馬星星
(貴州遵義紅花崗區(qū)交通運(yùn)輸局)
高速公路隧道二次襯砌安全性分析
馬星星
(貴州遵義紅花崗區(qū)交通運(yùn)輸局)
在高速公路隧道的施工過(guò)程中,其中二次襯砌的技術(shù)含量是比較高的,而且也是衡量質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的要點(diǎn)。所以,提高二次襯砌的施工技術(shù),是對(duì)施工質(zhì)量的保障,特別是在確?;炷疗秸群兔軐?shí)度上,不出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)或者裂縫的現(xiàn)象,對(duì)高速公路隧道質(zhì)量與安全的保障具有重要的意義,確保公路能夠順利的投入使用,并控制后期的維護(hù)費(fèi)用。
公路隧道;二次襯砌;安全性
一般情況,高速公路隧道的施工都采用新奧法。但在實(shí)際的施工中,很多企業(yè)都沒(méi)有完全掌握新奧法的要求和原則,尤其是在施工的過(guò)程中經(jīng)常會(huì)忽略測(cè)量工作,無(wú)法利用測(cè)量的數(shù)據(jù)在實(shí)際的施工中進(jìn)行實(shí)踐指導(dǎo)。另外,在隧道挖掘的過(guò)程中,爆破高程會(huì)對(duì)隧道支護(hù)的強(qiáng)度和穩(wěn)定性產(chǎn)生直接的影響,而且也會(huì)二次襯砌的安全性產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
在二次襯砌施工中,若襯砌臺(tái)車不穩(wěn),就容易產(chǎn)生跑?;蝈e(cuò)臺(tái)。所以在臺(tái)車就位前要嚴(yán)格的做好監(jiān)控工作。
(1)在襯砌前,要對(duì)臺(tái)車的拼裝質(zhì)量嚴(yán)格檢查,一定要確保各板塊間銜接順利;完成組裝后,要調(diào)整其結(jié)構(gòu)尺寸,更好地滿足工程設(shè)計(jì)的需求。
(2)施工中鋼模板的質(zhì)量,會(huì)直接影響襯砌的混凝土的質(zhì)量。若鋼模的表面很粗糙,在拆模之后,有可能會(huì)出現(xiàn)氣泡或孔洞;此外若臺(tái)車在使用的過(guò)程中發(fā)生變形現(xiàn)象,則需要及時(shí)有效的調(diào)整,否則會(huì)對(duì)二次襯砌的質(zhì)量造成影響。
(3)施工前,檢查臺(tái)車的剛度,若支撐度不足,則在混凝土的壓力下,有可能會(huì)出現(xiàn)模板變形,造成錯(cuò)臺(tái)。所以要強(qiáng)化其支撐力,可以適當(dāng)?shù)脑黾又蔚慕z杠,來(lái)確保臺(tái)車整體的受力情況;
提高二次襯砌的鋼筋的精準(zhǔn)性,并且避免鋼筋間接頭。一般的情況下,會(huì)將其承受力設(shè)置在較小的位置,并分散開(kāi)布局。同時(shí)在鋼筋綁扎時(shí),也要保持一定的間距,控制混凝土的厚度,盡量避免鋼筋外露,此外還要注意對(duì)防水板的保護(hù)。
在施工方案中,對(duì)混凝土的澆筑要有科學(xué)的設(shè)定,例如混凝土的供應(yīng)方式、澆筑工藝、質(zhì)量控制等等,避免出現(xiàn)混凝土的質(zhì)量問(wèn)題。此外,在混凝土澆筑前,準(zhǔn)備工作要充分,嚴(yán)格檢查臺(tái)車、止水帶、鋼筋等等,并且要清理干凈模板中的雜物,特別是要加強(qiáng)驗(yàn)收隱蔽的工程只有在合格后才可以進(jìn)行接下來(lái)的工序。在澆筑時(shí),對(duì)現(xiàn)場(chǎng)狀況要隨時(shí)關(guān)注,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題時(shí)要有針對(duì)性地及時(shí)采取補(bǔ)救措施,確?;炷恋馁|(zhì)量。
(1)隧道挖掘時(shí)成型較差,初期的支護(hù)或者欠挖可能侵入襯砌的斷面,以造成混凝土的厚度不均勻或者厚度不足等問(wèn)題;
(2)對(duì)隧道的監(jiān)控量測(cè)的工作不足,無(wú)法將其作用充分的發(fā)揮出來(lái),對(duì)二次襯砌施工的時(shí)間安排不合理,造成二次襯砌的荷載受到圍巖較大的壓力,也會(huì)直接影響到其可靠和安全性。
(3)在混凝土拌合的過(guò)程中,對(duì)于原材料的誤差計(jì)算較大,尤其是對(duì)外加劑的計(jì)算,施工的用水量沒(méi)能根據(jù)根據(jù)砂和石料的比例準(zhǔn)確的進(jìn)行調(diào)整,造成混凝土的水膠比例增大。
(4)在混凝土的運(yùn)輸過(guò)程中,泵送的過(guò)程中,經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)加水的現(xiàn)象,這樣會(huì)對(duì)混凝土的綜合性產(chǎn)生嚴(yán)重的影響。
(5)在整體式鋼模板臺(tái)車進(jìn)行施工時(shí),有臺(tái)車變形或者加固不到位的現(xiàn)象,同時(shí),在混凝土澆筑的時(shí)候,出現(xiàn)局部的不振搗或者漏振的現(xiàn)象,使混凝土的平整度和密實(shí)度等變差。
(6)高速公路隧道局部出現(xiàn)襯砌混凝土的脫空現(xiàn)象。
(7)盲目的追求施工的進(jìn)度,對(duì)于脫模的時(shí)間隨意提前,致使低強(qiáng)度的混凝土在早期就承受荷載,在不同程度上的破壞混凝土的自身結(jié)構(gòu)。
(8)二次襯砌的混凝土,在脫模后對(duì)其潮濕的養(yǎng)護(hù)不夠及時(shí),也不夠到位。
(9)在夏季的施工時(shí),砂或者石料沒(méi)有切實(shí)有效的進(jìn)行降溫處理,致使混凝土入模時(shí)的溫度較高。
(10)高速公路隧道的防排水施工的質(zhì)量較低,各方向的排水管未能規(guī)范的進(jìn)行安裝。
對(duì)水泥的品種選擇不當(dāng),水泥的安定性不良,或者使用不同批次的水泥,將其混用。碎石和砂級(jí)的配差,泥的含量超標(biāo),在碎石中有大量的石粉,針或者片狀的物體過(guò)多,導(dǎo)致水泥和骨料的凝結(jié)受到影響。在設(shè)計(jì)配合比的時(shí)候,忽略了如果當(dāng)水泥用量過(guò)多時(shí),會(huì)對(duì)混凝土的性能產(chǎn)生負(fù)面的影響。同時(shí),摻合料以及外加劑的選用也沒(méi)有專業(yè)人員的相關(guān)指導(dǎo),以無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果。
相關(guān)負(fù)責(zé)人對(duì)施工的管理力度欠缺,監(jiān)督不嚴(yán),無(wú)法實(shí)現(xiàn)精細(xì)化的管理。
下面以某高速公路隧道為例,進(jìn)行安全性分析。
某隧道的圍巖使用紫紅色,泥巖為灰綠色,泥質(zhì)粉砂巖,巖性為Ⅱ或Ⅲ類圍巖,但巖層已經(jīng)相當(dāng)破碎,而且有多條寬10 m以上的破碎帶。最大的埋深為150 m,利用上下行線,分離式雙洞,單向行車,雙車道半圓拱曲的墻斷面,最小相鄰的距離為36~44 m,跨度約為10.90 m,開(kāi)挖的跨度為12.50 m,凈高度為710.32 m,為了日后的修復(fù)工作,在上下行線之間設(shè)置加寬段,凈寬為13.40 m,并在加寬段之間設(shè)置一個(gè)斜向的行車洞。
K213+230的斷面為隧道最大的二次襯砌的壓力實(shí)測(cè)斷面。從表中壓力計(jì)算的值比較可知,斷面1和斷面5測(cè)點(diǎn)的壓力偏大。所以,要對(duì)斷面結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性的分析。
在K213+230斷面二次襯砌的強(qiáng)度進(jìn)行校核之前,要根據(jù)鋼筋混凝土的構(gòu)件截面的強(qiáng)度相關(guān)的公式計(jì)算,計(jì)算斷面的二次襯砌剪力以及軸力的設(shè)計(jì)值,然后根據(jù)二次襯砌的內(nèi)外側(cè)的鋼筋所受壓力大小接近的計(jì)算結(jié)果,認(rèn)為二次襯砌是小偏心的受壓構(gòu)件。因此可以根據(jù)截面軸力的規(guī)范按公式計(jì)算。
Ⅲ類以下的圍巖,一般按照承載結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行力學(xué)的分析,現(xiàn)在使用較多的方法是荷載結(jié)構(gòu)模式。襯砌結(jié)構(gòu)在承載之后會(huì)出現(xiàn)變形的情況,并受到圍巖的約束,提高承載能力。二次襯砌的模型一般設(shè)置為曲梁,E(彈性模量)=30 000 MPa,A(截面積)=0.5 m2。從模擬的計(jì)算上可以看出,二次襯砌最大的軸力為1 899 kN,相對(duì)于周離得設(shè)計(jì)值而言小了2 549 kN。因此可能會(huì)產(chǎn)生小的裂縫,該斷面的二次襯砌的安全儲(chǔ)備比較小,當(dāng)與墻中某一隧道的軸向平行時(shí),就會(huì)與現(xiàn)場(chǎng)的檢測(cè)結(jié)果相同。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體的施工情況,隧道的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及工程的地址情況,上行線隧道的加寬段和附近二次襯砌產(chǎn)生的壓力偏大的因素,主要有以下幾點(diǎn):
(1)由于在實(shí)際的施工時(shí)工地的情況會(huì)和初步勘探時(shí)的結(jié)果有所出入,所以從Ⅲ類圍巖逐步變?yōu)榉植记移扑榈?,有兩處不同斷層的Ⅱ類圍巖,所以相比較下,原結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)就會(huì)偏于不安全。
(2)圍巖的變更,使得最小凈距的設(shè)計(jì)值偏小。由于規(guī)定,Ⅱ類圍巖的最小凈距是45~75 m,而對(duì)整個(gè)隧道而言,其實(shí)際的凈距離是36~44 m,顯然,兩個(gè)隧道之間的凈距離偏小,所以才會(huì)使隧道容易受到二次擾動(dòng)。
(3)在挖掘雙向下行線隧道的加寬段時(shí),當(dāng)其接近貫通時(shí),雖然會(huì)改成單向的挖掘,但還是會(huì)因?yàn)檫€是會(huì)用長(zhǎng)臺(tái)階進(jìn)行挖掘,并不是使用少藥量炸彈來(lái)控制爆炸,所以會(huì)造成下行線對(duì)上行線的加寬段造成二次擾動(dòng),尤其是對(duì)兩個(gè)相鄰隧道之間的圍巖造成較大程度的二次擾動(dòng)。
根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)結(jié)果,初次襯砌和二次襯砌都基本滿足施工的質(zhì)量,但是在K213+230的斷面襯砌的左右側(cè)的腰部仍會(huì)出現(xiàn)局部的“空洞”°
在高速公路隧道二次襯砌的施工過(guò)程中,要謹(jǐn)慎合理的選擇原材料,以及精確混凝土的配合比,利用科學(xué)的施工方法,對(duì)整個(gè)過(guò)程做好監(jiān)控,同時(shí)要在施工的過(guò)程中不斷總結(jié)施工的經(jīng)驗(yàn),提高技術(shù)人員的質(zhì)量安全意識(shí),有效的控制隧道二次襯砌的施工質(zhì)量,并保證工程的合格以及安全,實(shí)現(xiàn)其社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益。
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U442
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1008-3383(2013)05-0113-02
2012-11-13
馬星星(1984-),女,助理工程師,研究方向:農(nóng)村公路的養(yǎng)護(hù)。