隧道病害是設計的“鍋”還是施工的“鍋”,？

欄目:工程預算時間:2020-09-05

由于設計者經(jīng)驗,、習慣及愛好的不同,，對規(guī)范的認識差異,，所設計出來的隧道建筑限界研究不足，個別指標與參數(shù)的設置不盡合理,；隧道支護參數(shù)設計差異較大,，即使在同類地區(qū)、同類圍巖段,，因是不同的設計單位,，其參數(shù)也是不相同的；隧道內(nèi)輪廓也就各式各樣,，有的馬上就要施工了還在搞斷面優(yōu)化,，不僅造成了設計返工,，而且工程數(shù)量也不易控制……

本文為大院針對隧道設計總結，對設計師及施工技術人員非常有幫助,，推薦學習參考,。

當前隧道質(zhì)量問題

一、隧道漏水,、滲水

（1）是地質(zhì)原因,；

（2）是施工原因：超挖部分沒有回填或回填不實，襯砌背后空洞發(fā)育,，從而在隧道拱部形成了地下水的儲存區(qū),。在襯砌背后排水系統(tǒng)不暢的情況下致使作用在二襯上的荷載增大，加上溫度應力,、圍巖應力和襯砌不均勻沉降的共同作用,，使得二次襯砌開裂，引發(fā)滲漏水問題,；

混凝土振搗不密實,，澆注不連續(xù)，部分強度偏低,；變形縫,、施工縫未認真安裝止水帶，兩邊的混凝土澆注不實．使得襯砌在施工縫處產(chǎn)生裂縫并滲漏水,；施工工程中導致排水管堵塞,、防水板破損；工程材料質(zhì)量存在問題,。

（3）是設計原因

工程防水標準確定不合理,；結構細部防水設計不詳細或未做防水設計。設計時應做到明確提出防排水材料的性能指標,；在設計中提出施工工藝和質(zhì)量檢測的相關要求,；精細化設計，考慮運營期間能方便防排水系統(tǒng)的疏通,、維修養(yǎng)護,。

二、襯砌開裂

（1）是設計斷面形式不合理,，如對有膨脹性或遇水易軟化的圍巖,，邊墻采用直墻形式，邊墻很可能出現(xiàn)開裂現(xiàn)象,，遇水易軟化的圍巖有可能造成邊墻基底承載力不足,，產(chǎn)生不均勻沉降，出現(xiàn)裂紋（裂縫）或錯臺,；

（2）是初期支護能力不足,，造成坍塌,、變形過大使二次襯砌承受較大圍巖壓力；

（3）是二次襯砌安全儲備不足,，如有些隧道施工中出現(xiàn)了比較大的坍方,，二次襯砌仍采用素混凝土，造成運營后素混凝土出現(xiàn)裂縫,。

三,、洞口邊仰坡坍塌

部分隧道洞口邊仰坡雨季出現(xiàn)局部坍塌現(xiàn)象。設計中應貫徹“早進晚出”原則,，洞口不宜設在不良地質(zhì),、排水困難的溝谷低洼或不穩(wěn)定懸崖陡壁下。同時應根據(jù)洞口地質(zhì)條件選用合理的邊坡坡率,，同時要加強邊仰坡的防護,，盡量使用植草綠化防護，與環(huán)境相協(xié)調(diào),。

隧道設計與施工中存在問題及對策

一,、隧道設計存在問題及對策

（1）采用復合式襯砌結構，其初期支護是保證施工安全的關鍵,，應重視一次支護的設計,，要有足夠的剛度和強度，承受二襯砌施作前施工期間的圍巖壓力（不計水壓力）,。有條件盡量采用格柵鋼架,。在二襯及防水板鋪設前應進行初期支護，背后充填灌漿,，確保二襯在無水下施工,。大變形、大地應力地段采用近圓形輪廓或加深仰拱,。

（2）選擇適宜施工方法,，大跨施工應選擇變大跨為小跨的施工方法，如CD 法,、雙CD 法,、CRD 法、雙側(cè)壁法等,。當隧道施工會降低了地下水位而影響人居和農(nóng)田時,，必須采用“以堵為主,，限排為輔”的防水設計原則,，二次襯砌應按折減后的水壓力進行設計。在巖溶,、石灰?guī)r地區(qū)的隧道更應重視這個問題,。

（3）洞口段一般在30m～50m 處設一條抗震變形縫,，洞內(nèi)僅在斷層破碎帶及軟硬圍巖交界面處設置。

（4）錨桿長度與施工空間不匹配,，導致施工過程中實施難度大,。如側(cè)壁導坑開挖、人工（在臺架上）打鉆施工拱部錨桿,。有條件時使用錨桿鉆機,。在圍巖無自穩(wěn)能力、非常破碎,、不宜成孔的情況下,，建議采用中空自進式砂漿錨桿取代常規(guī)的φ22 早強砂漿錨桿。鎖腳錨桿的設置,，在土質(zhì)地層及軟巖地層中應設置鎖腳錨桿管）,，但有的省份是單獨設置，有的是包括在系統(tǒng)錨桿中,，應統(tǒng)一做法,，防止以后施工單位索賠。

（5）結合隧址區(qū)環(huán)境條件進行全壽命設計,，滿足襯選自.投標書代寫網(wǎng) yipai178.com 砌結構耐久性要求,。

當隧道自穩(wěn)性差、可能發(fā)生塌方等安全事故時應輔以必輔助施工措施以確保圍巖穩(wěn)定性與施工安全,。

（6）隧道防排水設計重點：對防水卷材,、止水條（帶）材料、檢查及施工工藝提出詳細要求,。隧道頂有農(nóng)田,、村落時，應采用“以堵為主,，限量排放”的原則,。隧道邊溝應盡量采用預制蓋板的型式。體現(xiàn)可維修性,，設置縱向排水管檢查井,、排水溝檢查井等。排水溝檢查井間距不能過大,，一般不超過200m,。

（7）隧道內(nèi)污水排放與圍巖滲水排放分離。污水排放不應對環(huán)境,、生活用水造成影響,。洞口外宜設置油水分離池。對開口式明溝開口尺寸一般比較小，運營階段容易造成運營垃圾堵塞,，不利于邊水溝的排水,，應適當加大開口尺寸，并上下一致,，設置排水溝檢查井,。

（8）隧道內(nèi)裝飾時邊墻、拱部均不做裝飾,；邊墻瓷磚或涂料,，拱部不作裝飾；邊墻瓷磚+拱部外墻涂料裝飾,；洞內(nèi)拱墻噴涂防水涂料,，洞口段邊墻鑲貼瓷磚。采用涂料有厚型防火涂料（因國標中要求防火涂料厚度不小于2cm）,，也有采用防水涂料,。

（9）設計變更：前期設計階段很難把隧道穿越地層的地質(zhì)情況搞清楚，因此在施工期間進行設計變更是不可避免的,。在設計變更過程中應注意以下問題：

①隧道設計變更應避免走入“圍巖級別只能往差的調(diào),，工程量、工程費用只增不減”的怪圈,，應是“有增有減”,。

②業(yè)主、設計,、監(jiān)理,、監(jiān)控量測、地質(zhì)預報及施工單位的隧道與地質(zhì)專業(yè)技術人員應經(jīng)常到施工現(xiàn)場,，真正做到信息化施工,。

③不能以“注重安全”為借口，把施工安全寄托于“增強支護,，弱化施工工藝與施工工序控制”的基礎上,，以過強的支護來彌補可能出現(xiàn)的安全問題，從而導致工程費用的增加,。

④圍巖級別應與開挖進尺,、開挖方式相匹配，即看采用的施工步序與開挖斷面大小是否與將變的圍巖級別經(jīng)驗數(shù)值對應,，如一次開挖3m 多,、沒有留核心土的斷面調(diào)整為V 級是不合適的。

⑤應避免變更前把問題夸大化,，變更后施工簡單化,。

⑥按變更程序進行變更，不能因工程變更手續(xù)導致災害擴大化。

二,、隧道施工存在問題及對策

（1）對于硬巖，主要是減少開挖對圍巖的擾動范圍,，保護圍巖,，控制對圍巖的損傷。對于軟弱圍巖施工應遵循“管超前,、嚴注漿,、短開挖、強支護,、速封閉,、勤量測”的原則，主要是控制圍巖的松馳,，提高圍巖自支護能力,。

（2）目前設計要求多采用濕噴，但現(xiàn)場施工多采用干噴,。應明確對原材料及外加劑的要求,；明確采用濕噴工藝；制定初支背后空洞處治預案,；明確在噴射結束后備4h 內(nèi)不得進行下一循環(huán)爆破作業(yè),；開挖后地下水豐富時應先治水再噴射，確保噴射混凝土與圍巖的粘結力,。

三,、鋼筋網(wǎng)：

施工中不進行初噴鋪掛鋼筋網(wǎng)后再噴射混凝土或?qū)⑸舷码p層鋼筋網(wǎng)先行鋪掛后再噴射混凝土。鋼筋網(wǎng)片沒有形成整體網(wǎng),，一循環(huán)一鋪掛,，沒有形成縱向連接。臺階法開挖沒有形成環(huán)向搭接,。

設計中鋼筋網(wǎng)片推薦工廠化施工,。給出鋼筋網(wǎng)片縱向與環(huán)向搭接大樣圖。明確施工工序要求,，不能為加快進度而隨意減少工序,，嚴格按要求鋪設。

四,、系統(tǒng)錨桿與超前支護

施工問題：

長度不足,，錨桿端部不設墊板；根數(shù)不足,，間距加大,、設置范圍縮小，不能形成群錨作用或形成加固圈；

不注漿或漿液充填不飽滿,?；騼H對端部進行封堵，或僅將小導管頂入,，長管棚注漿量不足或少數(shù)幾根注漿,，不注漿鋼管或錨桿孔成為了集中滲水通道。

將大直徑改為小直徑,，中空注漿錨桿,、注漿鋼管管壁厚減薄。超前支護鋼管接頭不合要求,，未按要求設置鋼筋籠,。

鉆孔角度比較隨意，向上超高過多或向下侵入到開挖斷面內(nèi),。鎖腳錨桿打設方向為水平向,。

長管棚打設方向偏差大，與后續(xù)小導管重疊加固方式?jīng)]有形成,。

設計與施工對策：

設計中明確使用材料材質(zhì),、規(guī)格、型號,、技術指標等要求,。

給出錨桿、管棚接頭,、端部閥門,、鎖腳錨桿（管）應與鋼拱架連接等大樣圖，方便按圖施工,。

設計文件給出注漿施工控制標準,，可按以下三個條件進行控制：按注漿總量控制，按耗漿量降低率控制,，按注漿壓力控制,。動態(tài)調(diào)整注漿參數(shù)。

明確錨桿檢評標準,，明確藥卷式錨桿應將錨桿進行旋轉(zhuǎn),，確保漿液將錨桿包裹均勻充滿。

五,、鋼拱架

施工問題：

①鋼架間距過大,；

②鋼架不與噴砼面密貼，不設置墊塊,；

③鋼架安裝不直立,，鋼架接頭不規(guī)范,，尤其采用雙側(cè)壁或單側(cè)壁開挖方法時，因施工控制不好出現(xiàn)扭曲,；

④鋼架腳下有虛渣,、懸空；

⑤利用小型號代替大型號,，鋼架加工尺寸偏差,；

⑥鋼架接頭不規(guī)范，接頭鋼板厚度減薄或上下鋼板不能密貼,，隨意加焊鋼筋,，不用螺栓連接,，采用點焊連接,；連接螺栓直徑減小或不是高強螺栓。不用螺栓連接或未擰緊,；

⑦鋼架,、鋼筋與連接鋼板、角鋼焊接質(zhì)量差,；型鋼鋼架有接頭未作補強處理,；

⑧鋼架之間連接鋼筋嚴重不足，焊接不牢固,；

⑨鎖腳錨桿（管）與鋼架連接不牢固,。

鋼架接頭扭曲

設計與施工對策：

①加強結構計算，合理確定鋼架型號,、類型,、間距。

②設計中給出鋼架連接以及鎖腳錨桿與鋼架相接,、托梁大樣圖,，對于臨時側(cè)壁與主洞拱架應采用螺栓連接。

③明確鋼架焊接焊縫技術要求,。

④結合監(jiān)控反饋分析,，動態(tài)調(diào)整鋼架間距。

六,、防排水施工

施工問題：

1）防水板破損

①開挖面或初護面凸凹不平,，防不板背面有空洞空隙。

②開挖面或初支護面有突起棱角刺破防水板,。

③由于防水卷材自重拉斷掛繩,，拉裂接頭。

④后道工序鋼筋拱架施工時,，防水板被鋼筋刺破,，被電焊燒破,。

⑤二襯安裝端頭模板及端模加固件時，防水板被拉裂,。

⑥防水板厚度不足,，防水板材質(zhì)不過關，使用再生橡膠

⑦接頭搭接長度不足,，焊縫粘結質(zhì)量問題

⑧出現(xiàn)漏檢（防水板鋪設均在簡易的腳手臺架上進行,，承包人自檢、監(jiān)理復檢都得攀桿爬高）

2）環(huán)縱向排水管

①環(huán),、縱向排水管材質(zhì)不過關

②環(huán),、縱、橫向排水管未進行保護,，噴混凝土或施工中損壞,、堵塞。

③臺階法開挖拱腳接頭處斷開,，未連接,。

④環(huán)向排水管與縱向排水管未連接，或未使用三通,。

⑤縱向排水管坡度不規(guī)范,，未采用防水板包裹，與橫向排水管連接未使用三通,。

⑥模筑混凝土漿液灌入縱,、橫向排水管內(nèi)。

3）排水邊溝或中心排水管

①施工中砂漿或混凝土灌入,，沒有進行清理,，回填碎石含泥量大，造成中心水溝堵塞或淤塞等,。

②縱向坡度不符合設計要求,，橫向排水管與排水溝未連接，水未引導主排水溝內(nèi),。

③排水溝（預制）接縫處或施工縫（現(xiàn)澆）處漏水,。

④矩形水溝蓋板損壞。

4）止水帶（條）

①止水帶未居中設置,，接頭未作處理,，不連續(xù)。背貼式止水帶未于防水板粘結,。

②止水帶,、止水條材質(zhì)不過關。

③止水條未嵌槽埋設,，接頭未作處理,，不連續(xù),，止水條未固定在混凝土上。

④止水條尺寸變小,，止水帶厚度不足,。

設計與施工對策：

①查明隧址區(qū)水文地質(zhì)條件，明確地下水腐蝕性,，防排水設計應有針對性,。

②設計文件中明確防水板、止水條,、止水帶,、環(huán)縱橫向排水管等材料技術指標，明確防水板懸掛松弛度（噴混凝土平整度,、固定點密度）,、接縫（接縫寬度、檢測指標）技術要求,。

③ 對集中出水地段,，初期支護前應進行堵水,、排水處治,。在懸掛排水板前應加密布設排水盲管。

④對地下水礦物質(zhì)含量較大的隧道,，應考慮礦物質(zhì)結晶對排水管堵塞得影響,，加大排水管徑。

⑤ 給出縱環(huán)橫向排水管須連接以及上臺階與下臺階拱腳處環(huán)向排水管連接大樣圖,，并嚴格按圖施工,。

⑥給出止水條搭接大樣圖，止水帶應一次鋪設,，不設接頭,。

⑦設置排水溝、襯砌背后縱向排水管檢查井,。

⑧設計中要求初支背后空洞必須處理,，防止形成水囊。

⑨全部施工縫,、伸縮縫必須按設止水帶（條）,，二次襯砌施工時止水帶的安設應規(guī)范確保埋設深度和埋設長度（埋設至拱腳）。止水條應留槽固定,。

⑩富水地段宜增加背貼式止水帶,，實現(xiàn)分區(qū)防水。

八,、二次襯砌

施工問題：

①混凝土開裂,；②混凝土強度不夠,；③襯砌厚度不足；④鋼筋銹蝕或施工中鋼筋間距加大,、保護層過大使內(nèi)外兩層鋼筋基本重疊,；⑤襯砌表面滲漏水；⑥局部侵限,。⑦襯砌背后充填不密實,，存在空洞。

設計與施工對策：

①加強結構計算,，保證二次襯砌厚度,、鋼筋配置的合理性。

②設計文件給出二次襯砌施作時間的建議,，一般情況下要求二次襯砌應在圍巖及初期支護穩(wěn)定后施作,，淺埋段、塌方段,、土層圍巖及軟弱圍巖段等,，除加強初期支護外，應提前施作二次襯砌,，二次襯砌應加強,；

③設計中對二次襯砌以及二次襯砌仰拱距掌子面距離提出要求，并嚴格把控,。

④規(guī)定二次襯砌一次澆筑長度,，宜為6～9m，過長會因砼溫度收縮,、干燥收縮產(chǎn)生裂紋,。

⑤ 全斷臺鋼模臺車應具有足夠強度和剛度承受澆筑混凝土時的壓力，且表面光滑,，接縫嚴密,。要預留通風管路空間；模板基腳置于水溝蓋板底面標高為宜,。

⑥設計文件中規(guī)定拆模時間,，不得不過早拆模造成的搶工期現(xiàn)象。拆模時,，二次襯砌混凝土強度不得低于5MPa,，提前施作二次襯砌的地段，混凝土強度不得低于設計強度的70%,。

⑦二襯混凝土澆筑應連續(xù)進行,。二次襯砌拱墻應一次澆筑成型。

⑧小凈距隧道,、連拱隧道爆破施工應提出爆破振動速度監(jiān)測控制值

⑨襯施工前應采用斷面儀進行初期支護內(nèi)輪廓測量,，對欠挖部分應鑿除,。

⑩結合環(huán)境條件采用合適的水泥及配合比，并對二襯混凝土進行養(yǎng)護,，以減少混凝土澆筑質(zhì)量引起的裂縫,。

九、工序控制與過程管理

①施工方法選擇應與地質(zhì)匹配

不同地質(zhì)條件應采用不同施工方法,，并靈活掌握,，不能一味施工方便，一些坍方事故就是沒有適時變化施工方法造成的,。結合施工標準化,，對長大隧道在設計階段提出施工機械配套建議。有條件時采用鉆臂臺車,、錨桿臺車,。對于噴射混凝土現(xiàn)主要是人工噴射，有條件時采用噴射手,。

②開挖與支護工序應銜接緊湊

隧道的支護強調(diào)及時性和盡早形成封閉環(huán),，對軟弱圍巖還宜及時施作二次襯砌。如,，仰拱施作離掌子面距離過長,，V 級圍巖段采用拱部弧形開挖預留核心土是最常用的施工方法，若不及時將仰拱跟進形成封閉環(huán),，就容易導致初期支護下沉變形過大甚至突沉的施工事故,。二次襯砌滯后掌子面過長,，為使二襯施工能連續(xù)進行或因模板臺車周轉(zhuǎn)使用,，二襯的施工常常嚴重滯后掌子面，一些特長隧道甚至有大于1-2km 的長度未施工二襯,，從而導致前述的二襯質(zhì)量問題,。

③加強地質(zhì)超前預報及質(zhì)量監(jiān)測，防止坍方,、支護侵限動態(tài)施工就是隧道施工必須根據(jù)地質(zhì)條件和圍巖力學動態(tài)的變化,，適時采取相應措施適應這種動態(tài)變化的施工管理過程。它包括動態(tài)變化信息的收集分析,、反饋設計和指導施工三方面內(nèi)容,。

設計與施工不當，造成病害

一,、設計不完善導致的病害

① 設計的地質(zhì)條件與實際揭示的地質(zhì)條件偏差較大

隧道穿越的地質(zhì)條件和環(huán)境條件復雜,，在缺少可信的地質(zhì)資料情況下確定隧道的位置，有的隧道穿越古錯落體,、滑動帶,、巖溶區(qū)暗河中等構造復雜或不良地段,，有些病害在施工中就出現(xiàn)了，有些病害運營后逐漸暴露,。

② 結構型式和斷面型式不合理

原來公路隧道相對較好的圍巖一般采用直墻斷面,、不設仰拱，若有膨脹性夾層或遇水易軟化的圍巖,，尤其是這些不利巖層處于邊墻部位時,，若仍采用直墻，隧道邊墻上部容易傾倒,，邊墻間距離縮小,，邊墻水平開裂、錯動,。遇水易軟化的圍巖有可能造成邊墻基底承載力不足,，產(chǎn)生不均勻沉降，邊墻出現(xiàn)裂縫或錯臺,。

③ 支護結構強度不足

初期支護能力不足,，造成坍塌、變形過大或使二次襯砌承受較大圍巖壓力,；二次襯砌安全儲備不足,。如有些隧道施工中出現(xiàn)了比較大的坍方，二次襯砌仍按原設計,，易造成運營后襯砌結構出現(xiàn)裂縫,。

④無仰拱

施工時沒有設置仰拱，但施工后由于某種原因土壓力增大,，會造成無仰拱地段的病害,。主要病害有：路面高低不平，邊墻下部擠出,，水溝開裂,，有土砂流入，地層下沉,。

⑤ 防排水體系不完善

如果防排水體系設計不合理,，排水不良且無隔熱層，邊墻下部容易擠出,，水溝開裂,，土砂流入，地層下沉,。對于具有膨脹性,、遇水軟化圍巖，隧道基底會存在基底積水、排水不暢等問題,，容易出現(xiàn)翻漿冒泥病害,。

二、施工不當引起的病害

施工中存在的問題主要有：開挖和支護方法不合理,、欠挖未進行處理,、超挖未進行回填、隧道基底未清理干凈,、襯砌結構未按要求配筋,、混凝土灌注、拆摸,、養(yǎng)護不合規(guī)定,、襯砌厚度不夠、混凝土強度不足,、蜂窩麻面現(xiàn)象嚴重,、防排水體系不健全或發(fā)生堵塞。對應產(chǎn)生的病害如下：

① 回填不密實或存在空洞,，拱部或拱腰出現(xiàn)局部脫空而形成積水空間,，隧道易出現(xiàn)滲漏水，或使隧道與圍巖不能形成一個有機整體,，不能很好發(fā)揮圍巖的彈性抗力作用,。襯砌背后的空洞，還會導致圍巖松弛,，土壓增加,，造成邊墻、起拱線附近的拱肩開裂,、錯縫錯臺,，拱頂壓潰，隧道凈空縮小,。

②施工中偷工減料,，如錨桿數(shù)量和質(zhì)量不符合設計要求，使得初期支護不足或支護安全儲備減弱,，易導致塌方。而對塌方處理不徹底,，易造成預留不密實,、脫空等缺陷。

③欠挖易造成二次襯砌厚度不足,。實際襯砌厚度小于設計襯砌厚度時,，在預計土壓的作用下會在拱頂發(fā)生水平和不定形狀的開裂、剝離等病害。

④剎肩不足易造成剎肩部錯動,、漏水,、土砂流入；還會造成邊墻傾倒,、隧道寬度縮小,。