隧道工程质量控制与管理.pdf
《隧道工程质量控制与管理.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《隧道工程质量控制与管理.pdf(287页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、!第六篇隧道工程施工质量控制与管理第一章隧道结构构造概论隧道结构构造,由主体构造物和附属构造物两大类组成。主体构造物是为了保持岩体的稳定和行车安全而修建的人工永久建筑物,通常指洞身衬砌和洞门构造物。洞身衬砌的平、纵、横断面的形状由道路隧道的几何设计确定,衬砌断面的轴线形状和厚度由衬砌计算决定。在山体坡面有发生崩坍和落石可能时,往往需要接长洞身或修筑明洞。洞门的构造型式由多方面的因素决定,如岩体的稳定性、通风方式、照明状况、地形地貌、以及环境条件等。附属构造物是主体构造物以外的其它建筑物,是为了运营管理、维修养护、给水排水、供蓄发电、通风、照明、通讯、安全等而修建的构造物。第一节衬砌材料与构造一
2、、衬砌材料隧道是埋藏在地层深处的工程建筑物,其衬砌通常需要承受较大的围岩压力、地下水压力、有时还要受到化学物质的侵蚀,地处高寒地区的隧道往往还要受到冻害等。所以,要求用于衬砌的材料应具有足够的强度、耐久性、抗渗性、耐腐蚀性和抗冻性等。另一方面,隧道是大型工程构造物,每米隧道都需要大量建筑材料,工程量很大。所以,从经济观点看,衬砌材料应当是价格便宜,就地取材,便于机械化施工的。通常采用以下材料:!混凝土。这种材料的优点是整体性好,既可以在现场浇注,也可以在加工场预制,#$!第一章隧道结构构造概论而且可以机械化施工。其本身密实性较好,具有一定的抗渗性。如果在水泥中掺入密实性附加剂,可以提高混凝土的
3、密实度,从而改善混凝土的防水性能。或者使用减水剂,提高混凝土的密实程度,改善混凝土的抗渗性能。混凝土可以根据需要加入其它附加剂,如低温早强剂,常温早强剂,速凝剂,缓凝剂,塑化剂,加气剂等,来满足使用和施工上的需要。配制混凝土还可以根据需要选择合适的水泥,例如具备快硬,高强特性的有快硬硅酸盐水泥,具备快硬早强特性的有硅酸盐膨胀水泥和石膏矾土膨胀水泥,具备抗渗防水特性的有大坝水泥和防水水泥,具备抗硫酸盐侵蚀的抗硫酸盐硅酸盐水泥,以及塑化水泥,加气水泥等。配制有抗冻要求的混凝土时,在寒冷地区水泥标号不小于!号,在严寒地区不宜低于#号。混疑土材料的缺点是灌注后不能立即承受荷载,需要进行养生,需要达到一
4、定强度才能拆模,占用的模板和拱架较多。普遍混凝土的耐侵蚀能力较差。$%钢筋混凝土。隧道施工时,暗挖部分就地绑扎钢筋比较困难,通常不采用现浇钢筋混凝土。在明挖地段可以采用。通过不良地质地段时,往往采用废旧钢轨或焊接钢筋骨架(花拱)灌注钢筋混凝土。所用混凝土标号为$号。&%喷射混凝土。喷射混凝土是将混凝土干拌合料、速凝剂和水,用混凝土喷射机高速喷射到洁净的岩石表面上疑结而成的。其密实性很高,能封闭围岩的裂隙。密贴于岩石表面,早期强度高,能很快起到支护作用,是一种理想的衬砌材料。!%锚杆与喷锚支护。锚杆是用机械方法加固围岩的一种材料。种类很多,通常可分为机械型锚杆和粘结型锚杆。围岩不够稳定时,还可以
5、张挂金属网。设置锚杆再加喷混凝土时,即为喷锚支护。#%石料。在隧道衬砌中不得使用有裂隙和风化的石料,石料标号不应低于&号,用于砌筑的砂浆为 号。石衬砌材料的优点是材料来源广,可以就地取材。砌好后能较早地承受荷载,可以节省水泥和模板。其缺点是砌缝多,容易漏水,施工主要靠手工操作,费工费时,需要大量熟练工人,目前还不能机械化施工。现在已很少采用石料衬砌,但洞门挡墙、挡土墙、路缘石、人行道盖板等仍可使用。超挖部分可以使用片石混疑土回填。(%装配式材料。在软土地区修筑隧道时,常用盾构法施工,其衬砌材料往往采用装配式材料,如钢筋混凝土大型预制块,有加筋肋的铸铁预制块。在修筑棚式明洞(简称棚洞)时,又可用
6、预制板或梁装配板式棚洞或梁式棚洞。用新奥法施工时,为了防水,防落石和美观还可以加设离壁式结构,常用的材料有波纹钢拱式大型装配预制件,有时可以)*$第六篇隧道工程施工质量控制与管理用玻璃钢代替钢材等。二、洞身衬砌类型山岭隧道与软土隧道、水下隧道相比较,由于其受力、施工方法等存在差异,在结构型式上有很大差别。即使山岭隧道,也因人们对围岩压力和衬砌结构所起作用的认识有所发展,而使结构型式发生很大变化。!直墙式衬砌。直墙式衬砌型式通常用于岩石地层垂直围岩压力为主要计算荷载、水平围岩压力很小的情况。一般适用于!,类围岩,有时也可用于#类围岩。对于道路隧道,宜墙式衬砌结构的拱部,可以采用割圆拱、坦三心圆拱
7、或尖三心圆拱。三心圆拱指拱轴线由三段圆弧组成,其轴线形状比较平坦(!#!$)时称为坦三心圆拱,形状较尖(!$#!)时称为尖三心圆拱,若!%!$%!时即为割圆拱(见图&!)。图&!直墙式衬砌如果围岩完整性比较好,在!类围岩中,边墙可以采用连拱或柱,称为连拱边墙或柱式边墙,见图&!$。图&!$连拱边墙及柱式边墙()$!第一章隧道结构构造概论为了节省圬工,在!类围岩中,可以采用大拱脚薄边墙衬砌,见图!#$。如果具备喷混凝土条件时,边墙可以用喷混凝土代替。该法是个局限性很大的方法,最大的问题是大拱脚支座施工困难,在非均质岩层中很难用钻爆法做出整齐稳定的支座。所以在这种较好围岩中,莫如优先考虑喷锚支护。
8、图!#$大拱脚薄边墙衬砌%&曲墙式衬砌。通常在类以下围岩中,水平压力较大,为了抵抗较大的水平压力把边墙也做成曲线形状。当地基条件较差时,为防止衬砌沉陷,抵御底鼓压力。使衬砌形成环状封闭结构,可以设置仰拱,见图!#。图!#曲墙式衬砌$&喷混凝土衬砌、喷锚衬砌及复合式衬砌,这些衬砌与上述传统的衬砌方法有本质上的区别,这里仅介绍其结构型式。为了使喷混凝土结构的受力状态臻于理想化,要求用光面爆破开挖,使洞室周边平()%#第六篇隧道工程施工质量控制与管理顺光滑,成型准确,减少超挖欠挖。然后在适当的时间喷混凝土,即为喷混凝土衬砌。根据实际情况,需要安装锚杆的则先装设锚杆,再喷混凝土,即为喷锚衬砌。如果以喷
9、混凝土,锚杆或钢拱支架的一种或几种组合作为初次支护对围岩进行加固,维护围岩稳定防止有害松动。待初次支护的变形基本稳定后,进行现浇混凝土二次衬砌,即为复合式衬砌。为使衬砌的防水性能可靠,保持无渗漏水,采用塑料板作复合式衬砌中间防水层是比较适宜的,见图!#$。上述岩石隧道衬砌结构构造根据需要与可能,往往需要进行内装。%&圆形断面隧道。为了抵御膨胀性围岩压力,山岭隧道也可以采用圆形或近似圆形断面,因为需要较大的衬砌厚度,所以多半在施工时进行二次衬砌。对于水底隧道,由于水压力较大,采用矿山法施工时,也多半用二次衬砌,或者采用铸铁制的方形节段。水底隧道广泛使用盾构法施工,其断面为全圆形。通常用预制的方形
10、节段在现场拼装。此时,在顶棚以上的空间和路面版以下的空间可以用作通风管道,车行道两侧的空间可以设置人行道或自行车道,有剩余空间时还可以设置电缆管道等。水底隧道的另一种施工方法是沉管法,有单管和双管之分,其断面可以是圆形,也可以是矩形。图!#$喷锚衬砌与复合衬砌岩石隧道掘进机是开挖岩石隧道的一种机械化切削机械,其开挖断面通常为圆形,开挖后可以用喷混凝土衬砌、喷锚衬砌或拼装预制构件衬砌等多种型式。$&矩形断面衬砌。如上所述,用沉管法施工时,其断面可以用矩形型式。用明挖法施工时,尤其在修筑多车道隧道时,其断面广泛采用矩形。这种情况,回填土厚度一般较小,加之在软土中修筑隧道时,软土不能抵御较大的水平推
11、力,因而不应修筑拱形隧道。另一方面,矩形断面的利用率也较高,见图!#!。城市中的过街人行地道,通常都在软土中通过,其断面也是以矩形为基础组成的。#(#第一章隧道结构构造概论图!#!矩形断面衬砌三、衬砌基本尺寸拟定隧道衬砌基本尺寸的拟定,包括确定衬砌内轮廓线、轴线、截面厚度以及外轮廓线等尺寸。对于矩形断面、圆形断面、直墙式衬砌的边墙等,在计算上一般不存在困难。但是对于三心圆拱、曲墙等,计算时则比较繁琐。虽然均系几何上的换算,为了计算方便,把常用的换算式记在下面,以便使用。#$衬砌内轮廓道路隧道内轮廓线的尺寸计算,参见图!#%。图!#%内轮廓计算图式!#&!()*#+!*,-#+!#&*,-#+!
12、(!#)式中 公路建筑限界宽度,其值为行车道宽度加上两侧路缘带与人行道宽度的总和,两侧还应分别加上./#0(1 的施工误差;!拱顶至拱脚的矢高,按通风量所需通风道面积确定,并保证拱轴线受力合理;2#第六篇隧道工程施工质量控制与管理!内径!画出的圆曲线的终点截面与竖直面的夹角;#内径!、的圆心!与!之间的水平距离。以上#个参数必须根据限界要求预先给定,代入($%!%!)式后解出其余&个参数!,及!其中!,第一个内径和第二个内径;!拱脚截面与竖直截面的夹角。曲墙式边墙内径&由参数!及#!确定,见图$%!%。图$%!%边墙内径&的计算图式&(!)#!(!*+,!&)#!-.*!&)!&(/01%!(
13、$%!%)2 轴线与外轮廓线对于拱的轴线和外轮廓线的计算,不存在困难。等截面拱的计算比较简便,变截面拱圈尺寸的计算,则比较繁琐,参见图$%!%/,可按以下公式计算:$!(%)!)&0$(%)&0$&(&3%&0%($&()&0)024$&)()&0)(!%-.*!)%$&-.*!5!(%5)!)024&05(%5)024&0%5(024$&()024&0)024$&)()024&0)(!%-.*!)%024$&-.*!($%!%&)式中$!,$外轮廓线半径;5!、5 轴线半径;&!第一章隧道结构构造概论图!#$变截面拱圈尺寸的计算图式及水平线以上部分曲边墙尺寸计算图式!#、!%、#、意义同
14、前,均为已知。!为拱顶厚度,!(为拱脚截面厚度,二者都是预先设定的。若预先设定!和!(时,则水平线以上部分曲边墙尺寸计算公式如下:#)*+,)&*+,#()(!,!%)-./,$,)$%0#(-./,!&,)!&%0#(&-./,%)#(*+,!1)$,0#!,(!#2)23%#第六篇隧道工程施工质量控制与管理若预先设定!及!时,则需先计算 及!#值:$!%!&()*!+%&,-(!+!#$#+%+()*+!+%+%,-(!+(.%&%/)水平线以下部分曲边墙外缘为斜线时,其斜线与以#0为半径的外轮廓线相切,见图.%&%&!,通常#0、$0及%0为预先设定,有关尺寸按以下公式计算:&$+0
15、%+#0%0%!+00$&+&$0#0(#0%0)(0$&($0%0)#0(.%&%.)三心圆平拱衬砌外轮廓线的计算,见图.%&%&。图.%&%&!边墙外缘斜线计算图图.%&%&三心圆平拱外轮廓线计算图/1+&第一章隧道结构构造概论通常!、!,!#和!$为预先设定,此时%!&!$&$%#()(#(!&!)#%!#*!*#$%!$*!&(+&()第二节洞门一、概述洞门构造型式,山岭隧道、城市隧道与水底隧道等有很大区别。从岩(土)体稳定上看,洞门附近通常都比较破碎松软,易于失稳,形成崩塌。为了保护岩(土)体的稳定和使车辆不受崩塌、落石等威胁,确保行车安全,应该根据实际情况,选择恰当的洞
16、门型式,修筑洞门,并对边仰坡进行适宜的护坡。洞门是各类隧道的咽喉,也是外露部分,在保障安全的同时,还应适当进行洞门的美化和环境的美化。山岭隧道惯用的洞门型式主要有端墙式、翼墙式和环框式;水底隧道的洞门通常与附属建筑物,如通风站,供、蓄、发电间,管理所等结合在一起修建。城市隧道既可能是山岭隧道,也可能是水底隧道,不过一般情况下交通量都比较大,对建筑艺术上的要求也较高。道路隧道在照明上有相当高的要求,为了处理好司机在通过隧道时的一系列视觉上的变化向题,有时要求在入口一侧设置减光棚等减光构造物,有时要求对洞外环境作某些减光处理。这样洞门位置上就不再设置洞门建筑,而是用明洞和减光建筑将衬砌接长,直至减
17、光建筑物的端部,构成新的入口。洞门还可以拦截、汇集、排除地表水,使其沿排水渠道排离洞门,防止地表水沿洞门漫流。所以洞门上方女儿墙应有一定的高度,并有排水沟渠。当岩(土)体有滚落碎石可能时,一般应接长明洞,减少对仰、边坡的扰动,使洞门墙离开仰坡底部一段距离,确保落石不会滚落在车行道上。二、洞门型式#端墙式洞门端墙式洞门适用于岩质稳定的!类以上围岩和地形开阔的地区,是最常使用的洞门型式,见图+$。$翼墙式洞门+,$#第六篇隧道工程施工质量控制与管理翼墙式洞门适用于地质较差的!类以下围岩,以及需要开挖路堑的地方。翼墙式洞门由端墙及翼墙组成。翼墙是为了增加端墙的稳定性而设置的,同时对路堑边坡也
18、起支撑作用。其顶面通常与仰坡坡面一致,顶面上一般均设置水沟,将端墙背面排水沟汇集的地表水排至路堑边沟内,见图!#$。图!#%端墙式洞门图!#$翼墙式洞门&%#第一章隧道结构构造概论!环框式洞门当洞口岩层坚硬、整体性好、节理不发育,且不易风化,路堑开挖后仰坡极为稳定,并且没有较大的排水要求时采用。环框与洞口衬砌用混凝土整体灌筑。见图#$%$%&。图#$%$%&环框式洞门之一当洞口为松软的堆积层时,通常应避免大刷仰、边坡,一般宜采用接长明洞,恢复原地形地貌的办法。此时,仍可采用洞口环框,但环框坡面较平缓,一般与自然地形坡度相一致。环框两翼与翼墙一样能起到保护路堑边坡的作用。环框四周恢复自然植被原状
19、,或重新栽植根系发达的树木等,以使仰、边坡稳定。在引道两侧如果具备条件可以载植高大乔木,形成林荫大道,这样的总体绿化,对洞外减光十分有益,是一个值得推荐的好方法。不过环框上方及两侧仍应设置排水沟渠,以排除地表水,防止漫流。倾斜的环框还有利于向洞内散射自然光,增加入口段的亮度,见图#$%$%。图#$%$%杯框式洞门之二&遮光棚式洞门当洞外需要设置遮光棚时,其入口通常外伸很远。遮光构造物有开放式和封闭式之()%第六篇隧道工程施工质量控制与管理分,前者遮光板之间是透空的,后者则用透光材料将前者透空部分封闭。但由于透光材料上面容易沾染尘垢油污,养护困难,所以很少使用后者。形状上又有喇叭式与棚式之分。见
20、图!#!($)(%)。图!#!遮光棚构造型式除上述基本型式外,还有一些变化型式,如端墙式用于傍山隧道时,端墙可为台阶式,根据需要还可以用柱式、直立式等。又如翼墙式的翼墙开度可随地形变化,也可因地制宜设置一侧翼墙等。道路隧道一般应少设或不设斜洞门,不得已必须设置时,对视见性诱导标志应有较高的要求,以便保证行车安全。&结合建筑物修建洞门,形式则更加多样化,一般应根据地形条件,与周围环境相协调地设计洞门型式。见图!#(。)*+#第一章隧道结构构造概论图!#$有通风站的洞门第三节明洞洞顶覆盖层较薄,难以用暗挖法修建隧道时;隧道洞口或路堑地段受坍方、落石、泥石流、雪害等危害时;道路之间或道路与铁路之间形
21、成立体交叉,但又不宜做立交桥时,通常应设置明洞。明洞一般用明挖法施工。通常根据明洞的用途、地形、地质条件、荷载分布情况、运营安全、施工难易以及经济条件等进行具体分析、比较,确定明洞型式。明洞主要分为两大类,即拱式明洞和棚式明洞。按荷载分布拱式明洞又可分为路堑对称型、路堑偏压型半路堑偏压型和半路堑单压型;按构造棚式明洞又可分为墙式、刚架式、柱式等。此外还有特殊结构明洞,如支墙明洞、支撑锚杆明洞、抗滑明洞、柱式挑檐棚洞、全刚架式棚洞、空腹肋拱式棚洞、悬臂棚洞、斜交托梁式棚洞、双曲拱明洞等,以适应特殊场合。明洞所在位置,通常地形、地质条件比较复杂,明洞基础条件差,所以设置时,为确保结构的安全与稳定,
22、应当慎重处理地基。下面简要介绍拱式明洞及棚式明洞。一、拱式明洞拱式明洞主要由顶拱和内外边墙组或混凝土成钢筋混凝土结构,整体性较好,能承受较大的垂直压力和侧压力。内外墙基础相对位移对内力影响较大,所以对地基要求较高,尤其外墙基础必须稳固。必要时还可加设仰拱。通常用作洞口接长衬砌的明洞,以及用明洞抵抗较大的坍方推力、范围有限的滑坡下滑力和支撑边坡稳定等。见图!#%。&(#第六篇隧道工程施工质量控制与管理图!#$拱式明洞(半路堑式单压型)二、棚式明洞受地形、地质条件限制,难以修建拱式明洞时;边坡有小量坍落掉块,侧压力较小时;可以采用棚式明洞,见图!#%。棚式明洞由顶盖和内外边墙组成。顶盖通常为梁式结
23、构。内边墙一般采用重力式结构,并应置于基岩或稳固的地基上。当岩层坚实完整,干燥无水或少水时,为减少开挖和节约圬工,可采用锚杆式内边墙。外边墙可以采用墙式、刚架式、柱式结构。图!#%棚式明洞#%第一章隧道结构构造概论第四节内装、顶棚及路面一、内装为了确保行车安全,在道路隧道中必须采取措施使墙面亮度在长期的运营中保持在必要的水平以上,墙面须用适当的材料加以内装处理。内装可以改善隧道内的环境,主要是提高能见度,其次是吸收噪声。提高墙面的反射率,可以增加照明效果。因此内装材料表面应当是光洁的,颜色应当是明亮的。在隧道照明部分将要叙述到:人眼对波长!#的黄绿光最为敏感,所以内装材料应当是淡黄和浅绿色
24、。作为背景的墙面,能衬托出障碍物的轮廓,这就需要使墙面具有良好的反射率。为了减少眩光,希望这种反射是漫反射。未经内装的混凝土衬砌表面,特别容易吸附引擎排出的瓦斯中的粘稠油分,可与烟雾、尘埃一起沽在表面上。在隧道内潮湿、漏水的情况下,这种污染的过程出人意料的快,能使墙面的反光率降到极低的水平。经过内装的墙面,污染仍然是不可避免的。但要求它具有不易污染、容易清洗、耐冲刷、耐酸碱、耐腐蚀、耐高温等特点。表面应该光滑、平整、明亮。内装可以起到美观作用。使隧道漏水不露出墙面;各种管线都能隐藏在内装材料的后面。但是管线的维修应该方便,受到损坏的内装部分,也应当便于更换或修复。内装材料应该具有吸收噪声的作用
25、。消除隧道内的噪声是极其困难的课题之一。隧道内噪声源主要来自两方面;通风机产生的噪声和汽车行驶时引擎发出的噪声。声波是在三维空间中波动,它与光波一样可以屏蔽,聚焦和定向。在均匀截面的管道中行进的波,常常是平面波,这种波从波源出发,在无阻碍地进行很长一段距离后,仍近似地为平面波,平面波的衰减很慢。由于管径与铺贴吸声材料的吸声效果成倒数关系,在大管道中铺贴吸声材料几乎无效,所以内装材料的消声效果很不理想。通常用于隧道的张贴内装材料有:块状混凝土材料。其表面粗糙,容易污染而且不好清洗,但衬砌表面不需特殊处理即可设置。饰面板、镶板等质地致密材料,不容易污染,清洗效果好,洗净率高。板背后的渗漏水很隐蔽,
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 隧道 工程质量 控制 管理
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【k****o】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【k****o】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。