隧道衬砌施工缝质量缺陷分析及预控措施.pdf

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隧道衬砌施工缝质量缺陷分析及预控措施1 隧道衬砌施工缝质量缺陷分析及预控措施2 隧道衬砌施工缝质量缺陷分析及预控措施3 隧道衬砌施工缝质量缺陷分析及预控措施4 隧道衬砌施工缝质量缺陷分析及预控措施5
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———文章编号:10094539(2018)05009205・隧道/地下工程・隧道衬砌施工缝质量缺陷分析及预控措施王海亮(中铁十九局集团第六工程有限公司江苏无锡214028)摘要:隧道衬砌施工缝是隧道衬砌受压及防排水的薄弱部位,是隧道衬砌工程质量的关键控制点。在我国大部分铁路隧道衬砌混凝土施工后。仰拱、二衬施工缝极易出现不同程度的裂纹、开裂、掉块、脱空、渗漏水等质量缺陷,直接影响隧道的使用功能,甚至对后期运营安全问题埋下隐患。本文结合在建成兰铁路隧道工程实体质量缺陷防控情况。对隧道工程已出缺陷进行分析,针对隧道仰拱、二衬施工缝质量过程控制提出了相应的预防措施,可为同类隧道工程施工缝质量控制措施提供借鉴和研究。关键词:衬砌施工缝质量缺陷预控措施中图分类号:U455.91文献标识码:ADOI:10.3969/j.issn.1009-4539.2018.05.025QualityDefectAnalysisandPre-controlMeasuresforTunnelLiningConstructionJointWangHailiang(ChinaRailway19血BureauGroup6凼EngineeringCo.Ltd.,WuxiJiangsu214028,China)Abstract:Tunnelliningconstructionjointistheweakpartoftunnelliningcompressionandwaterdrainage,anditisthekeycontrolpointoftunnelliningengineeringquality.InChina,afterliningconcreteconstructionofmostrailwaytunnels,thequalitydefects,suchasdifferentdegreesoffissure,cracking,chipping,voidingandwaterleakage,aleeasilyappearedintheinvertedarchandsecondliningconstructionjoints,whichwoulddirectlyinfluencetheusefunctionofthetunnel,andevenhidetroublesforpostoperationalsafety.CombinedwiththeentityqualitydefectspreventionandcontrolsituationintheconstructionofChengdu-I.由tnzhouRailwaytunnel日Ig.meeriIlg,thispaper蒯yzedtheexisteddefectsintunnde,咖ring,andputforwardthecorrespondingpreventionmeasuresforthequalityprocesscontroloftunnelinvertedarchandsecondliningconstructionjoints.Itcouldbereferredtoconstructionjointqualitycontrolme鹊uresofsimilartunnelengineering.Keywords:lining;constructionjoint;qualitydefect;pre・controlmeasures1引言质}缺陷、将警.呈学垫:整塑璧銮警仝璺奎增加,甚至处理不到位将对后期运营安全埋下隐患。隧道衬砌工程施工极易出现质量缺陷,而衬砌针对施工缝的质量缺陷,必须认真分析和研究缺陷绝大部分集中在衬砌施工缝区域。近些年,随其产生原因,通过技术改进、工艺工法创新、工装设着隧道工程建设,工务段开始采取提前介入验收工备配置等实行精细化管理,在施工过程中将其质量作,通过敲击检测可以尽早地暴露出衬砌施工缝质进行管控。量缺陷,虽然可以提前整治处理,但是施工缝质量缺陷的根本问题必须解决,否则随着工程建设进度2隧道衬砌施工缝质量缺陷类型—收稿日期:2018一0210隧道衬砌施工缝质量缺陷主要分为两大种类:一苎龛翌臭:童璧莹燥集即璺鳓婴彗隧堂嘤匙皂:擘2,是施工缝混凝土缺陷;二是施工缝渗漏水缺陷¨]。作者简介:王海亮(1983一),男,工程师,主要从事隧道施工管理及长…’……………“~一.一~一一.一。大隧道施工技术研究。(1)受混凝土番买厦、强度、脱空等原因,缺陷92铁道建笳{蔓术RAILWAYCONSTRUC"lIONTECHNOLOGY20f8fn5J万方数据・隧道/地下工程・种类为:衬砌边缘开裂、月牙形通裂、混凝土不密受技术限制难以确保整体顺直度,一旦在浇筑混凝实、剥落掉块、衬砌脱空、异物填塞、厚度不足等。土过程中止水带发生扭曲、褶皱、反扣等现象,施工(2)受衬砌防排水缺陷影响,施工缝处缺陷种缝处必将形成脱空、开裂、掉块等现象。类为:衬砌施工缝渗漏水、止水带外漏等。3.6衬砌施工缝处钢筋保护层3隧道衬砌施工缝质量缺陷原因分析向问釜毫曩毳篡孟茎翥三孝善勰曩搴嫠3.1隧道衬砌混凝土品质及脱模时间的控制难度较大,过大及过小均会对钢筋混凝土造纵向混凝土生产工艺及施工过程控制不到位,成影响;钢筋保护层过小必将导致漏筋、显筋现象,极易造成衬砌成品混凝土的强度、抗渗、抗裂、电通随着时间推移,衬砌施工缝处混凝土炭化深度逐步量等多项性能指标不符合要求,衬砌施工缝处混凝加深,钢筋保护层失去作用,导致钢筋锈蚀,混凝土土品质也不满足设计要求;加之衬砌混凝土脱模时‘剥落51。间过早,强度不够,均会造成施工缝处衬砌边缘开3.7衬砌施工缝处防水板铺挂裂、月牙形通裂、剥落掉块、渗漏等现象口1。按照规范要求,衬砌施工缝应与防水板搭接缝3.2隧道开挖光面爆破控制错开至少1in以上,且防水板铺挂松弛度适宜,尤其隧道洞身开挖光面爆破效果差,必将导致无钢是隧道拱部,应保持平顺无破损;如防水板破损,施拱架区段喷射混凝土平整度较差,甚至存在局部欠工缝处必将是渗漏水的重点区域。萎羹璧芝苎戮嘎墨凳慧翼篓£蓑蝥量4隧道二衬施工缝质量控制预防措施致初支、衬砌受力结构,极易形成背后应力集中,诱暇坦一11阳一观从-珏啊小驯瑁肥发衬砌施工缝处混凝土开裂、剥落掉块等现象。隧道二衬施工缝质量控制应加强过程控制和3.3衬砌防水板背后空隙工装配置,从工艺工法进行技术措施创新,以下重防水板按设计要求应保证松弛度适宜,受背后点对衬砌钢端模、台车面板改装、逐版注浆、V型槽初支表面平整度和挂点布设间距等因素决定,尤其预留,这4个新工装配置、新工艺操作进行阐述。是隧道拱部范围,过程管理不到位极易造成防水板4.1衬砌止水带钢端模固定措施背后脱空、褶皱扭曲等现象,衬砌混凝土灌注完毕(1)衬砌止水带钢端模:隧道二衬施工缝是隧后必将导致拱部衬砌背后形成空洞、衬砌厚度不够。道衬砌受压及防排水的薄弱部位,是结构防水的关衬砌同喷射混凝土接触不紧密将直接影响衬键环节,其安装质量直接关系到后期运行期间安全砌混凝土的受力条件,尤其在衬砌混凝土施工缝这问题。样薄弱区域一旦承受局部应力,必将导致混凝土开针对现行隧道衬砌混凝土施工的普遍工艺,木裂、月牙形通裂、剥落掉块等现象H1。模结合钢筋夹的方式已经被淘汰;而传统的钢端模设3.4衬砌施工缝灌注质量计虽然合理可行,但是在实际的施工过程中最突出的衬砌混凝土采用整体液压钢模板台车进行施工,问题就是端头板的拆装复杂,每次推移台车都需要拆受混凝土重力作用受限,衬砌拱部混凝土灌注难以灌除和安装,且结构的设计存在支撑力不够,多数仍需注饱满,尤其是下坡线路衬砌施工缝搭接段极易形成要进行外部的斜支撑,极大影响了安装质量[6]。气囊进而造成空腔;当衬砌整体结构载荷受力时,必“为此,我单位自主研发L型页版式免拆装型衬将引起衬砌施工缝处内缘压裂、掉块的现象H1。”砌台车钢端模(实用新型专利名称:隧道衬砌台车3.5衬砌施工缝止水带安装质量钢端模,专利号:ZL201621085748.7)"1(见图1),隧道衬砌施工缝一般设计采用中埋+背贴止采用拉杆式钢端模形式,通过L型夹板和L型端头水带双重防水设置,中埋止水带受埋设位置空间限板形成对中埋式止水带的夹紧和固定作用,同时配制,很难确保环向居中、纵向居中,采用定性钢端模合调节端头木板安装背贴式止水带,形成有效固仅可实现施工缝外漏部分的固定,衬砌混凝土内部定;通过采用内拉丝杠结构,将衬砌钢端模和台车依然无法确保其顺直度;同样,采用背贴止水带也端模形成稳定的连接形式,施工完毕后台车推移铁道建筑技术RA『LWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2018n口5J93万方数据・隧道/地下工程・时,通过内拉丝杠可轻松将端头钢模调节拆除,给台车行车提供行车空间,整体端模结构简单,操作灵活,结构牢固,完全满足施工现场止水带安装质量要求,大大提高了止水带的施工质量和封端模的施工效率,施工效果极其明显,效益显著。中埋式f正面秽衬砌台车初期支护背贴式止水勾型栓接耳板\调节端头木板产电卜j/L型端头板——。..钢板.....................d......=-.......5........m.......m砌台车端头板图1L型页版式免拆装型衬砌台车钢端模结构及安装(2)二衬止水带夹具:为保证止水带在混凝土浇筑过程中整体顺直,不受混凝土打击、挤压形成止水带扭曲和变形,二衬环向、纵向施工缝均应采用u型固定夹具(蛳mill盘圆)进行固定,夹具布置间距为环向50cm(在不影响安装顺直度的情况下,可视实际情况适当进行间距调整),夹具安装见图2旧J。垂箜查长:了_;了蠢初期支护防水板U型固定夹具背贴式止水带中埋式止水带\!蕉三堡图2U型固定夹具4.2衬砌台车施工缝处振捣措施(1)衬砌台车施工缝处增设窗口:靠施工缝一列振捣窗口靠端头距离0.5m,其他窗口上下垂距不得大于1.5m,且不少于5排,呈梅花形布置。台车中部拱顶宜设2个观察窗口,见图3。(2)衬砌台车拱部施工缝处增设振捣器:要求逐窗布料,逐窗振捣,不漏振,不过振,边墙及拱腰以下以插入式为主(不得将振捣棒放在拌和物内平拖,也不得用插入式振捣器平拖驱赶下料口处堆积的拌和物),拱腰以上以附着式为主【9J。铁道建筑技术外径m30注浆管1¨f(.外径m30注浆管高压水冲洗管开关/口l口li口ll口In、、纵向注浆管开关混凝土L’:_土开I#:iJ-开十甜争\径向注蒙管开关分向开关阜鳞h旷灌』;l外径m30注浆管高压水冲洗管E‘淋X鹣㈥{注浆铜管仨接入高压水b高压赴/匕o.连接一蝤I.‘.TT‘.T‘..当!图3衬砌台车窗口、振捣器、注浆管布设示意振捣设备功率满足要求。数量上:插入式振捣棒每班组不得少于6根,二衬每侧3根(其中l根备用),拱部(纵向施工缝以上3In开始)附着式单线隧道不得少于22个,双线隧道不得少于36个。“”4.3施工缝逐版注浆技术措施隧道二衬混凝土浇筑施工,未防止施工缝处混“”凝土灌注不满形成脱空缺陷,应采取逐版注浆技术措施。按照注浆管预埋方式分为两类:一是拱部纵向注浆,二是施工缝端头径向注浆。4.3.1衬砌拱部纵向注浆管埋设及技术措施(1)隧道衬砌混凝土浇筑施工过程中,施工缝处极易出现脱空现象,应在隧道防水板铺挂完成后,在拱顶沿中线布置纵向排气管与注浆管,旨在衬砌混凝土封顶完毕后,及时针对施工缝易形成气囊处进行排气和注浆,确保衬砌施工缝端头处混凝土灌满;同时亦可利用纵向注浆管布设的梅花形溢浆孔,沿隧道中线区域进行拱顶纵向整段注浆。此处明确指出,严禁采用三通将纵向、径向管进行连接。(2)隧道纵向排气管与注浆管的设置技术要求:隧道铺挂完毕防水板后,应在拱部中线位置设置l根纵向注浆管和1根纵向排气管。见图4。鬻辩掣接纵向注浆I无纺布.!兰整笪。。连接软管I防水板/(排气官)户堡二衬端头模板三盘搓蜷嵫籍笋图4衬砌台车纵向注浆管、排气管设置示意RA『L¨崛yCoNS7_只UC丁『O~7-ECHNOLoGy2018(05J万方数据・隧道/地下工程・是衬砌施工缝端头处形成气囊,进而形成后期空图5衬砌施工缝V型槽及三角形胶条尺寸洞,应合理设置径向注浆管(排气管)。(2)衬砌混凝土浇筑过程中,若径向注浆管(排4.4.2V型槽橡胶条预埋施工方法气管)内及挡头板封闭处相继有水泥浆流出,则认(I)在选定的工作面已浇筑完二衬端头,进行为混凝土已基本灌满,即可停止浇筑;若需继续灌人工打磨倒角,倒角尺寸为20mm宽×40mm深,注混凝土,则应将径向注浆管(排气管)封堵,并在具体尺寸如图5所示。管内水泥浆终凝前将其清除干净。后期,经检测若(2)倒角打磨完毕后,采用双面胶将三角形胶发现衬砌拱顶施工缝处、衬砌中段等仍然存在空隙条进行粘接固定,粘接位置见图6。或空洞的情况,可将封顶的径向注浆管(排气管)作(3)推移台车至指定位置,定位后应检查后端为回填注浆孔,通过其进行回填注浆,注浆管连接三角形胶条是否存在扭结、偏移现象,并及时进行宜采用三通连接,见图4。调整;安装二衬钢端模之前,在端头前段安装半三“”4.3.3施工缝逐版注浆回填注浆管理及效果角形胶条,并采用双面胶粘接固定(或增设扎丝固检查要求定),粘接位置见图6。“”(1)拱顶回填逐版注浆应纳入工序,在衬砌(4)二衬台车前后端橡胶条及端模固定完毕“”脱模前及时进行;未按照逐版注浆技术要求设置后,即可进行二衬混凝土的浇筑;待二衬脱模后,即注浆管的,严禁开盘浇筑混凝土。开始按照步骤(2)进行循环施工,依此类推。(2)注浆材料采用高结实率的水泥浆或微膨胀..待浇筑段二衬水泥浆,注浆压力应达到0.2MPa。注浆过程中发F孓压磊毡聂磊-丌殛生查堂现吸浆量过大时应停止注浆,查明原因后采取处理7.・l{??七撺,。7k蒋Ⅻ黻。目窖箸i益(3)应在注浆完成后根据混凝土后期养护情N\迷纠巨丝况,采用人工敲击、地质雷达法等方式对拱顶衬砌图6衬砌台车V型槽橡胶条预埋施工示意曩惹誊墨黑羹拳顶施工缝位置应重点检查,发现5隧道仰拱施工缝质量控制预防措施缺陷后及时处置。‘髑坦PP阢脚出砸从里瑾甲"火驯瑁棚瞄4.4施工缝V型槽橡胶条预埋措施隧道仰拱施工缝按照止水带安装位置可分为“”“”采用隧道衬砌V型施工缝,通过V型槽口环向施工缝和纵向施工缝,且均设置有中埋止水带释放环向、纵向压力和拉力,能够杜绝二衬混凝土+背贴止水带双重防水防护措施H0|,但是由于其安施工缝处由于应力分布不均匀造成的环向、纵向裂装位置不同,施工质量控制要点也不同。但其在施铁道建筑技术RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2018(05{9S万方数据・隧道/地下工程・工缝处所产生的质量缺陷基本相同,基本是由于止水带安装不平顺、扭曲、外漏长度不符、端头振捣不密实等造成的,以下将通过两个方面进行预防措施阐述。5.1仰拱环向止水带钢端模固定措施(1)仰拱衬砌施工缝止水带卡具:仰拱环向设置折页式端头模板(模板厚12mm),模板采用折叠拼装,定制弧形可将环向止水带整体铺设平顺,且可保证端头混凝土的振捣效果,确保混凝土密实;同时按照4.1节中施工缝采用U型固定夹具(蛳Inlrn盘圆)进行固定,夹具布置间距为环向50cm。(2)仰拱填充封堵钢端模:为了确保仰拱填充施工缝端头混凝土的振捣密实度,填充端头搭配仰拱模板采用钢端模封堵,模板采用弧形定制,钢板厚度不得小于12mm。5.2仰拱纵向施工缝止水带固定措施(1)纵向中埋止水带拉伸式安装方法:隧道仰“”“”拱纵向中埋止水带张拉式技术的核心就是张拉操作;纵向设置托夹(纵向间距1.2一1.5m/根),采用蛳.5mm的圆钢制作成U型,托夹安装完毕后即可将橡胶止水带沿着托夹纵向放置并进行人工撑拉顺直,然后将u型托夹上部采用扎丝在止水带顶部进行绑扎固定,防止上浮。可采用紧线器(提供张拉力)结合牵引夹固定止水带进行纵向张拉直至形成绷紧状态¨1|,见图7。思黑∥垮图7仰拱纵向中埋止水带张拉式安装及施工照片(2)纵向背贴止水带安装方法:隧道仰拱矮边墙纵向施工缝质量控制主要为止水带安装固定和混凝土凿毛清理;首先必须确保中埋止水带的顺直效果,采用拉伸式固定方法时必须确保止水带的拉紧力和紧绷效果;其次背贴止水带应确保与防水板的紧贴效果,混凝土浇筑过程中严禁倒入其与防水板间隙,且在浇筑完毕后应对扭曲段进行清理和调铁道建筑技术直¨2|;矮边墙顶部未进行凿毛和杂物清理,严禁施工下道工序。6结束语隧道衬砌施工缝质量缺陷一直是隧道建设施工、隧道后期运营维护阶段的一个重点,尤其是施工缝开裂掉块、渗漏水等对施工安全和运营安全都存在极高风险。通过认真分析总结仰拱、二衬环向纵向施工缝质量缺陷成因,并结合成兰铁路长大隧道过程施工及试验效果,从施工工装配置、工艺工法、技术管控等方面进行了详细阐述,通过过程管理可大大提高衬砌施工缝的质量,可对隧道工程施工技术管理提供有益经验及借鉴。参考文献[1]乔衡.公路隧道施工常见的质量缺陷及预防措施[J].中国电子商务,2012(16):244.[2]肖厚云,张鹏,刘清名.高速铁路隧道混凝土缺陷处—理技术[J].四川水力发电,2012,31(6).5354.[3]田干千.浅谈隧道衬砌、施工缝开裂的原因及其整治—[J].安徽建筑,2007,14(3):5152.[4]施信彬.浅析隧道衬砌混凝土产生裂纹(缝)原因的分析及控制措施[J].科学咨询(科技・管理),2013(8):—5960.[5]周委,柴祺蛟.浅析隧道衬砌混凝土缺陷处理的研究探析[J].建筑工程技术与设计,2015(4):265.[6]刘文武,张志才.铁路隧道衬砌中埋式橡胶止水带安装工艺探讨[J].铁道建筑,2014(12):40-42.[7]中铁十九局集团第七工程有限公司.隧道衬砌台车钢——端模:zL201621085748.7[P].20170908.[8]张再仁.提高隧道止水带安装质量的方法[J].铁道—建筑技术,2014(7):9596.[9]李赵九,何山.衬砌新工艺在铁路隧道工程中的应用—[J].青海交通科技,2017(1):118122.[10]中国中铁二院工程集团有限责任公司.新建铁路成都至兰州线参考图隧道防排水施工缝、变形缝防水图[z].成都:中国中铁二院工程集团有限责任公司,———2012:成兰隧参(11)220714.[11]代鸿明.隧道纵向中埋止水带张拉式安装工艺研究—[J].铁道建筑技术,2017(4):6669.[12]牛新平.隧道二次衬砌纵向施工缝施工关键技术研究—[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2013(9):99100.RAILWAYCONSTRUCTIONTECHNOLOGY2018fD5J万方数据
陌南尘
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