隧道质量缺陷整治方案之欧阳术创编Word下载.docx
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3工程概况
3.1工程概述
月亮湾隧道全长380m，起止里程D2K95+195～D2K95+575，全段均为Ⅴ级围岩。
本隧位于宜宾市泥溪镇毛溪沟村，为川南红层丘陵地貌，地形有一定起伏，丘高与槽谷相间分布，残丘低矮浑圆；
进口纵坡较陡坡度20～40°
，进口纵坡坡度10～25°
，地面海拔高程320m～380m，最大高差60m，地面地表基本为旱地、灌木，基岩零星出露，洞身左为乐宜高速公路，交通条件较好，环境对工程影响较小；
隧道最大埋深为32m，洞身最大埋深32m，洞身围岩为软质岩且节理裂隙发育，施工中支护不及时容易引起洞内坍塌直至冒顶，隧道钻孔中均无稳定地下水位，地下水弱发育。
苦柏杨隧道全长445m，起止里程D2K101+025～D2K101+470，全段均为Ⅴ级围岩。
隧道区属丘陵地貌，地形波状起伏，进、出口地形起伏不大，地表多为旱地和水田，种植以玉米和水稻为主的农作物，坡面植被不甚发育以杂草为主，大部分是密林；
隧道进、出口都有一条便道横穿线路，交通条件较好；
隧道进出口为斜坡～陡坡地貌，进口相对平缓纵坡坡度15～35°
，出口较陡纵坡坡度35～60°
；
地面海拔高程322～372m，最大高差50m，隧道最大埋深38m。
3.2主要技术标准
序号
主要技术标准
1
铁路等级
客运专线
2
正线数目
双线
3
速度目标值
250km/h
4
正线线间距
4.6m
5
最小曲线半径
一般地段4000m，个别地段3500m，枢纽加减速地段合理选定。
6
最大坡度
一般地段20‰，困难地段25‰，个别地段30‰
7
牵引种类
电力
8
到发线有效长度
650m
9
列车运行控制方式
自动控制
10
行车指挥方式
综合调度集中
3.3工程特点
月亮湾隧道全长380m，深部为储气结构，其周边分布有大型天然气田，全段均为Ⅴ级围岩，地质复杂，施工难度大。
隧道位于丘陵地区，地形有一定起伏，隧道自进口至进口为连续下坡,在隧道施工期间排水需进行统一规划，保证排水畅通。
隧道进口靠近乐宜高速公路，进口位于山谷中，需修建便道进行施工，交通条件较好，施工材料、设备进场较为方便。
隧道进口坡面仰坡上方D2K95+195～D2K95+250及其左右各20m范围存在危岩落石，主要为泥岩砂岩差异风化形成的孤石，块体以0.5～1m见方为主，对隧道进口施工影响较大。
全段地下水弱发育，地下水对混凝土具有酸性侵蚀性，环境作用等级为H2，总体而言，该隧道工程地质条件较差，施工难度大。
苦柏杨隧道全长445m，隧道位于川南大塔场气田区北西翼附近，全段均为Ⅴ级围岩，地质复杂，施工难度大。
隧道位于山区，地形波状起伏，隧道自进口至出口为连续上坡,在隧道施工期间排水需进行统一规划，保证排水畅通。
隧道进、出口都有一条便道横穿线路，交通条件较好，施工材料、设备进场较为方便。
D2K101+441～D2K101+478段隧道洞顶为厚层砂岩的危岩落石，对隧道出口的安全存在威胁。
隧道D2K101+150处左侧有水塘一处，对工点施工影响较大。
全段地下水发育，地下水对混凝土具有S042-侵蚀性，环境作用等级为H2。
总体而言，上述两座隧道工程地质条件较差，施工难度大。
3.4地震动参数
根据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2001）及《成贵铁路区域性地震区划报告》等确定，沿线地震动峰值加速度为0.1g。
沿线场地土类型为中硬土，场地类型为Ⅱ类，设计地震分组为第三组，地震动反应谱特征周期为0.45s。
4隧道质量缺陷的整治原则
（1）彻底治理、不留死角，保证隧道实体质量满足设计验标要求，确保铁路后期运营安全。
（2）缺陷整治要符合“确保质量、技术先进、经济合理、安全适用”的要求。
（3）缺陷整治要符合环境保护的要求。
（4）对于无损检测发现的缺陷部位，采用加密扫描和混凝土钻芯的方式进行验证，进一步确定缺陷范围和程度。
（5）整治处理中不断改正工艺工法，验证整治效果，优化整治方案。
5隧道质量缺陷的类型
根据缺陷成因和所处位置的不同，大致可以把隧道质量缺陷分为五类：
包括脱空、衬砌欠厚、衬砌局部裂缝、衬砌钢筋外露、渗漏水处理；
根据不同类型的隧道质量缺陷应采取不同的处理措施进行整治。
6脱空整治方案
6.1原因分析
（1）初支光爆效果差，且开挖面不平整，超挖严重，喷浆作业没有喷满；
防水板挂设松弛度不合适未与初支面密贴，在衬砌混凝土浇筑时防水板局部受力形成二衬与初支间的脱空。
（2）二次衬砌混凝土浇筑时拱部未注满，二次灌浆没有严格按照设计规范进行，与初期支护间形成脱空。
（3）拱顶混凝土没有连续进行灌注，间隔时间过长，先灌部分混凝土堵塞了出料口。
6.2整治措施
脱空整治主要采取钻孔注浆填充空洞的方式进行处理，以发挥衬砌、初支及围岩整体结构能力，改善和维护衬砌今后工作环境。
6.3二衬与初支间脱空处理措施
6.3.1工艺流程
图1回填注浆施工工艺流程图
（1）脱空位置核查
根据物探及钻孔验证脱空范围，检测定位，并在缺陷整治过程中对脱空范围进行核对、检验。
（2）质量缺陷判定
根据检测资料和《铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定》进行衬砌欠厚程度判断，若发现衬砌厚度不足，必须在欠厚整治完成后再进行衬砌背后注浆。
（3）衬砌钻孔、安装孔口管
采用自制的简易台车或台架作为操作平台，工作人员在平台上手持电钻在脱空部位进行钻孔作业；
注浆孔采用Φ42钻孔，交错布置，布置间距为1.0m×
1.0m，钻孔时注意不要穿透防水板，现场操作中可根据实际衬砌厚度、缺陷范围和衬砌背后脱空大小对钻孔布置进行适当调整；
注浆时孔口设置Φ32带丝扣的孔口管，并用植筋胶锚固在Φ42注浆孔内。
钻孔与孔口管安装详见下图：
（4）管口试接
注浆用塑料管与带丝扣的孔口管进行连接，注浆前应与每根预留孔口管进行试接，确保拌制的浆液能够在规定的时间内使用完，使注浆能够连续进行。
（6）吸水试验
注浆前应对注浆管路系统用1.5-2.0倍注浆终压进行吸水试验，检查管路系统能否耐压，有无漏水、机械设备是否正常，试运行20min后，进行注浆现场试验，确定注浆参数。
试验及注浆过程中，要求值班技术员必须在场，做好注浆记录；
并根据现场注浆实际情况，准确判断及时对浆液稠度做出调整。
（6）浆液配制
注浆材料采用微膨胀水泥砂浆，水泥砂浆配合比采用0.8:
1，可通过现场试验进行调整，配制好的浆液随拌随用，严禁使用停滞时间过长的浆液。
（7）注浆
二次衬砌混凝土强度达到设计强度的100%后才能进行注浆，注浆时由隧道下坡方向至上坡方向依次进行，注浆采用逐渐加压式注浆，注浆压力为0.2Mpa，注浆速度一般为20-40L/min；
灌浆管端头设置防堵设施，当注浆压力达到设计终压并稳定5min以上、吸浆量很少或不吸浆时即可结束该孔注浆，注浆结束后应将灌浆管孔封堵密实，孔洞较大时，需添加纤维。
（8）二次补压
第一次注浆后间隔2h，将每个注浆孔按0.2Mpa压力保持10min注浆，当达到下述情况之一即可结束注浆：
①当注浆压力达到设计终压时；
②当注浆量达到或超过设计注浆量，孔口管出现冒浆时；
③当注浆压强达到设计终压，且稳压10min也可结束注浆。
6.3.2施工注意事项
（1）注浆时，注浆孔内设置Φ32孔口管，并用植筋胶锚固于Φ42注浆孔内，注浆过程中，相邻注浆孔应设置孔口塞，以免跑浆。
（2）注浆施工前先进行注浆试验，并根据试验结果调整注浆参数。
（3）衬砌背后注浆时隧道纵向应由下坡方向向上坡方向进行，横向应先注边墙孔、两侧孔、在注拱顶孔。
（4）应对钻孔进行编号，钻孔及注浆过程中应钻孔、注浆压力、注浆量进行详细记录，根据钻孔情况确定注浆钢管长度。
（5）注浆过程中应严密观察衬砌状况，若发现衬砌有异常、变形、开裂或已有裂纹有加速发育趋势等，应立即停止注浆，并想上级领导汇报。
（6）施工过程中应做到随钻随注以免跑浆。
（7）注浆完成后，采取可靠的封堵措施，防止浆块掉落，影响施工与运营安全。
6.4初支与基岩面脱空处理措施
6.4.1工艺流程
初支背后存在空洞或不密实区，也需采取打孔注浆的方法进行缺陷整治，其施工工艺与衬砌脱空注浆类似。
（1）现场施工前应先根据无损扫描资料，做物探钻孔验证脱空范围，检测定位，并在施工过程中空洞或不密实区范围进行核对、检验。
根据检测资料和物探结果对初支空洞类型进行判断，若发现初支基岩不密实或初支背后脱空，需采用不同的注浆方式进行处理。
采用自制的简易台车或台架作为操作平台，工作人员在平台上手持电钻或风钻在脱空部位进行钻孔作业；
注浆孔采用Φ42钻孔，交错布置，布置间距为1.5m×
1.5m，实际施工中应根据初支背后不密实、空洞大小及范围沿隧道拱顶、拱腰、边墙布置注浆孔；
注浆孔钻孔深度应超过既有衬砌并伸入基岩不小于1.0m，注浆时孔口设置Φ32孔口管，并用植筋胶锚固在Φ42注浆孔内，注浆过程中，相邻注浆孔应设置孔口赛，以免跑浆。
（5）吸水试验
初支背后脱空，采用水泥砂浆或细石混凝土进行填充注浆；
初支背后围岩不密实，采用纯水泥浆，浆液配合比建议采用0.8:
1，并通过现场试验进行调整。
初支混凝土强度达到设计强度的100%后才能进行注浆，注浆时由隧道下坡方向至上坡方向依次进行，注浆采用逐渐加压式注浆，注浆压力为1.0Mpa，注浆速度一般为35-70L/min；
灌浆管端头设置防堵设施，当注浆压力达到设计终压并稳定5min以上、吸浆量很少或不吸浆时即可结束该孔注浆，注浆结束后应将灌浆管孔封堵密实。
第一次注浆后间隔2h，将每个注浆孔按1.0Mpa压力保持10min注浆，当达到下述情况之一即可结束注浆：
6.4.2施工注意事项
（1）段内若需采取锚杆等措施补强既有衬砌时，锚杆应尽量利用注浆孔布置，避免过多影响既有衬砌完整性。
（2）注浆孔钻孔深度应超过既有衬砌并伸入基岩不小于1.0m，注浆时于孔口设置Φ32孔口管，并用植筋胶锚固于Φ42注浆孔内，注浆过程中，相邻注浆孔应设置孔口塞，以免跑浆。
（3）注浆施工前先进行注浆试验，并根据试验结果调整注浆参数。
（4）衬砌背后注浆时隧道纵向应由下坡方向向上坡方向进行，横向应先注边墙孔、两侧孔、在注拱顶孔。
（5）应对钻孔进行编号，钻孔及注浆过程中应钻孔、注浆压力、注浆量进行详细记录，根据钻孔情况确定注浆钢管长度。
（6）注浆过程中应严密观察衬砌状况，若发现衬砌有异常、变形、开裂或已有裂纹有加速发育趋势等，应立即停止注浆，并想上级领导汇报。
（7）施工过程中应做到随钻随注以免跑浆。
7衬砌欠厚整治方案
7.1原因分析
（1）二次衬砌拱顶混凝土欠厚，同时拱顶脱空，说明灌注拱顶混凝土时未灌满。
（2）测量放线精度低或爆破开挖效果不理想，初支侵限造成二次衬砌厚度不足。
（3）处理塌方过程中，安全起见为尽量避免在次扰动围岩，对个别突出的岩石或初支拱架未进行处理，造成二衬欠厚。
（4）初期支护预留沉降量过小，围岩变形较大；
初支喷射混凝土局部过厚，二次衬砌施工时没有进行有效的处理，造成二次衬砌厚度不足。
7.2程度判定
对比无损检测资料衬砌厚度与原设计差异，按《铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定》对缺陷进行分级，采取相应整治措施，缺陷等级指标见下表
7.3整治措施
对二次衬砌背后存在空洞，衬砌强度满足设计要求，局部厚度不满足设计要求，根据所处地质条件结合《铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定》、《铁路隧道防排水技术规范》（TB10119-2000），整治措施按下表执行：
危岩类别
建筑材料
设计衬砌厚度
实际最小衬砌厚度
采取措施
cm
Vb
钢筋混凝土
50
≥30
回填注浆
＜30
拆换
Vc
55
7.4拱墙欠厚拆换处理措施
苦柏杨隧道和月亮湾隧道衬砌类型均为V类，当实测混凝土浇筑厚度＜30cm时，需对衬砌混凝土采取拆换的措施，具体工艺流程如下：
7.4.1工艺流程
图2衬砌欠厚拆换施工工艺流程图
（1）根据物探资料和钻孔验证结果确定欠厚范围。
（2）拆换前，应先完成相邻段落的其他缺陷整治，在拆换段前后2m范围设置拱墙I20a钢筋作为临时支护，钢架间距0.5m/榀。
（3）采用自制的简易台车或台架作为操作平台，工作人员在平台上采用砂轮机沿已划分好的墨线切缝，切缝深度控制在衬砌厚度的2/3左右，二衬混凝土采用风镐进行破除，拆除顺序为：
从拱顶位置开始，依次想两侧拆除拱腰及边坡混凝土，拆除二衬混凝土时要跳槽拆除，严禁爆破，每次拆除纵向拆除长度不得大于1m，严禁大段落连续进行拆除作业，拆除土工布与防水板时，土工布预留搭接长度不能小于40cm，防水板预留搭接长度不能小于30cm。
（4）拆除旧的二衬混凝土后，将新旧混凝土结合处凿毛并采用高压水冲洗干净，按设计要求恢复二衬钢筋，并对钢筋进行除锈处理，以保证新旧混凝土之间连接良好。
（5）自检合格后，报现场监理工程师检查验收；
验收合格后铺设防水板与无纺布，并做好与原防水板的搭设（无纺布搭接宽度不小于50mm，防水板焊接采用超声波焊接工艺，其搭接宽度不小于15cm，单条焊缝的有效焊接宽度不小于1.5cm）；
新旧混凝土接缝要设置止水胶，宽2cm，以改善其防水性能。
（6）利用钢模台车灌注拆换二衬混凝土，二衬混凝土采用微膨胀混凝土，混凝土强度等级根据设计要求而定；
拆除拱顶预埋的Φ50注浆波纹管（预埋不少于两根），二衬混凝土浇筑完成后，检查衬砌厚度，待二衬混凝土强度达到设计要求后，对衬砌背后空洞进行注浆回填密实，注浆同原设计，确保二衬与初支密贴。
7.4.2施工注意事项
（1）二衬欠厚处理是基于初期支护和二次衬砌变形监测满足规范要求的情况下施作，且二次衬砌监测稳定的情况下进行处理。
（2）要根据物探和钻孔确定二衬欠厚范围和大小，根据实测结果采用不同的处理措施。
（3）二次衬砌欠厚处理，严禁采用爆破施作，每次拆除纵向长度不得大于1m。
（4）新旧二衬混凝土结合处，必须凿毛处理并用高压水冲洗干净，保证混凝土接茬满足设计规范要求，不产生新的质量缺陷。
（5）拆换施工前后和施工过程中，要加强拆换段及相邻段落洞内和地表沉降观测，一旦发现异常，应立即采取临时钢架等应急措施，确保施工安全。
（6）微膨胀混凝土使用前，配合比需经监理单位审批。
7.5拱墙欠厚钻孔注浆与锚固补强处理措施
7.5.1工艺流程
图3衬砌欠厚脱空钻孔注浆与锚杆补强施工工艺流程图
根据物探及钻孔验证二衬脱空范围和大小，检测定位，并在缺陷整治过程中对脱空范围进行核对、检验；
确定二衬厚度是否满足最小衬砌厚度大于30cm，纵向脱空长度小于5m，如不满足应采取拱墙衬砌拆换的方式进行欠厚处理，整治完成后在进行衬砌背后注浆。
（2）衬砌钻孔、安装孔口管
（3）管口试接
（4）吸水试验
（5）浆液配制
（6）注浆
（7）二次补压
（8）锚杆补强
补强锚杆采用HRB335Φ22砂浆锚杆，单根锚杆长为4m，间距1m，梅花形布置，垫板为12×
12×
0.8cm，地下水发育且需锚杆补强段落采用拆换处理，以满足防水要求。
7.5.2施工注意事项
（8）根据缺陷整治情况，实施注浆后可根据衬砌厚度、脱空区面积大小和形状必要时设置锚杆补强，地下水发育且需锚杆补强段落采用拆换处理，以满足防水要求；
锚杆垫板和螺母采用镀锌处理，并对锚杆头进行防锈处理。
8衬砌局部裂缝整治方案
8.1原因分析
（1）混凝土塑性过大，成型后发生沉降不均，出现塑性沉降裂缝。
（2）初支围岩变形过大，造成衬砌混凝土不均匀沉降，产生裂缝。
（3）配合比设计不当引起的干缩裂缝。
（4）骨料级配不良，又未及时养护引起的干缩裂缝。
（5）模板支撑刚度不足，或拆模工作不慎，外力撞击的裂缝。
8.2整治措施
整治前对裂缝进行观测，裂缝发展情况稳定后，在对裂缝进行整治。
对于宽度小于5mm的裂缝，采用沿裂缝凿孔压浆封堵处理；
对于宽度大于5mm的裂缝，采用沿裂缝凿槽，压浆封堵后用环氧砂浆嵌补。
8.3沿缝凿孔压浆处理措施
8.3.1工艺流程
二衬混凝土表面清理→钻孔→洗缝→埋设注浆管→封缝→压水试验→注浆→封孔。
8.3.2施工步骤
（1）二衬混凝土表面清理
用钢丝刷清理二衬混凝土表面，再用空压机把表面吹干净，对混凝土表面打磨平整，除去表层浮浆，直至完全露出混凝土结构新面。
（2）钻孔与埋设注浆管
沿裂缝凿长、宽、深均为8cm“V”型孔，孔顶正对裂缝，凿孔间距30-50cm，冲洗干净后埋入Φ10塑料管，其周围孔隙用环氧砂浆或膨胀水泥胶泥压实固定，注浆管外露8-10cm，以便与注浆设备连接；
注浆孔与注浆管的设置如下图：
（3）封缝
对所有需要注浆的裂缝，涂刷环氧树脂封缝。
（4）压水试验
封缝、砂浆锚固后进行压水试验，以检查封缝、固管强度疏通裂缝，确定压浆参数。
压水采用颜色鲜明的有色水（其压力维持在0.4Mpa左右），测定水压及进水量，作为注浆依据。
（5）注浆
由裂缝两端向裂缝中部注浆，设置集中排水孔且需对其封闭时，集中排水孔在相邻两孔注浆后，顶水注浆；
注浆压力应根据裂缝大小、衬砌质量等综合确定，一般为0.2-0.6Mpa，但一般不超过压水试验压力；
当注浆量与预计注浆量相差不多，压力较稳定且吸浆量逐渐减少至0.01L/min时，在压注3-5min即可结束注浆，注浆中应随时观察压力变化，当压力突然增高应立即停止注浆；
当压力急剧下降时，应暂停注浆，调整浆液的凝结时间与浆液浓度后继续注浆。
（6）封孔
注浆结束后，用铁丝将注浆管外露部分反转绑扎，待浆液终凝后，割除外露部分，以环氧砂浆将孔口抹平，待其固结后沿裂缝涂环氧树脂一遍。
8.4沿缝凿槽压浆处理措施
8.4.1工艺流程
二衬混凝土表面清理→沿缝凿槽→洗缝→埋设注浆管→封缝→压水试验→注浆→嵌缝。
8.4.2施工步骤
（2）沿缝凿槽与洗缝
沿裂缝长度方向凿倒梯形槽，槽口宽一般为5-10cm（裂缝宽+4cm），槽底宽大于槽口宽，槽深8cm。
并用高压水、高压风对裂缝凿出的槽口进行清理，保证槽内无粉尘杂物。
（3）埋设注浆管与封缝
正对裂缝按间距30-50cm布置注浆管，并采用环氧砂浆封闭嵌缝槽，封缝材料按填充槽深一半考虑，具体布置如下图所示：
（
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