．第３７卷第３５期 １７６． ２ ０ １ １年１ ２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖ０１．３７ Ｎｏ．３５ Ｄｅｃ． ２０１１ 文章编号：１００９—６８２５（２０１ １）３５—０１７６—０２ 某铁路隧道病害成因及其处治措施的探讨 冯沁铭 摘要：通过对某铁路隧道病害的现场观测，发现隧道存在渗漏，二次衬砌开裂，边墙沉陷等病害，结合现场实际情况对 其病害成因进行了系统的探讨和研究，并针对其病因提出了相应的处治措施，对今后同类隧道病害治理有一定指导意义。 关键词：隧道病害，形成原因，处治措施 中图分类号：Ｕ４５７．２ 文献标识码：Ｂ １ 工程概况 某隧道位于湖南省娄底市，系丘陵区Ｉ级铁路隧道，线路设 形成坍塌。地下水类型为基岩裂隙水，受大气降水补给，浅埋段 地质构造复杂，地表水较丰富，极易造成突水突泥的发生。 计为单向６‰上坡；进口里程Ｋ３９＋２２７，出口里程Ｋ４３＋６０８，全长 ２ 隧道病害状况及原因分析 隧道病害状况 ４ ３８１ ｍ。隧道最大埋深约２９４ ｍ。本隧道进口采用斜切式洞门， ２．１为全面了解隧道病害分布情况，对隧道二次衬砌裂缝、渗漏 出口采用倒斜切式洞门。进、出口边，仰坡均采用混凝土骨架护 调查结果显示，该隧道常 坡。隧道内设综合洞室ｌ７处，洞室单侧间距５００ ｍ，沿隧道两侧 水和边墙沉降等情况进行了现场调查，见的病害类型与分布情况见表１。 交错布置。 受区域构造影响，隧道区局部节理裂隙较发育。表层残坡积 ２．２隧道病害形成原因 Ｑ： 粉质粘土，褐黄色，硬塑，含有少量粗角砾；下伏基岩为奥陶 ２．２．１ 渗漏水原因分析 系下统页岩，强～弱风化。 １）在山体中修建隧道破坏了原始的水系统平衡，且Ｋ４３＋ 隧道区内的不良地质主要为浅埋冲沟地段及次生断裂问题。 ５７４一Ｋ４３＋６０２段埋深较浅，且节理裂隙十分发育，每逢雨季，地 隧道区局部节理裂隙较发育，为弱风化层，薄层状，且在Ｋ３９＋ 表水就会顺节理裂隙面渗入隧道，产生漏水病害。２）由于隧道所 ３８０，Ｋ３９＋５９０为次生断裂，开挖后围岩应力释放产生挤压，极易 处地地下水欠发育，因此在设计和施工中，隧道未做防排水层及相 ４）因通风质量导致工人疲倦、焦躁、呼吸困难而引起恶心、眩晕。 大超过球面与窝面的咬合范围，主要情况有：１）管片安装精度不 够、定位销断裂导致；２）ＴＢＭ机头下沉剧烈或开挖误差过大导致 ３．５ 火灾 ３）原材料引起或受有害水侵蚀，管片强度不够；４） 主要情况有：１）吸烟、电火花等引燃油料衣物等易燃品；２）电 已装管片变位；５）大地震振散管片、围 气设备冷却无效发热起火；３）运动面不正常摩擦，如高速皮带；４） 活动断层发生异动或其他恶劣地质情况；灭火不及时或不当或灭火器无效。 岩塌方；６）抢险不及时或不当，如粗野抢救被虚土压盖人员。 ３．６放射 该因素与地质有关，对人体危害是全面和长久性的，不安全 ３．９其他 其他方面包括机械伤、砸伤、台车上跌落、挤伤等，主要情况 如高压 条件是达到危害当量，主要情况有：１）射线达到危害程度而检测 有：１）安全标识、警示标志不全不清及缺失造成认识不足，２）机械、工具安全保险设置失灵，如保险丝不合格、开关 仪器失效或灵敏度不够；２）认识不足或为效益而继续施工；３）低 应提示；刹车失灵、卡具断裂等；３）安全防护不够，包括危险源防护 放射性下超长作业时间；４）饮用已有放射污染的洞内渗水；５）防 粘连、和个人防护用品；４）违规作业，包括不遵守规章制度、冒险作业。 护不足或不当。 ３．７透水 以上不安全因素造成的伤害有的是群体性的，有的是个体性 该因素与煤矿开采、富水断层及溶洞有关，不安全条件是突 的。不安全因素和不安全条件的分析以及对不安全因素不同分 有利于在施工中分清因素危害程度和抢救轻重缓急， 然打穿到富水体后（废矿洞、溶洞漏斗）突冒大量涌水排放不及， 类的评估，控结合策略，达到人员安全、工程安全的目的。 甚而淹没电器电缆引发漏电。ＴＢＭ从下游向上游掘进，具有自流 采取正确的防、参考文献： 排水优势，危险降低。 ３．８ 塌方 该因素与已装管片塌散有关，不安全条件是管片错台开缝过 ［１］ 周小军．瓦斯隧道施工安全措施探讨［Ｊ］．山西建筑，２０１０， ３６（１９）：３１１—３１２． Ｏｎ ｕｎｓａｆｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ ｂｏｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ＳＵｏ Ｌｉ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒａｃｔｉｃｅ ｏｆ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｎ ｓａｆｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｂｏｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ ｉｎ Ｄａｂａｎ ｔｕｎｎｅｌ ｐｒｏｊｅｃｔ ｉｎ Ｘｉｎｊｉａｎｇ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｃｏｍｍｏｎ ｕｎｓａｆｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ＴＢＭ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｆｅａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｗｏｒｋ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｔｈｅ ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ ｆｏｒ ｔｈｅ ｓａｆｅ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ ｂｏｒｉｎｇ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｆｕｔｕｒｅ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ，ｂｏｒｉｎｇ ｍａｃｈｉｎｅ，ｓａｆｅｔｙ，ｆａｃｔｏｒｓ 收稿日期：２０１１—０７－２５ 作者简介：冯沁铭（１９７７一），男，工程师，中铁三局运输工程分公司，山西晋中０３０６００ 孝ｌ３ 冯沁铭：某铁路隧道病害成因及其处治措施的探讨 ・１７７・ 应防排水措施，因此在雨季的时候，地表水的渗入很容易发生漏 水管引入水沟，将渗水排走。 水。３）现场施工时混凝土的振捣欠充分，混凝土致密性不够且未 由于隧道所在地地下水欠发育，是季节性的地表水补给，而 添加防水剂，使混凝土的抗渗和防水性能较差而容易渗漏水。 表１ 隧道病害类型及分布情况一览表 病害类型 分布部位 分布里程 病害特征描述 渗漏水 出口段 Ｋ４３＋５７４～ 每逢雨季，出口段拱顶出现渗漏水，较为严 拱顶 Ｋ４３＋６０２ 重，呈滴水状 水平 边墙、 Ｋ４１＋５１７一 边墙处二次衬砌混凝土在起拱线下方４５ ｃｍ 村 裂缝 拱腰 Ｋ４１＋６２２ 缝宽度２ ｍ左右有多条１８ ｃｍ一３５ ｃｍ长的水平裂缝，裂 ｍ一３ ｍｉｌｌ 砌 开 环向 拱部、 Ｋ４ｌ＋５ｌ７～ 裂缝长约０．６ｍ，裂缝宽度ｌ ｍｍ一３ ｍｍ，占 裂 裂缝 边墙 Ｋ４１＂１－６２２ 衬砌裂缝的绝大部分 斜向 裂缝 拱部、边墙 Ｋ４１＋５ｌＫ４１＋６２２ ７～ 裂缝长约０．３ ｍ。裂缝宽度１ ｍｌＴｌ一３ ｍｍ 边墙沉陷 右边墙 Ｋ３９＋５８２一 边墙发生沉陷．沉陷幅度最大迭１３ ｏｍ。沉 Ｋ３９＋６２２ 陷长度约４０ ｉｎ ２．２．２衬砌开裂原因分析 该隧道的二次衬砌裂缝主要集中在Ｋ４１＋５１７一Ｋ４１十６２２ 段，该段产生二次衬砌裂缝的主要原因有以下几点： １）该段隧道二次衬砌承受偏压荷载作用，在不对称的地应力 作用下产生不均匀沉降，导致边墙被拉裂破坏而产生水平裂缝、 环向裂缝及斜向裂缝。 ２）从力学观点来看，隧道的断面形式是未设置仰拱的三心 圆，结构形式并不闭合，边墙抵抗变形的能力较小。在承受较大 的围岩压力时容易产生边墙开裂。 ３）爆破施工中产生的欠挖部分回填不充分，使得灌注的衬砌 混凝土与围岩不能很好的密贴，不能给衬砌结构提供足够的弹性 抗力，从而破坏了衬砌结构整体受力体系，使得局部受力过大而 产生裂缝。 ４）现场调查发现，水平裂缝占衬砌裂缝的７５％，这主要由于 隧道施工时拱背难以回填密实且基底强度不够使得隧道拱部压 力过大、拱底压力偏小而拉裂混凝土。 ５）施工过程的监管力度不够。ａ．由于隧道在施工时基底残 存的浮渣未完全清理便浇筑混凝土，浮渣遇到地下水软化使得边 墙下沉产生边墙裂缝；ｂ．二次衬砌混凝土的实际厚度没有达到设计 的厚度（设计边墙的厚度是７０ ｃｍ，而实际衬砌厚度仅为３６．２ ｏｍ一 ４９．２ ｃｍ；拱部设计的衬砌厚度６０ ｃｍ而实际只有４２ ｃｍ），二次衬 砌混凝土太薄，不足以承受后期的围岩压力而产生裂缝；ｃ．由于 爆破施工使得实际轮廓线不均匀，致使施作的二次衬砌混凝土厚 薄不均，造成断面局部应力过大，衬砌混凝土产生破坏。 ２．２．３边墙沉陷原因分析 １）边墙混凝土的厚度要小于设计的厚度，使得边墙基底应力 超过持力层的允许承载力，部分地段刺穿基底而产生边墙沉陷。 ２）未完全清理边墙底浮渣就进行边墙基础混凝土施工，基底浮渣 遇水软化，边墙在衬砌自身重力和围岩压力共同作用下产生沉降。 ３病害隧道综合处治措施 隧道处治应根据结构检查结果，针对病害产生的原因，按照 安全、经济合理的原则确定处治方案，处治方案可由一种或多种 处治方法组成，通过治理以期能彻底根治隧道病害。 ３．１ 拱部渗漏水处治措施 按渗漏情况的不同，目前渗漏水处治方法主要有以下两种： 对于地下水沿衬砌裂缝、施工缝以滴水形式漏出的宜采用衬砌内 注浆补强处理；对于隧道局部出现的涌水病害，宜采用外置排水 管和开槽埋管的排水法处治，在渗漏点钻，ｔ，５ｏ ｍｍ小孔，然后插入 软式水管引水，同时将管壁与衬砌周围用防水砂浆封闭，然后将 且地下水沿衬砌裂缝、施工缝以滴水形式漏出，经过反复的方案 比选最终决定采用后注水泥砂浆对该段隧道围岩节理空隙进行 填充，使之形成一个封闭圈，防止洞外雨水顺节理裂隙进入隧道。 ３．２衬砌开裂处治措施 １）对于一般情况下形成的裂缝，沿衬砌裂纹凿成内口稍大于 外Ｅｌ的楔形槽，槽宽不宜小于５ ｃｍ，槽深应接近缝深，并大于 ５ ｃｍ。用水冲洗槽子，使粘结良好。采用Ｍ１０水泥砂浆嵌填捣 实，用膨胀性水泥砂浆填灌。如裂缝宽度较大，则采用环氧树脂 或环氧树脂砂浆嵌补裂缝。 ２）对于边墙沉陷处形成的裂缝则直接更换边墙，首先对拱部 采用自钻式中空注浆锚杆对拱部空洞及松散回填物进行注浆，锚 固加固（见图１），拱圈加固分幅进行，一次完成拱部注浆，待浆液凝 固达到１０ ＭＰａ，锚杆发挥支护效应以后才进行边墙的拆除施工。 图１衬砌开裂及边墙沉陷整治示意图 ３）为保证施工安全，隧道局部或全环形加设钢拱支撑。一般 每隔１．０ ｉｎ架立一榀２０ｂ工字钢作为支撑拱圈的临时支护，工字 钢底应置于加深后的边墙基底。边墙开挖后及时进行初期支护， 初期支护采用锚杆、钢筋网、喷射混凝土加联合支护，喷１０ ｏｍ厚 Ｃ２５混凝土，边墙混凝土采用Ｃ２５混凝土重新浇筑。 ４）由于隧道右边墙开裂较左边墙严重，分幅施工时应先施工 右幅，待右幅边墙混凝土、仰拱及仰拱填充至路面可以行车后，再 进行左幅施工。加固施工由开裂处向两端进行，以便根据边墙拆 除后基底实际地质情况确定加固起讫点。 ３．３边墙沉陷处治措施 １）边墙沉陷对隧道稳定性危害较大，因此需将沉陷的边墙拆 除重做，并且将边墙基础加宽到１．５ Ｉｎ，边墙基础加深１．２ Ｉｎ（见 图１）。 ２）挖除底部软弱层后施作仰拱，并进行仰拱填充。仰拱及边 墙基础加深部分开挖可以采取半幅施工。仰拱开挖分段长度应 控制在１０ ｉｎ以内，半幅开挖时必须对另半幅予以支撑，并设置隔 离栅栏（板）保证半幅稳定。仰拱及边墙基础均采用Ｃ２５混凝土 浇筑，浇筑厚度为５０ ｍｍ。仰拱与边墙连接必须凿毛，增设钎钉加 强连接，同时应设深侧沟，以利排水和维修。 参考文献： ［１］ 杨新安，黄宏伟．隧道病害防治［Ｍ］．上海：同济大学出版 社。２００２． ［２］ 陈礼伟．浅析隧道病害调查方法与处理技术［Ｊ］．现代隧道 技术，２００４（４）：５３－５７． ［３］ 王建秀，朱合华，唐益群，等．双连拱公路隧道裂缝成因及防 治措施［Ｊ］．岩石力学与工程学报，２００５（１）：１９５－２０１． ［４］ 彭培．茜阳隧道病害原因分析及处治技术探讨［Ｊ］．现代 隧道技术，２０１１（１）：１３７—１３９． ・第３７卷第３５期 １７８・ ２ ０ １ １年１ ２月 山 西 建 筑 ＳＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ Ｖｏ１．３７ Ｎｏ．３５ Ｄｅｃ． ２Ｏ１１ 文章编号：１００９—６８２５（２０１ １）３５—０１７８—０２ 谈南梁沟大桥箱梁正弯矩张拉控制要点 周 鑫 摘要：针对箱梁正弯矩钢绞线张拉施工中的关键工序，从原材料、张拉机具、张拉操作工序及注意事项等几方面进行了 简要阐述，进而总结出箱梁正弯矩张拉控制要点，以保证混凝土箱梁施工质量。 关键词：箱梁，预应力，正弯矩，张拉，伸长量 中图分类号：Ｕ４４８．２１３ 文献标识码：Ａ 千斤顶与油泵必须配套标定和配套使用，首次张拉前，进行 １ 工程概况 １．１ 工程简介 南梁沟大桥位于国家高速公路网荣成至乌海公路山西境山 阴至平鲁段Ｋ１８４＋６１２处。桥梁全长１５６．Ｏ０ ｍ，右前角６０。，上部 结构采用６孔２５ ｍ先简支后连续预应力混凝土箱梁，下部结构采 用柱式墩、柱式台、钻孔灌注桩基础。 试运行，以排出机具内的空气，并检查机具是否漏油。 张拉机具配套标定后，得出油表读数和相应张拉力（吨位）关 系曲线。进行分组编号（千斤顶、油泵、压力表均需编号），实际使 用时同一组编号的设备要对应该编号的标定数据或曲线。由于每 组编号的设备有其相应的内摩阻值，故不同编号的设备不得混用。 通过配套检定，把千斤顶主动（或被动）工作状态的实际作用 力与压力表读数之间的相对应关系找出来，列成表或制成图供现 场操作使用。 １．２地质概况 桥址区地层为第四系全新统冲洪积（Ｑ ）粉土，上更新统冲 洪积（Ｑ ）粉土、卵石土及中更新统（Ｑ ）粉质粘土、卵石土。 １．３技术指标 １）设计荷载：公路一Ｉ级； ２）桥面净宽：２×净一１１．７５ ｍ； ２．３钢绞线张拉 １）准备工作。混凝土强度不小于８５％的设计强度且龄期不 小于７ ｄ时方可进行张拉，张拉采用两端同时对称张拉，锚下控制 应力为０．７ ＝１ ３９５ ＭＰａ。 ３）地震动峰值加速度：０．１ｇ； ４）设计洪水频率：１／１００。 ２）预应力采用伸长量和张拉力双控，实际伸长值与理论伸长 值误差控制在±６％以内，每一截面断丝率不得大于该截面总钢 丝数的１％，且不允许整根钢绞线拉断。 预应力筋的理论伸长值可按下式计算： ＡＬ＝（Ｐ Ｌ）／（Ａ Ｅｐ）。 ２箱梁张拉 ２．１ 原材料 １）波纹管。箱梁正弯矩钢绞线预留孔道采用圆形金属波纹 管，表面清洁不得有砂眼，咬口必须牢固，不得有松弛现象；进场后 妥善保管，要有防雨措施，不得放在有水或潮湿处，防止管道生锈。 ２）钢绞线。采用抗拉强度标准值厶＝１ ８６０ ＭＰａ、公称直径ｄ＝ １５．２ ｍｌｎ的低松弛高强度钢绞线。表面不得有润滑剂、油渍等降 低钢绞线与混凝土粘结力的物质，不得有严重锈蚀、肉眼可见的 麻坑等现象。 其中，Ｐ 为预应力筋的平均张拉力，Ｎ； 为预应力筋的长度， ｍｍ；Ａ。为预应力筋的截面面积，ｍｍ ；Ｅ 为预应力筋的弹性模量， Ｎ／ｍｍ 。 Ｐ ＝Ｐ（１一ｅ一（ ）／（ｋｘ＋ＩｚＯ）。 其中，Ｐ 为预应力筋平均张拉力，Ｎ；Ｐ为预应力筋张拉端的 张拉力，Ｎ； 为从张拉端至计算截面的孔道长度，ｍ；０为从张拉端 ３）锚具。正弯矩锚具采用ＯＶＭ型锚具及其配套设备，夹片 至计算截面曲线孔道部分切线的夹角之和，ｒａｄ；ｋ为孔道每米局 的表面应无砂眼、裂缝和小坑等现象，并进行硬度检测。锚具型 部偏差对摩擦的影响系数，波纹管取０．００１ ５；／ｘ为预应力筋与孔 号、尺寸及力学参数须与设计图纸相符。锥孔面应光滑，无毛刺 道壁的摩擦系数，取０．２５。注：当预应力筋为直线时，Ｐ ＝Ｐ。 及小坑等。 ３）锚具、千斤顶的安装。 ２．２张拉机具 ［５］ 卢颖明，陈礼伟．既有隧道病害现象分类及原因分析［Ｊ］．铁 ａ．安装前对张拉机具进行检验确保状态良好。 道建筑，２０１０（１１）：４６—４８． ｏｎ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｅａｓｏｎｓ ｆｏｒ ｄｉｓｅａｓｅｓ ｉｎ ｓｏｍｅ ｒａｉｌｗａｙ ｔｕｎｎｅｌ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ＦＥＮＧ Ｑｉｎ－ｍｉｎｇ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｅａｓｅｓ ｉｎ ｓｏｍｅ ｒａｉｌｗａｙ ｔｕｎｎｅｌｓ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｆｉｎｄｓ ｓｏｍｅ ｄｉｓｅａｓｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｔｈｅ ｌｅａｋａｇｅ ｉｎ ｔｈｅ ｔｕｎｎｅｌ，ｔｈｅ ｃｒａｃｋｓ ｏｆ ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｌｉｎｉｎｇ，ａｎｄ ｔｈｅ ｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔ ｏｆ ｓｉｄｅ ｗａｌｌｓ，ｕｎｄｅａａｋｅｓ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ ｆｏｒ ｔｈｅ ｆａｃｔｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｒｅａｓｏｎｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｉｓｅａｓｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ，ａｎｄ ｐｏｉｎｔｓ ｏｕｔ ｈｅ ｒｅｓｐｅｃｔｉｔｖｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｆｏｒ ｔｈｅ ｄｉｓｅａｓｅｓ，ＳＯ ａｓ ｔｏ ｈａｖｅ ｔｈｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ｓｉｇｎｉｉｆｃａｎｃｅ ｆｏｒ ｈｅ ｄｉｔｓｅａｓｅ ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｏｆ ｓｉｍｉｌａｒ ｔｕｎｎｅｌｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｕｎｎｅｌ ｄｉｓｅａｓｅｓ，ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒｅａｓｏｎｓ，ｔｒｅａｔｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ 收稿日期：２０１１—０７．２８ 作者简介：周鑫（１９７９一），男，工程师，太原公路分局勘测设计所，山西太原０３００１２
