隧道缺陷整治处理方案Word文档格式.docx
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采用美国GSSI公司生产的SIR-3000型地质雷达(见图1)。
其原理是,向地层发射一定强度的高频电磁脉冲波,电磁波传播的过程中遇到不同电磁性介质分界面时,一部分能量会转换成反射波返回地面,另一部分能量透过界面继续传播,再次遇到界面时,又产生反射波返回地面。
接收到反射波并利用所带信息加以分析,就可获得被探测介质的层厚、密实性等物理量。
地质雷达可在隧道表面以扫描的方式进行无损探测,如同沿测线垂直于衬砌表面切一剖面,观察其内部情况。
因空气与混凝土或围岩的介电常数差异较大,所以雷达图像对空洞或较大空隙一般反映都较明显;
同样,当电磁波遇到以传导电流为主的介质,比如衬砌中存在的钢拱架,会出现全反射,接收的能量非常强,在雷达剖面上显示强异常,由此可确定钢拱架的分布;
基于雷达测试原理,异常位置里程与实际可能会有少量出入,但误差一般不大于10%。
图1
依据《铁路隧道衬砌质量无损检测规程》TB10223-2004测线布置要求隧道洞身拱顶(隧道中心正拱顶位置)、左右拱腰(布置拱部120°
边线位置)、左右边墙(布置中心水沟上1~2m范围)、隧底左右中线(仰拱填充面顶面)共计7条测线,如下图:
测线布置图
3.2回弹法
原理:
由于混凝土的抗压强度与其表面硬度之间存在某种相关关系,二回弹仪的弹击锤被一定的弹力打击在混凝土表面上,其回弹高度(通过回弹仪读得回弹值)与混凝土表面硬度呈一定的比例关系。
因此以回弹值反映混凝土表面硬度,更具表面硬度则可推求混凝土的抗压强度。
标准:
(JGJ-T23-2011)《回弹法检测溷凝土抗压强度技术规程》
结果判定:
根据回弹值与强度值换算关系,计算出强度推定值,当强度推定值大于混凝土抗压强度设计值是为合格。
3.3钻芯法
钻芯法是利用钻机和人造金刚石空心薄壁钻头,从结构混凝土中钻取芯样以检测混凝土强度和检测混凝土内部缺陷的方法。
CECS03:
2007《钻芯法检测混凝土强度技术规程》
结果判定:
根据钻取的芯样切割为圆柱体抗压试件的强度来进行判定,当抗压强度大于混凝土设计强度时为合格。
3.4处理范围
3.4.1二次衬砌、仰拱混凝土强度不合格。
3.4.2衬砌钢筋间距大于设计间距,且超设计间距的10%及遗漏钢筋问题。
3.4.3衬砌背后脱空、不密实。
3.4.4仰拱脱空、厚度不足、不密实、底部虚渣造成的不密实。
3.5检测、核实问题范围
以无损检测、钻芯取样、强度回弹、钻孔验证等手段进行检测,对检测存在异议的段落采用无损检测复检+钻孔验证的方式进行范围确定,以确保数据、存在问题的真实性、可靠性。
为了确保工程质量不留隐患,对施工的隧道初期支护、仰拱及填充、拱墙二衬混凝土采用无损检测+钻芯取样+强度回弹等综合手段进行细致排查,发现一处、标记一处、整治一处。
4总体整治处理方案
采用科技手段进行细致排查,将排查的问题归类、分类一方面安排有效、及时的整治、整改,另一方面针对问题类别加强现场管理、管控力度,组织专项人员对现有施工工序进行优化,以确保质量隐患得到有效、彻底的解决。
4.1二衬混凝土强度不合格、钢筋间距问题处理方案
在确保施工安全的前提下,严格遵循“自下而上,先仰拱后拱墙”的原则。
工序安排根据整治处理范围划分施工区段,按照由洞内向洞口方向推进,采用分段施工地段严格控制拆除时的安全步距。
所有整治处理全部以机械凿除为主,人工配合为铺方式进行,以确保安全、高效的作业。
4.1.1处理方案
4.1.1.1以拱顶为中心分别从环向、纵向切缝,为了确保安全,控制拆除范围,利用现有的防水板作业台架,采用切割机对要拆除的混凝土进行环向、纵向切缝。
环向间距2m,纵向以隧道中线为界在两侧纵向切缝间距1m(纵、环向间距可根据现场处理范围的大小确定其切割间距,间距必须保证切割时混凝土不能掉落为界限)。
4.1.1.2混凝土破除
混凝土破除在人工切缝的前提下,以机械破碎锤破除为主辅,以人工风镐清理,以拱顶为界线分块破除。
靠近仰拱止水带部位人工风镐清除。
拆除顺序见下图:
拆除顺序:
A单元→B单元→D单元→C单元→E单元
4.1.1.3钢筋拆除及焊接
钢筋拆除
二次衬砌钢筋拆除时,靠近施工缝位置(环向施工缝、纵向施工缝)注意预留好钢筋搭接长度,采用砂轮锯进行切割,严禁采用氧气焊等方式进行割除钢筋,拆除的钢筋进行报废处理。
钢筋矫正
二次衬砌混凝土拆除后、预留搭接钢筋时,必须将变形部分搭接钢筋位置进行矫正。
较短钢筋(搭接长度<
40cm)进行矫正时,可采用套入钢管的方式进行矫正,钢管直径略大于钢筋直径;
较长钢筋(搭接长度≥40cm)进行矫正时,必须采用“F”型矫正工具进行矫正,矫正工具牙口宽度比最大主筋直径大5mm进行控制。
钢筋焊接
衬砌钢筋搭接长度,单面焊接按照15d(双面焊8d)进行控制,并不得小于30cm(双面焊接不得小于16cm)。
接头钢筋务必清理干净,确保后期钢筋搭接焊接可靠。
横向与纵向钢筋的每个节点均应进行绑扎或焊接,受力主筋采用焊接。
钢筋拆除、绑扎时,注意保护好防水板、止水带,确保不被烧坏。
素混凝土段落矮边墙植筋
采用电锤在矮边墙顶面进行钻孔,孔径为1.8cm,孔深不小于30cm,间距25cm控制,接茬钢筋为螺纹钢φ16,每延米单侧至少设4根,每根插筋要求在施工缝上下各30cm。
植筋胶应采用优质A级改性环氧树脂类植筋结构胶,植筋胶胶应具有良好的触变性,且具有足够的粘结强度和耐久性。
植筋工艺详细如下:
钻孔:
钻孔采用电锤或风钻,孔深大于钢筋埋设深度10mm左右。
清理钻孔:
以高压干燥空气吹去孔底灰尘、碎片和水分,孔内应保持干燥。
注胶:
将植筋胶由孔底灌注至孔深2/3处,待插入钢筋后,胶即充满整个孔洞。
插入钢筋:
钢筋插入前应清除表面污物,并须插到孔底。
对植筋的焊接施工应采取以下措施:
植筋的焊点离胶面距离不小于10cm;
焊接施工时采取降温措施,如用冷水浸透棉纱布包裹植筋胶面根部钢筋;
严禁对一根植筋连续焊接,应采用循环焊接施工的方法,即对一批焊接钢筋逐点、逐根焊接。
4.1.1.4二衬浇筑
原拱墙衬砌混凝土拆除后,对新旧混凝土界面进行处理,做好新旧防水板搭接,重新立模浇筑二衬混凝土。
修复二衬防排水系统
二次衬砌混凝土拆除完成后,进行旧防水板的清理,注意将两端防水板接缝清理出来。
排水盲沟的加密设置
排水盲沟设置前须先对初支断面渗水情况进行观察。
环向排水板在防水板铺设之前安装,结合施工缝布置。
环向排水板纵向间距为10m,在两侧边墙脚外侧两道环向盲沟之间设置纵向HDPE107/96打孔波纹管,每10m一段。
当初支断面渗水较大时,在两端环向施工缝处及纵向排水盲管端头处增设5道(纵向间距为3m)环向φ50打孔波纹管,当初支断面渗水较小时,在两端环向施工缝处及环向中心线处增设3道环向φ50打孔波纹管。
每处环向盲沟两端均设φ50PVC管泄水孔一处直接与隧道侧沟连通。
土工布、防水板的铺设
在隧道拱部标出隧道中线,再使防水板横向中线与这个标志重合,立即用压焊机将防水板热合于热熔垫片上,再由拱顶依次向两边铺设。
待整幅防水板铺设好并经检查确认固定牢固后,再用自动双缝热熔焊机顺所留板间接缝搭接部位进行焊接。
在土工布铺设时应注意用土工布将纵向排水盲管反包,对排水盲管起到保护作用。
防水板铺设完后应做防水板气密性检验,检验合格后方可进行衬砌施工。
模筑混凝土衬砌
隧道二次衬砌采用整体式液压衬砌台车施工,砼由自动计量的拌和站集中供应,搅拌运输车运送,砼输送泵泵送入模。
衬砌施工中注意及时埋设回填注浆的预埋注浆管及其它附属设施的预埋件,并在拱顶中线位置预埋溢浆管,用以在浇筑过程中排气使用。
施工工艺如下:
台车就位
根据放线位置,移动台车就位。
台车就位后,按要求检查复测台车位置、尺寸、方向、标高、坡度、稳定性,符合要求后,并安设好挡头模板,接头止水带及止水胶条和拱部注浆管,再进行合格检验和经监理工程师签证,方可浇筑拱墙混凝土。
混凝土浇筑
隧道采用模筑混凝土进行浇筑,浇筑拱墙混凝土时,由下向上对称浇筑,两侧交替进行,边墙部位混凝土采取埋管式浇筑,由液压泵直接顶压入模,挤压顶升式浇筑。
拱部先采取退出式浇筑,最后用压入式封顶。
混凝土用附着式振捣器和插入式振捣器联合捣固,安排专人负责,保证混凝土内部密实,外部光滑。
并注意保护好预埋于混凝土内部的注浆管,防止其歪斜和倾倒,以确保二衬后回填注浆能顺利进行。
要配足备用捣固机具,防止因捣固机具发生故障,造成漏捣或捣固不实。
混凝土灌注必须连续进行,因故不能连续灌筑,间歇时间超过混凝土初凝时间时,必须按规定进行接茬处理。
拆模养护
当边、拱混凝土强度达到8MPa时,方可拆模,拆模时间不可过早。
拆模后及时进行洒水养护,养护时间不少于14天。
4.2仰拱强度不合格、厚度不足问题处理方案
4.2.1环向、纵向切缝
为了确保安全,控制拆除范围,采用切割机对要拆除的混凝土进行环向、纵向切缝。
环向每2-3m切一道缝,纵向以仰拱填充与矮边墙交接线为界在两侧纵向切缝。
4.2.2架设仰拱栈桥
在需破除的仰拱前后仰拱填充端头架设两副12m行车栈桥,确保仰拱处理时行车通畅。
4.2.3混凝土破除
混凝土破除在人工切缝的前提下,以机械破碎锤破除为主辅以人工风镐清理,先破除仰拱填充混凝土,再从仰拱中线底部向边墙分块破除。
靠近仰拱环向止水带部位人工风镐清除。
4.2.4新旧混凝土界面植筋处理
采用电锤在仰拱新旧混凝土界面进行钻孔,孔径为1.8cm,孔深不小于30cm,间距25cm控制,接茬钢筋为螺纹钢φ16,每延米单侧至少设4根,每根插筋要求在施工缝上下各30cm。
4.2.5仰拱混凝土浇筑
仰拱衬砌混凝土浇筑前,应将隧底虚渣、杂物、泥浆等干净,必要时采用高压风、水将隧底吹洗干净,但不得有积水,重新浇筑仰拱混凝土。
浇筑中必须严格进行振捣。
振捣工艺如下:
操作振动棒时要使振动棒快插慢拔(消除孔洞),当振动棒端部即将露出混凝土表面时,要快速拔出振动棒,拔出时不停旋转,以免造成空洞,而且插点要分布均匀,切忌勿漏点插拔(欠缺振动)。
在使用振动棒振捣上层混凝土时,要在下层混凝土初凝前进行。
每一插点要掌握准振捣时间,过短不易密实,时间要在20-30s之间为宜,一般应视混凝土表面呈水平。
不再显著沉降、不再出现气泡及表面泛出灰浆为准。
振动棒振捣时间不宜过长,太久会出现混凝土与水泥分离、石子下沉的现象,并在混凝土表面形成沙层,振动棒倾斜混凝土表面时,应由低处慢慢向高处移动,以保证振动密实。
4.2.6仰拱填充混凝土浇筑
仰拱浇筑完成后,待混凝土终凝后再浇筑仰拱填充混凝土。
仰拱填充浇筑中亦必须严格进行振捣,振捣工艺同上仰拱混凝土浇筑所述,在此不再重复。
仰拱填充混凝土强度达到5MPa后允许行人通过,达到设计强度等级的100%后允许车辆通行。
4.3二衬背后脱空、二衬不密实段落处理方案
本处理方案只适用范围:
在保证衬砌厚度30cm以上的空洞、脱空、不密实。
4.3.1钻孔:
搭设脚手架,用进口大功率电锤,配备长50~150cm、直径28mm~35mm的专用钻杆,钻透二衬,钻杆钻头通过改进,确保不钻破防水板,破损率低于15%,并可以用灌浆来填塞修复。
4.3.2安嘴:
采用长25~60cm,直径20mm的镀锌管,将一端车螺牙,用外接连接,插进钻孔后再用带有环氧胶泥成份的高强快干砂浆填塞,确保牢固和稳定。
留出气孔和保证灌浆效果的二衬厚度定位管。
4.3.3制浆:
用发电机带动高速制浆机,制好所需比例的浆液。
4.3.4灌浆:
并先试灌一定的清水到二衬上去,对机器和管道的密封性进行检测,也对后期浆液在脱空部分流动起到润滑的作用,再用不同比例的水泥浆进行灌注,观测灌浆泵的压力表,在压力稳压在2~3分钟就停止灌注,改灌相邻的注浆嘴。
4.3.5清理:
用堵头把灌好的注浆嘴堵住,在20小时后用切割机把露在外面的管外接割除,保持顶部的平整度,再用高强胶泥封闭。
4.3.6对二衬空响和不密实部位的混凝土,采用针孔法灌注低粘度耐潮湿的环氧结构胶,充填二衬和防水板之间的细小空隙,还有充填二衬混凝土的不密实和离析的部位,使二衬混凝凝土密实。
在灌浆过程中,根据进浆量和钻孔情况,适当调整灌浆浓度,对伸缩缝橡胶止水带没安装到位,接缝漏浆严重的,为减少漏浆保证灌浆效果和节省水泥用量,采用增加浆液浓度,添加速凝剂和无收缩灌浆材料、泵送剂、胶黏剂添加剂等办法来控制水泥浆的流失和修复可能撕裂的防水板。
4.4仰拱脱空段落注浆处理方案
4.4.1仰拱缺陷造成的危害性
降低局部位置的抗压强度;
降低仰拱的荷载承受力;
造成仰拱局部位置在通车后不能承受动荷载压力后开裂;
仰拱内部不密实、脱空,会造成地下水聚集,造成钢筋锈胀,影响混凝土的结构强度。
4.4.2仰拱缺陷针对性方案措施
主要先采取水泥灌浆和超细水泥灌浆,消除比较大的空隙,然后再进行低粘度耐潮湿无溶剂环氧结构胶灌注,把水泥浆类材料不能灌注的0.1-0.5毫米的空隙灌注满,彻底消除空隙,达到设计的抗压要求。
其具体施工工艺:
现场确定缺陷的位置和缺陷的范围,用白色涂料做好标志;
用钻机进行钻孔探查,深度在1.5m以内,孔径28-32mm;
用清水灌注观测孔,根据水量来测定不密实的程度和预估灌浆量,以及根据情况来确定灌浆材料的配合比,确保灌浆质量和效果。
探查孔就作为灌浆孔和观测泄压孔;
安装专用注浆嘴和闸阀;
搅拌水泥类注浆材料,超细水泥、无收缩灌浆料、水泥胶黏剂、速凝剂等材料,进行高速搅拌,用涂料搅拌机搅拌10分钟,使材料充分混合;
用螺杆灌浆机对注浆嘴进行灌注。
因为每次灌浆后混凝土内部有一定的渗透压,所以必须进行多次反复灌注,进行多次补充灌浆,在达到一定压力和进浆量几乎为0的情况停止灌注;
等24小时后对灌注范围再进行钻孔探查和补充灌浆。
在以前的灌注孔中间钻孔探查和补灌;
再过24-48小时,采用针孔法深层1.5m以内,梅花型布置(30-40厘米间距),进行耐潮湿低粘度无溶剂环氧灌注,进行3-4次灌注;
拆除所有注浆嘴,恢复表面。
4.5衬砌厚度不足,钢架间距过大问题处理方案
4.5.1在施做二次衬砌之前,对现有初期支护表面进行测量,按照5m/断面进行密集测量,采用激光断面仪进行断面测量,准确计算出现有预留厚度是否满足二次衬砌设计厚度要求,如不满足可将该里程段内加密测量(1m/断面)进行准确测量定位,确定具体的范围进行处理。
处理时采用铣挖机对初期支护表面进行处理,处理后再行测量,直至满足设计要求,以确保二次衬砌的厚度满足设计要求。
4.5.2针对钢架间距过大的问题,对已完成的初期支护进行无损检测,对钢架实际间距大于设计间距10%的进行返工处理。
对整环钢架进行拆除,拆除顺序为:
对现有喷射混凝土进行凿除(采用铣挖机凿除)、对环向连接筋进行切割(采用割枪,对施工段落前后进行瓦斯监控,实行动火审批制度)、拆除锚杆(采用切割方式,以围岩面为基准进行切割)、严格按照先拱部后边墙的顺序进行施工、完成拆除后重新立安装拱架、经检查合格后进行喷射混凝土施工。
4.6初期支护背后脱空、表面渗水处理方案
4.6.1针对初期支护背后脱空问题,我部采用无损检测+钻孔验证的方式进行自检、验证。
采用无损检测主要对背后脱空、空洞、未发现的岩溶进行检测、验证;
从拱顶环向间距2m,进行逐个钻孔自检,对存在的问题用红油漆进行现场标识,并对其安排专业队伍进行注浆,注浆所用的配合比由试验室统一进行配比下发。
注浆后要求现场对其再次采用无损检测+钻孔验证方式进行自检,自检合格后方可下一工序施工。
4.6.2针对初期支护表面渗水问题,我部采用引排的方式将水集中引排至侧沟。
在开挖后对渗水点进行标识,并对其水量进行量测,在喷射混凝土施工前采用Ф100或Ф80的盲管安装至渗水点,环向引排至边墙或上台阶边沟,在下台阶开挖后对其进行接排至边墙墙角排水沟,待仰拱施工时接排至环向排水盲管排泄,严禁现场任意流淌或截堵。
5整治处理后的质量检测
衬砌、仰拱混凝土拆模后,立即组织人员采用地雷达检测衬砌、仰拱厚度及内部、背后缺陷质量问题。
隧道衬砌、仰拱采用同条件养护试件检测实体强度,混凝土强度试件在混凝土浇筑地点随机抽样制作,每板衬砌制作6组试件,在养护累计温度达到1200度后送试验室进行抗压强度检测,检测出强度值不小于设计值时,混凝土质量评定合格。
衬砌、仰拱施工完成,56天后进行取芯检测,每组二次取芯一组,验证二次是否合格。
6整治处理过程中保证措施
6.1安全保证措施
在整治处理前采用地质雷达对所要处理地段进行探测,排除隐患,对有隐患的地方提前采取钻孔探测,预注浆加固。
整治处理过程中成立围岩量测小组,加强围岩量测和支护表面观察。
对局部出现有裂纹、脱皮的部位进行径向注浆及锚杆加固,并及时补喷混凝土。
整治处理过程中做好的电线、通风管路、风水管的保护,并设专人看管。
整治处理过程中派专人跟班作业、专人指挥,做好统一协调和现场管控。
建立24小时跟班作业制度,做好工序分工及安排,做到工序紧凑及快速有序,尽快封闭成环。
整治处理施工全部采用有经验的专业工班和机械手进行施作。
隧道整治过程中加强洞内通风管理,确保24小时全天候通风。
6.2质量保证措施
做好新旧混凝土结合部位防水板、止水带、盲管的保护。
为防止搭接处防水板、止水带不受拆除影响,提前在拆除段与不拆除段交界处进行环向开槽,使拆除段混凝土与不拆除段混凝土防水板提前剥离。
施作过程严格控制工艺流程,做好结合部位盲管、防水板、止水带等搭接长度和连接质量。
并在二衬混凝土拆除过程中由专业班组施作,派专人盯控接头(接茬)位置的保护情况,确保防排水设施不受破坏。
环缝处新旧防水板搭接焊缝至少2道,并增设两道止水条,保证接缝防水效果可靠。
安装衬砌钢筋时,加强现场检查力度,确保焊接长度满足搭接长度要求(单面焊接15d,双面焊接8d)。
混凝土浇筑过程中加强混凝土振捣,特别是新旧混凝土交接部位。
做好新旧混凝土接头部位的接茬处理,按要求做好接茬钢筋。
防水板等预留部分的搭接长度。
严格控制新旧盲管的连接,做好接头连接检查,确保搭接长度。
7劳动力组织
7.1、机械设备及人员配置
表7.1机械设备及人员配备表
工程
名称
班组或工种
人员配置(人)
设备配置及数量
备注
设备名称
数量(台)
隧道工程
队长
1
风动凿岩机
10
带班
4
风镐
拆除工班
6
振捣棒
8
混凝土工班
止水带热熔焊机
2
防排水工班
注浆机
司机
电焊机
空压机操作手
射钉枪
电工
喷浆机
安全员
自卸车
材料员
装载机
试验员
挖机(带破碎锤)
质检员
空压机
技术员
仰拱栈桥(12m)
合计
53
二衬台车(12m)
8进度计划及施工安全
8.1进度指标
8.1.1衬砌返工处理进度指标
每板时间安排:
砼拆除(2d)(衬砌为钢筋混凝土时考虑延长1天)→防水层施工(1d)→台车定位加固、安装止水带及封挡头模板(1d)→混凝土浇筑(1d)→养护(1d),合计6天(衬砌为钢筋混凝土时合计7天)。
8.1.2仰拱返工处理进度指标
砼拆除(1d)(衬砌为钢筋混凝土时考虑延长1d)→隧底虚渣、杂物清除并吹洗干净(1d)→仰拱混凝土浇筑(0.5d)→养护(1d)→仰拱填充混凝土浇筑(0.5d)→养护(1d),合计5天(仰拱为钢筋混凝土时合计6天)。
8.1.3二衬背后脱空、不密实,仰拱脱空处理进度指标
根据脱空、不密实范围进行注浆处理,具体进度指标根据现场整治效果进行制定。
8.2处理后质量检测计划
衬砌、仰拱拆模后,立即组织进行地质雷达检测。
混凝土施工完成56天,组织人员现场取芯进行检测,每组衬砌、仰拱混凝土取芯一组。
8.3施工安全及文明施工
进场施工人员必须佩戴安全帽、反光背心;
高空作业人员必须佩戴安全绳及安全保护措施;
定期对台架、台车、机械进行检修、加固,以确保施工过程中的安全。
现场施工完毕后,对施工区域进行清扫,做到完成施工,现场随即清理,保持作业面的干净、整洁。
9整治效果评价
采用专业队伍进行整治施工,经验较为丰富,效率高、进度快、处理彻底、不留死角。
采用高科技综合手段进行全方面、全方位检测,让质量隐患无处遁形。
遵循发现一处,整治一处、总结一处、治防结合的原则,以确保零质量交工。
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