公路隧道施工常见的质量问题.docx

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公路隧道施工常见的质量问题

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公路隧道施工常见的质量问题

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

第一部分

概述

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，

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

衬砌背后空洞

第二部分

隧道施工技术特点

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）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

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

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（NewAustrianTunnelingMethod）,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

2、新奥法的力学特征

围岩的力学特征，根据岩体力学理论

2、新奥法的力学特征

2、新奥法的力学特征

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、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、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。

6、喷射混凝土的作用机理

6、喷射混凝土的作用机理

2）喷锚支护的作用

6、喷射混凝土的作用机理

d.楔效应，嵌入岩缝。

e.减少局部集中应力。

f.防止发生风化。

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

8、锚杆的作用机理

2）组合梁作用

把岩体叠合组成组合梁（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。

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

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（15～30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

16、初期支护施工要求

16、初期支护施工要求

15、隧道支护施工顺序

顺序2：

初喷（4cm）

打锚杆

挂钢筋网

立钢拱架

复喷（1-3次达到设计厚度）

二次衬砌

15、隧道支护施工顺序

顺序3：

初喷（4cm）

挂钢筋网

立钢拱架

复喷（1-2次）

打锚杆

再复喷（2cm）

二次衬砌

16、初期支护施工要求

16、初期支护施工要求

16、初期支护施工要求

初期支护与围岩之间正确做法

（2）

16、初期支护施工要求

16、初期支护施工要求

16、初期支护施工要求

初期支护正确做法（6）

第四部分

公路隧道的常见的质量问题

公路隧道结构常见的质量问题

1）初期支护不及时，围岩条件差的地段不及时封闭成环；

2）初期支护不紧贴围岩，背后存在空洞、掺填片石；

3）初期支护厚度不够（喷混凝土厚度）；

4）钢拱架拱脚悬空、钢拱架连接不牢；

5）钢拱架扭曲、翘曲、不在一个平面；

公路隧道结构常见的质量问题

6）钢拱架间距不均，不符合设计要求；

7）钢筋网与围岩的距离过大；

8）二次衬砌仰拱不成形，拱座连接不好；

9）围岩欠挖衬砌厚度不够，拱顶混凝土没有灌到位。

拱顶混凝土厚度不够；

10）衬砌侵界，模版变形，出现错台；

11）衬砌钢筋连接不规范，焊接质量差；

公路隧道结构常见的质量问题

13）防水板焊接不牢、破损；

14）防水板夹在混凝土中间。

破坏混凝土整体结构。

15）排水管堵塞移位，导致排水不畅；

16）衬砌止水条不嵌槽、止水条移位，；

17）止水带倒转折曲。

问题一：

钢拱架

格栅拱

钢架拱脚悬空、一次开挖距离过长

钢架拱脚、基脚悬空

钢架拱脚悬空、一次开挖距离过长

钢支撑拱脚有部分悬空现象，纵向一次开挖支护长度过大

钢架基脚悬空

钢架基脚正确作法

钢架基脚正确作法

钢拱架间距不对

钢拱架偏移、倾斜

工字钢正确连接

问题三：

初期支护背后填充

和空洞

初期支护与围岩之间空隙

初期支护与围岩之间空隙

初期支护与围岩之间填片石

初期支护与围岩之间填片石

初期支护与围岩之间填片石

教训

问题四：

没有初喷

岩面要初喷

问题五：

锚杆

锚杆中没有注入过水泥浆的痕迹

锚杆没有砂浆包裹

问题六：

二次衬砌拱背空洞

厚度不够

二次衬砌拱顶混凝土没有填满，

导致衬砌厚度不够、钢筋外露）

问题七：

二次衬砌边墙脚厚度不足

二次衬砌边墙脚厚度不足

纵向排水管侵占了二次衬砌的位置

二次衬砌边墙脚厚度不足、纵向排水管侵占了二次衬砌的位置

问题八：

仰拱座不规整，仰拱振捣不密实

仰拱不成形

仰拱不成形

仰拱浇成平底

仰拱正确做法

仰拱正确做法

问题九：

防排水管堵塞，排水管折倒

防水板连接质量不好

没完全包住排水管，容易造成排水管被混凝土堵塞；

防水板搭接存在问题

防水板粘接质量；

防水板连接处出现褶皱

防水板铺设不规范，应将防水板下

沿卷回包住排水管；

问题九：

止水条没有嵌槽，

膨胀止水条陈放不好或过早安装

导致已膨胀失效

二次衬砌没有预留沟槽，

止水条没有嵌入沟槽内，

止水带不正确安装

止水带正确安装

问题十：

二次衬砌钢筋连接

钢筋搭接不规范

矮边墙预留钢筋定位乱，预留搭接长度过短

应采用植筋重新排列，并保证钢筋布置位置准确；

衬砌钢筋

11、二次衬砌

问题十：

下台阶开挖距离过长

上台阶拱脚悬空

仰公开挖距离过长

拱脚悬空

一次开挖距离过长

不赞成钢筋网焊成片

双层钢筋网顺序不对

钢筋网现场绑扎-贴近围岩

问题十一：

路面问题

管棚质量

超挖和塌方处理

（主要讲喷混凝土和锚杆的作用）

超挖

个人观点仅供参考

谢谢！