隧道結構的薄弱環(huán)節分析與治理

　　在外部地下水、空氣中腐蝕性介質(zhì)等對隧道結構體內部的侵蝕作用下，勢必影響隧道工程合理的使用年限。下面是小編搜集的一篇相關(guān)論文范文，歡迎閱讀查看。

　　1 概述

　　隧道工程是公路、鐵路交通工程的咽喉，其施工質(zhì)量決定著(zhù)竣工后的運營(yíng)使用狀況，由于隧道工程結構復雜，結構本身存在缺陷及施工過(guò)程中人為因素影響，造成隧道工程竣工后往往存在較多病害，致使使用過(guò)程中需投入大量人力物力進(jìn)行維修加固，有的甚至影響工程的正常使用，阻斷交通。經(jīng)對隧道工程結構及施工現狀分析，現階段隧道工程結構及施工主要存在以下薄弱環(huán)節: 隧底病害，仰拱底部滲水，路面塌陷或隆起; 襯砌結構施工縫處理不當，滲漏水; 襯砌拱部脫空或空洞等問(wèn)題。

　　2 隧道結構薄弱環(huán)節分析

　　1) 隧底病害，仰拱填充滲水，路面塌陷或隆起

　　a. 隧底病害成因分析。隧道工程是在山體中開(kāi)挖形成的通道，隧道施工破壞了山體穩定的地質(zhì)構造、地下水體形態(tài)及通路，隧道施工完成后，地下水對隧道周邊產(chǎn)生影響。隧道工程防水系統一般為無(wú)紡布加復合防水板沿開(kāi)挖輪廓面整體鋪設形成防水系統，排水系統多采取環(huán)向透水盲管( 一般間距 10 m) 連通矮邊墻處的縱向透水盲管及縱向排水側溝組成。但隧道防排水系統一般在隧道拱部及邊墻部位設置，仰拱填充部位不設置，這樣地下水可能對隧道仰拱部位產(chǎn)生影響，造成隧底滲水病害，甚至形成隧底承壓水，影響仰拱填充穩定，嚴重者造成隧底仰拱混凝土等結構層隆起破壞，影響行車(chē)。隧道底部路面塌陷原因主要是由于石灰巖等可溶巖地質(zhì)地段，隧道底部可能存在溶洞、溶腔等地質(zhì)構造，隧道開(kāi)挖時(shí)未揭露出來(lái)，但隧道工程施工期間或運營(yíng)期間，由于車(chē)輛通行荷載等因素影響，隧道底部溶洞頂巖層及仰拱混凝土破壞，出現隧底病害，甚至產(chǎn)生隧底塌陷嚴重問(wèn)題。

　　b. 病害防治措施探討。由隧底病害成因分析可知，隧底病害主要是地下水或可溶巖地質(zhì)溶洞空腔塌陷引發(fā)的，因此，防治措施也必須從這兩方面考慮。地下水造成的危害主要是由于水流通路在隧道開(kāi)挖時(shí)被破壞，隧道防排水系統不完善，沒(méi)有形成全環(huán)防排水系統，因此，防治措施可采取完善隧道防排水系統，隧道仰拱底部增設縱向排水盲管，將隧底地下水引排出隧道，同時(shí)，在仰拱底部增設復合防水板，此措施可解決隧底滲水和路面隆起等病害。

　　隧底塌陷病害防治措施，重點(diǎn)是防治可溶巖地質(zhì)隧道，在隧道仰拱施工前，采取地質(zhì)雷達探測等措施預先探知隧底地質(zhì)情況，隧底隱伏溶洞( 腔) 情況，采取跨越、填埋等措施進(jìn)行處理。

　　2) 襯砌結構施工縫處理不當，滲漏水病害

　　隧道襯砌沿開(kāi)挖輪廓施作，為馬蹄形或蛋殼形[1]，一般采取模筑混凝土襯砌結構，施工順序為: 先完成仰拱填充( 底板) 混凝土，提供平整作業(yè)面后，采取整體式液壓襯砌臺車(chē)施工混凝土襯砌。

　　仰拱混凝土一般采取仰拱棧橋方法施工，矮邊墻與仰拱同時(shí)完成，不留施工縫，高出填充頂面 50 cm 左右。矮邊墻頂面設計為傾向開(kāi)挖輪廓的斜面，襯砌施工后，理論上混凝土施工縫與襯砌環(huán)向中線(xiàn)垂直。

　　a. 施工過(guò)程中存在的問(wèn)題及原因分析。施工存在的問(wèn)題: 一是施工時(shí)為便于施工操作，仰拱與矮邊墻分次施工，完成仰拱填充后再支模澆筑矮邊墻混凝土; 二是仰拱不采取模筑施工工藝，仰拱與填充同時(shí)完成，造成不同標號混凝土( 仰拱與填充混凝土標號不同，一般仰拱混凝土標號高于填充混凝土) 混用，在仰拱與邊墻施工縫部位形成了低標號混凝土夾層[2]; 三是矮邊墻頂面斜面澆筑混凝土時(shí)由于混凝土流動(dòng)性較大，無(wú)法形成斜面，造成襯砌環(huán)向中線(xiàn)與施工縫不垂直，上述問(wèn)題在矮邊墻與襯砌邊墻接縫部位形成受力薄弱帶。這些問(wèn)題出現的原因主要是: 一是承擔施工人員對隧道結構受力認識不足，認為以前隧道也是這樣施工的，憑經(jīng)驗施工。二是施工管理不嚴格，偷工減料。三是隧道設計方案沒(méi)考慮施工是否可行。

　　b. 病害防治措施探討。防治措施: 一是加強培訓學(xué)習，使技術(shù)人員清楚隧道結構受力情況，明白該病害的危害，施工過(guò)程中嚴格操作工藝，仰拱采取模板化作業(yè)，仰拱填充分次澆筑混凝土，做到仰拱與矮邊墻同步澆筑混凝土[3]; 二是改變矮邊墻頂部斜面設計方案，采取其他結構形式，方便施工。

　　3) 襯砌拱部托空或空洞

　　a. 隧底病害成因分析。隧道襯砌一般采取整體液壓襯砌臺車(chē)[4]，泵送混凝土入模，自?xún)蓚冗厜�對稱(chēng)澆筑，兩側混凝土面高差控制在50 cm，襯砌混凝土澆筑至拱部后由預留灌注口壓注襯砌混凝土，壓注順序由已澆筑襯砌處向前壓注，襯砌混凝土封頂采用頂模中心封頂器接混凝土泵管壓注混凝土，當擋頭模板上觀(guān)察孔有砂漿溢出，即完成封頂。由于襯砌臺車(chē)本身的強度、剛度的限制，澆筑封頂混凝土施工時(shí)，如壓力過(guò)大，勢必造成襯砌臺車(chē)變形和損壞，如壓力不足，拱部襯砌混凝土未完全填充密實(shí)，且襯砌混凝土硬化時(shí)體積收縮，就出現了混凝土襯砌拱頂托空或空洞的病害。

　　b. 隧道拱部托空處理設計方案。為解決這一問(wèn)題，設計采取拱頂注漿措施，填充襯砌拱部托空。在襯砌施工前預埋注漿管，待襯砌混凝土完成后注漿[5]，預埋注漿管縱向間隔 4 m 設 1 個(gè)，采取直徑 50 mm PVC 管，注漿管布置形式見(jiàn)圖 1。

　　注漿施工，隧道襯砌混凝土強度達到設計強度后方可進(jìn)行襯砌拱部充填注漿。注漿材料采用 M20 水泥漿或水泥砂漿，注漿壓力不小于 0. 5 MPa。

　　c. 施工現狀及病害防治措施探討。隧頂注漿施工時(shí)，往往由于施工管理控制不嚴，或者注漿工序缺失等問(wèn)題，造成隧道襯砌拱部長(cháng)期存在托空問(wèn)題，隨著(zhù)使用年限的增長(cháng)，可能會(huì )帶來(lái)各種病害，甚至造成拱部圍巖連同襯砌坍塌等嚴重問(wèn)題。因此，嚴格施工管理，嚴控拱部注漿施工質(zhì)量，竣工前采取地質(zhì)雷達探測隧道拱部托空狀況，及時(shí)處理是防治隧道襯砌拱部托空或空洞病害的重要措施。

　　3 結語(yǔ)

　　隧道工程壽命多為 100 年，由于隧道病害的存在，在外部地下水、空氣中腐蝕性介質(zhì)等對隧道結構體內部的侵蝕作用下，勢必影響隧道工程合理的使用年限。因此，優(yōu)化隧道結構設計，加強施工過(guò)程控制，減少或杜絕隧道出現病害尤為重要。本文對隧道工程結構及施工情況進(jìn)行了分析，對隧道病害產(chǎn)生的原因及防治措施進(jìn)行了研究，并針對隧道不同病害從管理、技術(shù)等方面提出了防治措施。相信隨著(zhù)工程技術(shù)水平的不斷提高，隧道工程結構設計理論的優(yōu)化，隧道工程病害將越來(lái)越少。

　　參考文獻:

　　[1] TB 10203—2002，鐵路隧道施工規范[S].

　　[2] TB 10108—2002，鐵路隧道噴錨構筑法技術(shù)規范[S].

　　[3] TZ 231—2007，鐵路隧道鉆爆法施工工序及作業(yè)指南[Z].

　　[4] 鐵建設[2005]157 號，鐵路混凝土結構耐久性設計暫行規定[M]. 北京: 中國鐵道出版社，2005.

　　[5] 鐵路隧道工程施工手冊( 上冊) [M]. 北京: 中國鐵道出版社，2001.

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