筋混凝土拱架整体替换原有二次衬砌,拱架间距0.5-1.2m,环间用纵向钢筋连接以增强整体性。

当原有衬砌变形破损十分严重,围岩压力很大的情况下,宜采用钢轨拱架强行支护围岩,钢轨拱架之间用钢筋网连接,施工完拱架之后用模筑混凝土封闭。

2.10.喷锚加固裂损衬砌

这类方法是目前衬砌加固最常用的方法。

这类方法的优点是不用拱架、模板,喷层与凿毛洗净的原污工面粘结力强。

施工进度快,对行车干扰少,劳动强度低,工程费用低,安全可靠性高。

同时喷层早期

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