隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防和治理措施

兰州交通大学继续教育学院毕业设计(论专业(班级)：12级土木工程 设计题目：隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防和治理措施毕业设计成绩评议表姓名班级职称答辩委员会综合评语评语内容包括：(学术)思想、方案选择、设计(论文)达到的水平、设计(论证)有无错误等。毕业设计(论文)任务书设设计(论文)题目隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防和治理措施要研究内容2、编制隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防措施；关键环节计划进度11、，《中国隧道及地下工程修建技术》，人民交通出版社2、关宝树，《隧道工程维修管理要点集》，人民交通出版社3、傅鹤林，《科学出版社5、，《隧道及地下工程》，西南交通大学出版社6、陈秋南，《隧道工程》，机械工业出版社，8、陈志敏、欧尔峰、马丽娜，《隧道及地下工程》，清华大学出版社9、，《山区高速公路隧道施工关键技术》，参考资料开题报告设计(论文)题目设计(论文)题目隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防和治理措施隧道或多或少都存在衬砌开裂的现象，严重影响到运营安全。许多工程还未交付使用就它地方关于隧道衬砌开裂的事例更是不胜枚举，以上实例充分说明，隧道发生裂缝已不工方面谈一点预防措施和看法，旨在抛砖引玉。选题的目的及意义随着我国大规模基础建设的开展,隧道工程已成为铁路、公路和水利水电等大型项目中的重要工程。在这种形势下,隧道工程的重要性越来越显着，隧道工程所占的比例逐步增大。隧道衬砌裂缝不仅影响了美观，还给工程质量留下了隐患。施工中必须采了衬砌裂缝产生的原重点研究内容提出了预防裂缝产生和治理的措施。孝设设计(论文)题目隧道衬砌裂缝产生原因分析及预防和治理措施自接受毕业设计任务安排以来，首先按照编制的有关要求，进行了相关信息和数据的收集整理，查阅相关资料和书籍以确保本文的合理性。文大体分为七个部分第一部分：目前国内隧道衬砌裂缝研究方法及现状。第二部分：隧道衬彻裂损变形的现状和主要危害。第三部分：隧道衬砌开裂的类型。第四部分：隧道衬砌裂缝观测方法。第五部分：隧道施工对衬砌裂缝的预控。设计完成情况结题验收设计(论文题根据《毕业设计任务书》要求，毕业设计(论文)已全部完成，请老师审阅。指导教师评分(优、良、中、及格、不及格)：摘要工程建设模空前的建设热潮。因其在改善路线线形、缩短里程少占地面积等方面发挥的重要作用，必将得到更为广异较大，隧道穿越的山体地质及水文等条件复杂多变。由于以及对衬砌有侵蚀性的环境水等调查不足；未能采用加强型入手，从施工角度分析了隧道衬砌裂缝产生的原因,再现衬砌道衬砌裂缝产生及发展规律，从而对隧道设计、施工以及粗浅见解。AbstractWiththerapiddevelopmentofnationaleconomy,transportundertakingshavedevelopedvigorouslyinourcountry.Tunnelasahighway(railway)isaveryimportantpartinengineeringconstructionstructure,alsousheredintheunprecedentedbuildingintheimprovementoftheroute,shortenthedistanceandtraveltime,improvetheoperatingefficiencyandreducetheareaplayedanimportantrole,willgetmoreextensivepromotionanddevelopment.However,theregionaldifferencesinnaturalconditionsinourcountry,tunnelthroughthemountaincomplexgeologicalandhydrologicalconditions,thelocalweaksurroundingrockandswellingrockandtransformQiYoucorrosiveenvironmentsuchaswatersurvey,failedtouseimpropermeasures,strengtheningpreventionandcontrolofliningstructureorsectionsoftunnelliningconstructionqualitydefects,suchastunnelintunnelliningcrackcausedmanyoperation.Suchasliningcracktreatmentinappropriateliningwillappear,notonlyisnoteasytorepairandaffectthenormaloperationoftunnel,tunnelliningandallkindsofventilation,lightingandfirefightingequipmentcorrosiondamage,worsenwatersurfacedrivingenvironment,therebyreducingdrivingspeedandsafetyperformance.SotheyFromthetypeoftunnelliningcrack,thispaperanalyzedfromthepointsofviewoftheconstructionoftunnelliningcrackreason,representtheliningcrackcharacteristicsanddamageforms,drawatunnelliningcrackandthelawofdevelopment,thusthedesignandconstructionofthetunnelandtunnelliningcrackdiseasepreventionandcontrolofsomeshallowsareputforward02(一)围岩加固1267道衬砌裂缝研究方法及现状营中隧道呈现出越来越多的裂缝状方案进行了一系列的研究，其采用的研究方法主要研究方法，现场试验的研究数据不仅可以为科研场量测数据分析可以直接指导实际工程的建设，同过程的实际受力状态，为结构的安全性评价提供；浅埋偏压裂缝治理试验；软弱膨胀性围岩裂缝治岩溶区裂缝治理以及隧道塌方的治理等。或共同作用模式。数值计算方和主要危害以我国公路铁路隧道衬砌目前裂损变形情况为例(如表1)。裂损比例(%)400水利、通风设施锈蚀、道床翻浆、严寒和寒冷地区产生冻浆、线路变形、危及行车安全，被迫降低车辆运行速度，大进行大修整治，施工与运营相互干扰，费用进一步增大。如类型各方面的因裂缝等三1.纵向裂缝(如图)：衬砌裂缝平行或基本平行于隧道轴线，其危害性最大，继续发展个隧道塌方，破坏衬砌断面的整体性。产生裂缝的原设计承载力不够、隧道周边欠挖部位未进行处理使衬。2.环向裂缝(如图)：衬砌裂缝垂直或近似垂直于隧道轴线，主要是由于围岩压力变存在3.斜向裂缝(如图)：一般和隧道纵轴呈45°左右延伸较长，几条斜向裂缝互相交叉，是由于混凝土斜截面上的拉应力或剪应力超过混凝，主要分为衬砌挤压张口型裂缝、衬砌内缘受弯1.张口裂缝(如图)：常见在拱腰，边墙部位。多由衬砌承受较大的地层压力作用向内限抗拉强度发生张口裂缝；部分见于拱顶，由于拱顶不密实，拱顶松动围岩掉块，随着时间的推移拱顶上受拱顶松动围岩压力向内位移，内缘拉应力超过钢筋混凝土的极限抗拉强度，产生混凝土的极限抗拉强度，产生“”形张口裂缝。拱腰和边墙部位出现多条张裂错台，并2.闭口裂缝(如图)：常见于拱顶发生较严重内移地段的拱腰部位和拱腰发生严重内移的拱顶部位，由于衬砌拱顶(拱腰)两侧受压，拱腰(拱顶)衬砌向外位移内侧受压产3.错台裂缝(如图)：主要为拱腰处衬砌混凝土受剪切应力作用而开裂出现错位，呈纵向、斜向或“X”型交叉分布。剪切裂缝主要是由于偏压、围岩自身承载力不足、纵向沉降差和其它施工因素引起。由于混凝土浇筑后,地基受力产生不均匀沉降，以及过早脱模后衬砌背后空腔内松动围岩产生滑动，混凝土衬砌遭受巨大外力冲击等都容易产生4.收缩裂缝：多见于隧道洞口气温变化影响较大地段，由于施工过程中停电、机械故障等原因，迫使混凝土浇筑中断时间超过混凝土的初凝时间，故障排除后继续浇筑混凝土时，原有的混凝土基础表面没有进行凿毛处理，或者凿毛后没有将松散混凝土层冲洗干净就在原混凝土表面进行浇筑，致使新旧混凝土接茬处出现裂缝。一般情况下在衬砌封闭成环后，张口裂缝和闭口裂缝相呼应而产生，张口裂缝附近必定会产生闭口裂缝，闭口裂缝周围一定会出现张口裂缝。观测方法宽度、长度和深度等进行记录(如图)。裂缝如果持续发展，则纸条被拉裂，直接量测工中各埋入两个钢钉，其中一个直立，另一个制成“L”型，两个钢钉的尖端相交于一点(如图)。这种方法既能测量裂缝的扩张程度，还可以这种方法是在裂缝两侧完好的污工中各画出两个标记(如图)，根据两个标记的相对位缝的预控护的相互关系有了重新认识，不再传统地将围岩视为荷载消极地”承受围岩压力。而是立足于保护围岩、利用和调传统矿山法后工程界提出的现在使用最广泛的设计施工理目的是在岩石或土层中开挖隧洞时，使围岩形成一个整体的一部分。其核心是：利用围岩支撑隧道，使围岩本身形护并加强监控测量，确定围岩变形基本稳定后再进行体，以维护围岩自身稳定性为基点，采用锚杆和喷岩的自稳性。锚喷层荷载和周围水压力(围岩自稳性较强)。稳定是岩体自身具有承载和自稳能力，围岩丧失稳“新奥法”在隧道及地下工程的应用推广中逐渐形成自己独特的思想体系，在施工理念护密实。重视又指施工场所周边环境的影响。岩状态采取对策，隧道开挖过程中的地质条件是变，“新奥法”施工对隧道衬砌裂缝和变形进行了有。仍以甘肃某隧道为例，改隧道在建设过程中某段出现大型采行削山卸载，但论证结果只是加强衬砌类型。待塌方处理次发生大型坍塌，造成数榀已支护完成的拱架损毁，后不局部围岩松散、压力或构造应力较大地段衬砌结构未能相应防排水可靠性措施，也未对仰拱采取加强措施混凝土铺底厚能及时压浆回填或者不回填，造成拱顶衬砌背后空洞较大，加之上部岩土坍落导致拱腰承受围岩较大荷施工工艺、方法不当。先拱后墙(上下导坑)法施工时，拱架支撑变形下沉，造成拱由于施工测量放线产生较大误差导致超欠挖、初支变形、坍方等在施工中未能妥善处来确定二次衬砌的施作时间，安全可靠性差造成二次衬砌超设计荷载承受围岩压更有甚者为了获得更大经济利益，在浅埋、软弱地层中删减预留变形量忽略了围岩侧变成了临空面，衬砌边墙由原来的部分受压结构变成同缝的原因，常见的主要因素有：偷工减料、野蛮开挖距离较近，开挖过程中相互扰动较大，破坏了围岩的相防和治理措施施工前期地质勘查工作，为隧道衬砌结构设计提供准确的工加强施工过程中的地质复查核实工作，以便及场经常遇到的问题，为了弥补设计上的缺陷现场工程技术人员(设计、监理、施工)要对开挖暴露后的围岩情况及时与设计图纸进行核对，发现不符之处不可盲目施工，应立即会同现场设计人员协商做出相应的变更。稳加强机械开挖管理水平。凝期支护或衬砌结构作出加强调整。砌与初支间空腔压浆，提高混凝土衬砌与喷射混凝土前提下，隧道衬砌裂缝的治理主要从围岩加固，二次衬砌是地段，施工单位应提前作好施工期间可能出现的不利因素(如山体滑坡失稳等)的应对塌方空穴处理时一般采用填浆砌片都要求洞穴内回填稳定支撑牢固，出水点引排水通初支完成或二次衬砌混凝土施工后要及时注浆回填密次衬砌混凝土的关键。超挖造成的二次衬砌背后的较近年来，运营隧道出现衬砌裂缝和坍塌事故，主要是管注浆、大管棚超前支护、地表注浆、隧道径向注浆岩面空间较大，存在形状不规则的空洞开仓处理难度支护的完整性，针对此现象当衬砌背后存在较大空腔(1)施工工艺流程(如图)：(2)施工步骤：1)预埋泵送管或Ф100mm热轧钢管(与拱架间连接钢筋或钢筋网片焊接牢固)，作为预2)采用C25泵送混凝土(坍落度控制180~200mm)进行泵送回填处理直到密实(如图)。助开挖的一种施工工艺，适用于自稳时间较短的砂层、砂弱围岩带、浅埋地段、地下水较多的破碎围岩地段，一般性差、开挖面渗水多的情况下适用。但实际施工中普遍存清、对其工艺流程的操作把关不严、对注浆量的控制不当造成工程质量缺陷,出现围岩固结不佳、设计和计量注浆量远二类为注水泥浆或水泥+水玻璃双液浆等化学浆液，通间加固并达到一定自稳力。(1)超前小导管设计参数：插角在10-15°。小导管顶端为尖锥型以利于导管打入岩壁的钻孔内(如图)，小导管打(2)施工工艺流程(如图)：(3)施工步骤：1)制作小导管，导管顶端制成尖锥型以利于导管打入岩壁的钻孔内(如图)，管图超前小导管注浆加固围岩整体层、断层破碎带、浅埋大偏压等松散堆积体)的隧道施工。长管棚与短管棚相比，其一短环组成的钢筋笼，环向间距1m)。纵向两组管棚间，应有不小于的水平搭接长度。，水灰比为：W：C=：1。当地下水较发肓或浆液扩散范围较大时，注浆浆液改为水泥-水玻璃双液浆。注浆压力采用~1Mpa。(2)施工工艺流程(如图)(3)施工步骤：管(如图)。1)钻机钻孔达到设计要求，钻杆用连接套接长，钻孔比设计孔深长。2)依次拆卸钻杆。3)顶管作业：采用钻机连接套管自动跟进装置连接钢管，将第一节管子顶入孔内。40厘米时，用管钳卡住管棚，反转钻机，使顶进连接套与钢管，对准上一节钢管端部，人工持管钳用钢管连接套将两5)按配合比拌制水泥浆，注浆使管内浆液充填密实。注浆采用后退式注浆工艺，以保证机械打孔，通过注浆管用一定的压力将水泥浆液或具岩体裂隙、碎石孔隙或岩土层的界面，经过浆体的充(1)注浆管设计参数：距按2m×2m梅花型布置(如图)。(3)施工步骤：(2)施工工艺流程(如图)：1)围岩地质调查(土质、孔隙率)，根据地质情况选择注浆材料，确定注浆参数和机2)钻孔安设导管，连接孔口管安装止浆阀，检查管路是否符合要求，并拌制浆液。3)开始注浆，检查注浆压力是否达标，注浆使管内浆液充填密实外溢为止，以保证注浆方地层自稳性较差，但能保证开挖施工安全，并确定 (1)注浆管设计参数：根据拱架间距而定，垂直于开挖轮廓线梅花型布设(如图)。注浆管采用Φ42mm钢管加管。注浆管布设完毕后，在注浆管周围喷射混凝土封(2)施工工艺流程(如图)：(3)施工步骤：1)为了防止浆液从附近钻孔中渗流，施工采用隔排隔孔施工，注浆顺序按照先底部、再2)钻孔施工注浆孔采用风机成孔，成孔以后及时采用高压水进行清孔；3)在注浆过程中，加强对注浆施工段附近围岩的和地质观察，并对注浆施工地段进行监注浆加固围岩，注浆材料水灰比为不得低于1：1的浆液，并根 (二)二次衬砌表面补强维或钢板等粘在衬砌内表面，控制裂缝的有害裂缝应及时进行处理，防止裂缝，不会影响度后，以~压力压入水泥-水玻璃浆液或环氧树脂浆液。压浆结束后在压力下压水检查压调色料处理。裂3-5m，安装WDT25中空注浆锚杆，注入水泥砂浆，灰砂比1：(3~5)，水灰比1：1，施工时由下往上逐级注浆，注浆压力以~为宜。注浆结束后，另凿新孔在~压力下压入刮抹料和调色料处理。(三)套衬补强的载荷能(1)隧道净空断面是否允许缩小，如允许，可以缩小多少；(2)既有衬砌的厚度是否满足设计要求；(3)套衬的厚度比较薄，并且须采用钢筋混凝土，如何保证混凝土的浇注质量；(4)如何能使新的钢筋混凝土与既有的混凝土结合成一个整体；(5)运营隧道是否允许在混凝土浇注过程中停止通行。(1)隧道净空有缩小的余地。(2)保证新施作的衬砌有很高的强度和厚度。 (3)运营隧道在混凝土浇注过程中，每次中断行车的时间应能满足浇注一环混凝土的需3.套衬施作程序(如图)： (1)裂缝调查的内容应包括裂缝的宽度，深度，有否渗水，裂缝的连通情况。 (2)对衬砌结构的稳定性作出评估，确定采用何种处置措施。