隧道病害整治工程实例浅析

第２４卷第９期　２００８年５月　甘肃科技　Ｇａｎｓｕ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ＶｒｏＺ．２４　Ｎｏ．９　Ｍａｙ．　２００８　隧道病害整治工程实例浅析　高志勇　（中铁二十一局集团第五工程有限公司，甘肃兰州７３００００）　摘要：以某隧道病害整治工程为背景．分析指出该病害隧道在整治过程中存在的问题，提出各种地质条件下的处　理方案，总结病害隧道整治过程中应注意的问题，为以后的类似问题提出施工依据。　关键词：隧道；病害；整治　中图分类号：Ｕ４４５　１　工程背景　形成股流，考虑到施工安全，设计上要求从中间向两　端拆除扩挖，根据该设计制定的施工方法要求风水　某隧道建于１９９６年，全长５７８　ｍ，洞内有９条　管线每次都要拆装，电线每次都要拆接，否则就被砸　曲线，隧道建成后，多次发生落石将混凝土拱圈击穿　断，从而导致浪费材料，耽误时间，返工活比较多，成　事件，业主为了安全考虑，曾先后于２０００年和２００２　本加大，工序安排困难。空洞和塌空区域绑扎钢筋　年前后两次加固隧道．在空洞部分拱上砌筑片石墩　比较慢，比较危险，衬砌完后回填困难，回填不易保　柱和片石护拱，填塞稻草．由于原衬砌混凝土质量　证质量。　差，部分地方厚度仅有５　ｃｍ，部分边墙未和拱接触，　由于该工程属于旧隧道改造，在未拆除扩挖段　中间夹有风化石，外表用砂浆抹面，部分地段拱圈开　无法确定空洞的大小和稳定状态。塌方规模不定，　裂，拱圈受围岩压力后错台严重，经雷达扫描，部分　塌方体不能将塌腔堆至设计拱圈之外，导管无处打，　拱圈背后空洞较高．岩层为灰绿色强风化泥岩、页岩　虚渣注浆起不到效果。当采取喷浆防护时，由于塌　和砂岩互层，掉块地段多为砂岩层。　腔太高够不着，打两次混凝土需增加一台车，半径比　现有台车设计半径至少大４５　ｃｍ，塌腔距离位置不　２施工中存在的问题　定，如果用简易台车，人工上料暴露时间长，易出安　原隧道无任何施工原始记录，设计仅依据雷达　全事故。　扫描成果。为了减少开挖后的回填量，设计半径比　原隧道增加５０　ｃｍ，圆心抬高２Ｏ　ｃｍ，净高６．７　ｍ。　３　解决方案　设计为从中间向两头跳槽开挖，衬砌长度５　ｍ一模。　３．１未扩挖地段解决方案　工期３个月。在实施的过程中发现，雷达扫描结果　在未扩挖地段，如果原拱圈上有空洞，在保证安　仅供参考，部分地段实际情况与雷达成果不吻合，主　全的情况下，采用人员进入空洞探察大小和稳定状　要原因是该工程属旧隧道改造，原有衬砌未与围岩　态；人员无法进入的地段，采用开槽探察或用风枪打　紧密接触，已有空洞，围岩长期风化松弛，松弛圈扩　眼探测空腔高度和堆积物状态。　大，岩体密度降低，雷达波速减缓，部分地方形成岩　对于空腔连通比较好，高度不太高，堆积物未填　体间空腔，岩性不一致。由于实际断面与雷达扫描　满的区段，在原衬砌上采用人工将松渣扒至设计衬　推测设计的不一致，导致多处变更设计，同时需要改　砌拱圈外侧，铺一层河砂，在空腔下侧布设纵向工字　变施工方案。　钢，浇注混凝土，填满空腔，形成挑梁，预防原拱圈拆　当拆除原衬砌后，在页岩和砂岩互层区均发生　除后形成的塌方（如图１所示）。对于空腔比较高，　塌方，尤其在顶部有空洞的区域，围岩长期风化松　在原拱圈上又无法支撑的区段，先在空腔内喷一层　弛，一经拆除旧拱圈，马上发生塌方，掌子面很难稳　素混凝土封闭围岩，再行拆除旧拱圈。　定，施工难度大，由于随时掉块，不能及时封闭，导致　３．２塌方地段解决方案　塌方段长期暴露，扩大了塌方，形成恶性循环。　对于塌方不太高段（高度＜５ｍ）地段，先施工设　隧道洞口浅埋段围岩风化严重，到处渗水，局部　计衬砌断面内的开挖、防水板、衬砌，待设计衬砌拱　维普资讯 http://www.cqvip.com 第９期　高志勇：隧道病害整治工程实例浅析　ｌｌ３　图１　ｋ２２２６＋２２７～ｋ２２２６十２３５段危岩段处理图　圈完工后再铺拱外部防水板，打混凝土护拱或做浆　砌片石护拱，如果能够施工护拱以上锚喷网支护，还　应继续施工。对于不超过３～５ｍ段，在护拱上砌片　石墩柱顶住围岩，由于属塌腔地段，下部混凝土拱刚　作好，塌腔内温度高、湿度大，施工环境差。　塌方高度超过５ｍ地段，待塌腔基本稳定后，考　虑到安全，采用工字钢、钢筋网和喷射混凝土造壳，　壳下面再做防水层（挂无纺布、防水板），二次衬砌　６０ｃｍ混凝土。（如图２所示）　图２　塌方高度超过５ｍ地段病害处理方法一　当该工序完成后施工混凝土护拱，中间最薄处　厚度控制在１．５～２．０ｍ，护拱上部再吹１．５米厚砂，　由于设备原因，使用现有设备吹砂很慢，１小时仅能　吹１方，工效极低，成本远高出业主给的单价，后经　比较研究，采用搭架做台阶人工填砂，该方法明显加　快施工进度，该段里程为Ｋ２２２６＋１９０ｍ～＋２１８ｍ　段，最后一模封拱后采用留孔吹砂（如图３所示）。　对于塌方高度超过５ｍ，塌腔不稳定，仍在继续　发展的地段（如图４所示），由于存在安全隐患，塌方　体又未将衬砌断面内填满，打管棚无处支撑，用环向　工字钢配合纵向工字钢施工速度慢，工字钢前端无　图３　塌方高度超过５ｍ地段病害处理顺序图　法进去安装，素喷混凝土或喷射钢纤维混凝土因为　塌腔内危险随时在掉块，人员和台架均不敢进去（如　果有机械臂尚可）．只能等待塌方稳定。对于塌方高　度７～ｌｌｍ以上，如果架立环向工字钢支撑，配合钢　筋网和外覆钢板用喷射混凝土造壳，只能起心理上　的安慰，起不到防护和支撑的效果，巨石随时可能将　工字钢壳击穿，更不安全，如果采用两次衬砌，第一　次３０ｃｍ素混凝土，然后再做４０ｃｍ钢筋混凝土二　衬，这样既可以保证人员安全，又可保证防水及外观　质量。但由于该节段只有２７ｍ左右，再做一部台车　工期不允许，原衬砌台车不能变径。最后通过比选，　采用二衬台车做防护，从已打好的混凝土后慢慢向　前推进，每推ｌｍ，绑扎双层钢筋网，然后再向前推　ｌｍ，逐渐循环，如果落石，利用台车做人员防护，双　层钢筋网作为缓冲层，台车推到位后，立即做挡头，　采用泵送混凝土打衬砌，边墙及拱部超宽部分采用　同级砼回填，拱部最薄处控制在大于６０ｃｍ（如图５　所示）。　在施工衬砌结束后，混凝土尚未初凝时，在衬砌　外侧靠塌腔空洞部分预埋３ｍ长　５Ｏ钢管，间距３Ｏ　￣４０ｃｍ，作为下一步打护拱立挡头用，护拱与衬砌　采用同级混凝土，厚度１．５～２．０ｍ，护拱上再回填废　轮胎作为缓冲层。由于此段无法施工防水板，经变　更，采用掺防水剂的办法提高混凝土的抗渗等级，施　工缝处仍沿用ＢＷ一９６型止水条，从目前看，Ｂｗ一　９６型止水条作用不大，多处环向施工缝渗水，由于　属塌方地段，最后一模长度为４米，而模板台车长度　为９米，接缝处存在错台，为了控制塌方，最后一模　混凝土顶在＋１００ｍ处围岩上。　３．３管棚地段解决方案　Ｋ２２２６＋６０６ｍ～Ｋ２２２６＋６２３ｍ处原设计属管　棚段，该段处于曲线上，曲线半径１３０ｍ，原隧道洞顶　有一公路横穿，洞顶距公路路面不到２ｍ，还有一条　１Ｍ深的涵洞位于洞顶轴线上（如图６所示）。由于　当时隧道设计时仅凭雷达扫描，原衬砌无任何资料。　通过＋６１３ｍ处开槽勘探，发现其上有钢筋混凝土　维普资讯 http://www.cqvip.com

维普资讯 http://www.cqvip.com 第９期　张虎：路灯照明节能控制方式探讨　ｌ３９　盏、２５０Ｗ高压钠灯２４０套，在Ｋ０＋９１０处设置　ＳＺＪＢ一１２／０．４型节能箱变一台，容量１００ＫＶＡ。智　能调控系统设定为傍晚时按额定电压开灯，ｌＯ分钟　后即降为９Ｏ　额定电压运行（电压降低１Ｏ　时照度　仅降低７　，不影响视觉效果），后半夜降为７Ｏ　９，６额　图１　ＳＺＪＢ一１２系列通用型节电装置原理框图　定电压运行，则每天用电量为：前半夜２４０×０．２１　统控制；可选配ＧＳＭ／ＧＰＲＳ全球实时（手机）监控　（ＫＷ）×４．５（ｈ）＝２２６．８ＫＷｈ，后半夜２４０×０．１ｌ８　系统，通过显示、声音等信号监测设备运行，故障报　（Ｋｗ）×６．５（ｈ）＝１８４．１Ｋｗｈ，每年用电量为：（２２６．　警，及时采取保护措施；不产生高次谐波，对高压电　８＋１８４．１）ｘ３６５＝１４９９７８．５Ｋｗｈ，每度电按０．５元　网无危害；能稳定工作电压、多时段节能运行；通过　计，每年电费约为７．５万元；若按全夜亮计算，每年　端子控制节能、时间控制节能、通讯控制节能等节能　电费为［－２４０×０．２６５（Ｋｗ）×４．５（ｈ）＋２４０×０．３５　运行模式，实现时控、光控、程控等多种智能化控制。　（Ｋｗ）Ｘ　６．５（ｈ）］×３６５　Ｘ　０．５元／ＫＷｈ＝１５．１８万　节能分析：路灯消耗功率和他的输入电压有关，　元；若按半夜亮计算，每年电费为［２４０　Ｘ　０．２６５　以２５０Ｗ高压钠灯为例，当输入电压从２４２Ｖ降到　（Ｋｗ）×４．５（ｈ）＋１２ＯＸ０．３５（Ｋｗ）Ｘ６．５（ｈ）］Ｘ　３６５　１５４Ｖ时功率变化如表ｌ：　×０．５元／ＫＷｈ＝＝＝１０．２万元。由上可见，采用ＳＺＪＢ　一表１节能分析　１２／０．４型节能箱变比不采取节能措施即全夜亮　输入电压（Ｖ）２４２　２２０　１９８　１５４　灯节电５Ｏ　，比半夜亮灯节电约３Ｏ　。　输入功率（ｗ）３５０　２６５　２１０　１１８　结束语：新型调压节能控制方案由于能保证路　下面以某工程实例说明ＳＺＪＢ一１２／０．４型节能　灯端电压不超过额定电压，大大延长了灯具光源使　箱变的节能效果。　用寿命，减小了维护工作量；不产生高次谐波，对电　某市一新建主干道路照明工程，道路长１８４０　网无污染；节电率达到３Ｏ　以上，经济效益显著，将　米，机动车道宽１８米，向两侧依此为３米宽绿化带、　会越来越广泛地应用于城市路灯建设中。　４米宽非机动车道、５米宽人行道，路灯为单杆双挑、　参考文献：　两侧对称布置，间距３Ｏ米，该路段共设置路灯１２０　ｒ１］北京照明学会照明设计专业委员会编．照明设计手册　·●…·●·’’·●·…●…·●…·●…·●…·●·…●…·●…·●·…●····●…·●…·●…·●…·●…·●…·●·…●…·●…·●…·●·…●·…●…·●…·●····●…·●…·●····●…·●…·●…·●····●·…●…·●…·●…·●····●…·●…·●…·●…·●…·●…·●…·●····●····●··　（上接第ｌ１４页）整治工程，提出以下建议：　采用初期支护＋衬砌，初期支护＋一次衬砌＋二次　（１）对于旧隧道改造，应摸清原来开挖的形状和　衬砌，一次衬砌＋二次衬砌的作法。因为防水剂在　原始资料，如果仅凭雷达探测，远远不能满足施工需　掺加过程中人为因素很多，目的是防渗漏，但解决不　要。　了施工缝渗水的问题，如果施工缝处按规定作好止　（２）设计图只能作为参考依据和指导施工，应准　水带效果稍好，最好的办法是采取两次支护，在一次　备多套方案解决不同的围岩状况。　支护完工后，挂好防水板后再进行下道工序，这样可　（３）施工工序应从两端向中间施工，减少水、电、　避免渗水问题。　风管线的拆装和不必要的损失。当然，也可以越过　（６）断面宜用断面仪实测为准，不能凭雷达扫描　明洞段从稍好的地段向两头和中间开挖，有利于衬　的断面确定数量，应该实测实量。　砌台车施工和明洞及洞门及早施工。　参考文献：　（４）施工工艺应逐节开挖配合跳槽开挖，锚喷网　［１］赵国旗，朱鹏勇．铁路隧道衬砌开裂病害整治方法初探　支护紧跟，减少围岩再次风化松弛，衬砌紧跟，减少　［Ｊ］．铁道工程学报，１９９７，（３）：８５－９１．　初期支护过分承力。　１２３张昌伟．双连拱隧道二次衬砌开裂分析与整治ＩＪ］．西　（５）分段根据具体情况确定所用支护方法，可以　部探矿工程，２００２。１４（５）：９３－９４．