某高速(sù)公(gōng)路隧(suì)道病害檢測及成因分析
更新時間:2021-04-10 17:51
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公路隧道屬於地下結構的一種形式,在運營(yíng)因素和地質條件等的幹(gàn)擾下,久而久之運營(yíng)隧(suì)道勢(shì)必會受到一定(dìng)的病害,對隧道內行車的安全性與舒適度等造成不小的影響。下麵該文章(zhāng)意在充分掌握高速公路隧道的病害特點,並針對隧道各種類型病害的成因展(zhǎn)開了相應的分析,主要選擇地質雷達與人(rén)工檢查相互(hù)協作的方(fāng)式對病害進行監測,再與鑽孔取芯結合加以驗證,從而得到了背後空(kōng)洞、排水溝和路麵板等病害,並在此基礎上(shàng)為治理病害提供(gòng)了一些必要的參考意見。
關(guān)鍵詞(cí) 高速公路;隧(suì)道;病害檢測;成因分析
引言
最近這些年,我國的交通事業得到了迅猛發(fā)展,建設隧道工(gōng)程的步伐也變得迅速了起來,一直到2013年(nián),我國正在運(yùn)行中的隧道數量已經達到了一萬座。因為受到多種(zhǒng)原因的約束,早期建成的隧道早已出現了或重或(huò)輕的病害(hài),像背後空洞、隆起、襯砌開裂、路麵開裂等病害,甚至還會出現(xiàn)隧道滲水等問題。由此可見運(yùn)營隧道的病害開始呈現類別(bié)多(duō)且逐漸擴大的情況。根據隧道中出現的不同程度病(bìng)害檢測可(kě)知,隧道中出現的病害原因各有不同,出現的形態也各式各樣。下麵該文章主要以某隧道病害為(wéi)例,詳細介紹了隧道病害的種類和特點,並(bìng)針對其成因展開了相應的分析。
1 工程概況(kuàng)
該隧道主要選擇速度80km/h、雙向(xiàng)4車(chē)道高速公路(lù)這一(yī)標(biāo)準,隧道(dào)的斷麵選擇三心(xīn)園的曲牆半圓(yuán)拱形式,拱半徑是5.4m,曲牆半徑是7.9m。
該(gāi)隧道(dào)所處地區地形起伏相對較(jiào)大,最高高程達到了1498m,最低的高程為1198m,最大相對差為(wéi)300m。隧道內地層岩性(xìng)主要(yào)構成要素為黃土狀粉質黏土和馬蘭黃土、灰岩等等。隧道所在(zài)地的地下水主要(yào)分為上層滯水和大氣降水補給。
2 隧道病害的檢(jiǎn)測內容
在運營過程中,隧道左線某段會發生路麵開裂和跳車(chē)等現象,為(wéi)將這(zhè)一病(bìng)害的形成原因弄清,立即處理出現的隧道病害,按照本市隧道(dào)的設(shè)計相關圖紙和技術,再根據相關規範、標準和流程等進一步製定檢測具體方案。檢(jiǎn)測(cè)的主要內容應該(gāi)包含有:檢(jiǎn)測隧道襯砌厚度和不足、檢測隧道路麵板構造層、檢測 襯砌(qì)輪廓、檢測中(zhōng)央排水溝的匯水狀況等,在全麵檢(jiǎn)測隧道結構的基礎上(shàng),詳細分析檢(jiǎn)測結果,對(duì)隧道路麵機構和自動化監測結果進行綜合化的分析,最後明確病害(hài)對隧道(dào)安全運行造成的影響,並製定(dìng)好相應的解決方案[1]。
3 分(fèn)析隧道的檢測結果
3.1 隧道病害
(1)襯砌裂縫。襯砌裂縫主要分布在邊牆處,拱頂和(hé)拱腰處的裂縫較少。隧道的左右洞一共有(yǒu)69條(tiáo)裂縫,左麵37條,右麵32條(tiáo)。其中位(wèi)於邊牆地方的裂縫有57條,占(zhàn)比較多;拱腰處的裂(liè)縫一共(gòng)有7條,占比較少。出現的裂縫主要以環向(xiàng)裂縫(féng)為主,縱向裂縫(féng)和斜向裂縫相對較少。
(2)路麵裂縫。路麵(miàn)裂縫和路麵修補共(gòng)有21處,其中右線有10處,左線有11處;路(lù)麵斜向(xiàng)裂縫有4條,縱向裂縫有15條,橫向裂縫有(yǒu)4條。
(3)外部病害。襯砌混凝土掉落和襯砌露筋等病害相對較少,不是很(hěn)多,襯砌露筋這一危害一共有四個,主要分布在隧道拱頂。發生襯砌混凝(níng)土掉落的一(yī)共有三(sān)個,都位於邊(biān)牆(qiáng)處。
3.2 背部空調和二次襯砌混凝土厚度病害
對本文中所列舉(jǔ)的隧道進行(háng)有效的檢測,通過檢測可知該隧道(dào)的左右線、五條測線位置二次襯砌混凝土厚度(dù)中一共存在著400多個斷麵,其中在2020個雷達判釋點中(zhōng),合格的(de)占大多數,也就是合格率達到了95%,跟我國公路質量檢測相關(guān)標準提出的(de)要求是相?的,所以我們可判定,隧道的二次(cì)襯砌厚度是符合標準的,即合格的(de)。根(gēn)據分析雷達處理後的圖像和鑽孔驗證可(kě)知,左線(xiàn)中共有23處二襯背後脫空缺陷,右線(xiàn)則有25處二襯背後脫空(kōng)缺陷(xiàn)。
3.3 探測隧道的中央排水溝
本文主(zhǔ)要選擇探地雷達來檢測隧道的(de)左右線(xiàn)中央排水溝的具體情(qíng)況,一共分布有120條(tiáo)測線。左右線隧道通常(cháng)從隧道變坡點之後的100m處開始朝大裏程方向進行,發現通常在變坡點的200m處會出現水,其中右線隧道排水溝周圍清晰可見(jiàn)一些積水,根據隧道洞口排(pái)水溝流水情況可知,其水量(liàng)並不是十分龐大[2]。
4 分析產生病害的原因
4.1 分析隧道產生襯砌裂縫的因(yīn)素
根據對隧道的(de)拱頂和(hé)個別處出現的襯砌裂縫進行檢測可知,發生的裂縫病害主要(yào)有(yǒu)環向開裂和二次襯砌混凝土縱向開裂,其中大多數是環向開裂,通常裂縫寬度維持在0-2.5mm處,根據隧道軸(zhóu)向裂縫的分布規律可知,左線隧道的襯砌裂縫主要分布(bù)在ZK115+320至YK116+140處,且(qiě)分布的十分(fèn)均勻;右線隧道則位於YK115+320至YK116+140處,裂縫也存(cún)在於該處附近。
根據受力機理可知,發生環向裂縫(féng)的原因主要有縱向荷載不均勻、圍岩地質發生變化、沉降縫沒有正(zhèng)確處理等,環(huán)向裂縫主要位於隧道(dào)洞(dòng)口或者岩石地層(céng)與不良地質相交處;通常情況下隧道縱軸(zhóu)和斜向(xiàng)裂縫之間相交的角度是45度左右(yòu),造(zào)成的(de)主要因素是縱(zòng)向受力和(hé)環向應力組合而成的拉應力;縱向裂縫主要是因為拱頂襯砌受壓(yā)或者受拉,而縱向裂縫則主要是因為局部段落偏壓引發的。
4.2 分析鋼筋外露的原因
根據對實體現場和探地雷(léi)達展開調查可知,在YK115+825至YK115+827、YK115+920至YK115+921等(děng)段(duàn)的拱頂處襯砌鋼筋都明顯發生了外露的現象。通過(guò)現場(chǎng)調查可知,鋼筋外露主要是因為(wéi)混凝土的保(bǎo)護層缺乏(fá)厚度,鋼筋和混凝土溫縮不協調(diào)等因素所引發的。
4.3 分析隧(suì)道(dào)二襯背後出現空洞的(de)因素
在隧道諸多病害(hài)中,隧道的二次襯砌背後脫空這一現象是十分常見的一種質量病害,在對本文所列舉的隧道展開檢(jiǎn)測中我們發(fā)現(xiàn)在不同的段落處都會出現脫空現(xiàn)象(xiàng),特別是隧道的拱頂處,在跟脫空情況相結合加以分析,筆者得出引發脫(tuō)空的主要因素有下麵幾點:首先是(shì)通過(guò)雷達檢測圖像來對(duì)隧(suì)道的初(chū)支混凝土平整進行分析,防(fáng)水板的掛設相對鬆懈,不能牢牢地(dì)與基麵相貼合。所以,防水板掛設的過於鬆弛,就會在對(duì)混凝(níng)土進行澆築以後擠壓形成褶皺出現空(kōng)洞;其次是端頭的模板沒有嚴密封(fēng)堵,出現了空洞;第三就是在對混凝土進行澆築過程中,因為泵送缺乏(fá)壓力,再加上振搗的不(bú)嚴密和(hé)澆築方式的不恰當(dāng)等,都會在混凝土內部造成(chéng)氣孔,當結束(shù)拱頂的澆築以(yǐ)後在自重的作用下出現下沉,引發(fā)拱(gǒng)頂(dǐng)空洞現象;第四點就是在施工環節相關工作人員(yuán)沒有嚴格按照施(shī)工要求進行操作,進而出現了拱頂空洞的現象。 4.4 分析隧道的路麵病害
路麵出現的病害主要是脫空病害,引發脫空病害的因素主要有以下幾點:首先結(jié)合地質資料了解到,隧道的ZK115+333至ZK116+000段(duàn)主要以中風化(huà)泥岩為主,岩體較破碎,結構麵沒有很好地結(jié)合(hé),泥岩屬於軟岩,一碰到(dào)水就會軟化,地下水主要是點滴(dī)狀的(de)或者是滲水,缺乏穩固性。在ZK116+000至ZK116+800段,斷層和岩溶都很容易得到發育,且也屬於(yú)灰岩跟岩石相接地帶;存在著斷層破碎帶,地表水(shuǐ)順著破碎帶滲下去,地下水則順著斷層的破碎帶進行匯聚。根據現場調查可知,路麵開裂比較嚴重的區域主要是在ZK116+160至ZK116+205和ZK115+906至ZK115+911的地段中,改地段具體位於兩斷層破碎帶之間。圍岩主要是中風化泥岩夾灰岩,質地偏軟,在跟水相遇後會(huì)立即軟化(huà),大大降低了岩體的強(qiáng)度(dù);第二,根據分析雷達探測的結果可知,有一些段落的(de)結(jié)構層其厚度與設計要求是不相符合的,且路麵板下(xià)存在著脫空情況,根據分析雷達圖(tú)像可知,隧道底部並沒有富水情況;第三,按照鑽芯取樣(yàng)的結果可知(zhī),填充層與仰拱芯樣相對破碎,有的填(tián)充(chōng)層其(qí)混凝土(tǔ)質量很不好,且有的芯樣還是不完整的。
4.5 分析中央排水溝匯水的原因
在結合檢(jiǎn)測中央排水溝的匯水結果,在上述(shù)現象(xiàng)分析和隧道地下水與地質情況基礎上進行(háng)分析,並和隧道襯砌開裂有沒有滲透等(děng)特點相結合,根據綜合判斷可知,首先隧道基地的地下水通常是(shì)基岩裂(liè)縫水,其貫通性並(bìng)不是很強;其(qí)次在隧道右(yòu)線的特定(dìng)區域處發生堵塞的情況非常大,這(zhè)就很容易引發嚴重積水的情況。
中央排水溝是一種直徑隻為40cm的混凝土預製圓管,可是由於受到檢測方式的約束,雷達無損(sǔn)檢測的截麵非常小,而且排水溝通常在路麵以下的50cm到60cm之處,雷(léi)達信號就會相對弱一些(xiē),這對檢測(cè)結果是有一定(dìng)影響的,我們盡量將實際情(qíng)況和無損檢測相結(jié)合並互相進(jìn)行驗證。
5 結束語
總而言之(zhī),對於高速公路的隧道出(chū)現病害,我們一定要秉持具體情況具體分析(xī)的原則,選擇最恰當的方(fāng)式來有效解決病害問題,而其中對引發隧(suì)道病害的原因進行分析是充分將隧道病害加以解決的關鍵,同時也是(shì)在根(gēn)源上對隧道(dào)病害加以整治(zhì)的一大理論依據,這樣一來不管是(shì)對於延長隧道的使用時間還是縮減(jiǎn)隧道病害等方麵都具(jù)有(yǒu)十分重要的現(xiàn)實意義。該文章在以(yǐ)本(běn)身某隧道為例的(de)基礎上,主要對隧道病害檢測結果展開了一係列(liè)的探究,並就其中出現的問題(tí)和原因(yīn)展開了相應的分析,這對詳(xiáng)細分析以後的隧道病害治理問題相信會具有一定的參考依據和價值。
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