公路工程隧道檢測基礎(chǔ)知識

 第一節(jié)公路隧道建筑

一、公路隧道的分類

1、按隧道所處地理位置分：山嶺隧道——越嶺隧道和傍山隧道；城市隧道——立體交叉和快速通道；水下隧道——江底隧道和海底隧道。

2、按隧道所處地層介質(zhì)分：巖石隧道——硬巖隧道和軟巖隧道；土質(zhì)隧道——軟土隧道和老黃土隧道。

3、按隧道施工方法分：明挖隧道——挖筑法、沉管法、蓋挖法；暗挖隧道——礦山法、新奧法、盾構(gòu)法、頂進(jìn)法。

4、按隧道埋置深度分：淺埋隧道和深埋隧道。

5、按隧道開挖斷面面積分： 特斷面隧道（>100m2）；大斷面隧道（>50m2 <100m2）；中斷面隧道（>20m2 <50m2）；小斷面隧道（<20m2）。

6、按隧道內(nèi)車流方向分：單向交通隧道；雙向交通隧道。

7、按隧道內(nèi)行車道數(shù)分：雙車道、三車道、四車道隧道。

二、公路隧道的建筑組成

1、公路隧道建筑物包括：

主體建筑物——為提供穩(wěn)定的、滿足交通需求的地下空間而修筑的建筑物。包括洞身結(jié)構(gòu)和洞門結(jié)構(gòu)。

附屬建筑物——為改善洞內(nèi)交通條件和交通安全而設(shè)置的地下通道與設(shè)備間。如車行人行橫洞、通風(fēng)斜豎井、水泵房和風(fēng)機(jī)房等。

2、洞身結(jié)構(gòu)類型

裸洞結(jié)構(gòu)——圍巖不需支護(hù)就能獲得穩(wěn)定的地下空間。

整體式襯砌——現(xiàn)澆混凝土或鋼筋混凝土襯砌承擔(dān)圍巖壓力。

預(yù)制管片段——將預(yù)制的管段或管片拼接成襯砌承擔(dān)圍巖壓力。

錨噴支護(hù)——用錨桿、噴射混凝土、鋼架等件，對圍巖進(jìn)行加固。

復(fù)合襯砌——錨噴構(gòu)件作為初期支護(hù)、澆筑混凝土作為二次襯砌，兩者之間鋪設(shè)防水層。

3、洞門結(jié)構(gòu)類型

墻式洞門——為穩(wěn)定洞口邊仰坡而修筑端墻、翼墻所構(gòu)成的隧道洞門。端墻、翼墻可采用圬工砌筑，也可采用現(xiàn)澆混凝土修筑。

拱式洞門——利用拱形明洞回填土構(gòu)成緩坡反壓仰坡使之穩(wěn)定的隧道洞門。明洞端面可為不同的仰俯角，所謂削竹式洞門即為仰角45°的拱式洞門。

棚式洞門——利用棚洞穩(wěn)定洞口一側(cè)邊坡、防止坡面落石的隧道洞門。多用于洞口斜交的隧道。

4、隧道拱形斷面各部的名稱

拱部——起拱線以上的部分，包括拱頂、拱腰、拱腳；

邊墻——起拱線以下到墻腳的部分，包括墻頂、墻腳；

仰拱——墻腳以下修筑的反拱，能與拱部、邊墻結(jié)構(gòu)構(gòu)成閉合的結(jié)構(gòu)環(huán)。

第二節(jié)公路隧道圍巖

一、相關(guān)隧道理論

1、圍巖的定義——開挖坑道其周圍被擾動的地層介質(zhì)。與原始狀態(tài)相比，其內(nèi)部應(yīng)力應(yīng)變均發(fā)生變化。

2、松弛荷載理論——穩(wěn)定的巖體不產(chǎn)生荷載；不穩(wěn)定巖體需要支護(hù)結(jié)構(gòu)予以支承。視圍巖為散體介質(zhì)，采用土力學(xué)計算不穩(wěn)定巖體作用在結(jié)構(gòu)上的荷載大小和分布。

3、巖承理論——圍巖穩(wěn)定是巖體自身具有承載自穩(wěn)能力；不穩(wěn)定圍巖喪失穩(wěn)定是有一個過程，如在此期間提供幫助仍能進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)。視圍巖為應(yīng)力巖體，分析應(yīng)力—應(yīng)變狀態(tài)的變化過程和支護(hù)作用。建立圍巖—支護(hù)力學(xué)體系。

4、隧道特性曲線解釋

穩(wěn)定的圍巖承擔(dān)主要地層壓力；不穩(wěn)定的圍巖壓力由結(jié)構(gòu)承擔(dān)。如整體式襯砌承擔(dān)松動壓力，錨噴支護(hù)承擔(dān)變形壓力。

5、空間效應(yīng)——隨掌子面的推進(jìn)，地層荷載逐漸釋放，導(dǎo)致觀察斷面的圍巖自穩(wěn)能力發(fā)生改變。

6、時間效應(yīng)——隨時間的推移，地層荷載逐漸釋放，導(dǎo)致觀察斷面的圍巖自穩(wěn)能力發(fā)生改變。

二、圍巖分級和工程特性

1、圍巖分級屬間接工程類比法。是在總結(jié)大量隧道工程經(jīng)驗和教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，編制符合工程設(shè)計施工需要的圍巖工程地質(zhì)級別，定量地給出各級圍巖的支護(hù)型式和襯砌厚度以及施工方法。

2、影響圍巖穩(wěn)定的人為因素包括設(shè)計和施工兩個方面。如：

隧道設(shè)計的尺寸和形狀、結(jié)構(gòu)類型；采用的開挖方法、支護(hù)時機(jī)等。在公路隧道設(shè)計中，隧道尺寸和形狀、結(jié)構(gòu)類型變化不顯著，通常對應(yīng)圍巖分級給出相應(yīng)的支護(hù)參數(shù)；

實施開挖、支護(hù)工序的水平各施工單位差異較大，除在施工規(guī)范中列有相應(yīng)的要求外，很難在圍巖分級中明確。

3、影響圍巖穩(wěn)定的自然因素主要指隧道所處地層的工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件。

前者從巖石強(qiáng)度、巖體完整性考察圍巖的工程特性，如巖石的單軸飽和極限抗壓強(qiáng)度Rb和風(fēng)化程度；巖體受地質(zhì)構(gòu)造影響程度、節(jié)理發(fā)育程度等。

后者從地下水對巖石和巖體結(jié)構(gòu)面填充物的軟化作用考慮劃分。所以對軟巖有遇水降級之說。

4、影響圍巖穩(wěn)定的工程特性主要指巖體的變形性質(zhì)、強(qiáng)度特性、開挖性、透水性以及所處的應(yīng)力環(huán)境等；也包括巖體軟弱結(jié)構(gòu)面的組合方式及填充物的力學(xué)性質(zhì)，在地下水的軟化作用和動、靜推力作用下，可使巖體穩(wěn)定性進(jìn)一步降低。

換句話說，主要指圍巖的自承能力和自穩(wěn)時間及開挖性。

第三節(jié)公路隧道常見質(zhì)量問題

一、結(jié)構(gòu)質(zhì)量問題

1、侵限問題：

開挖支護(hù)期間，因預(yù)留變形量不足，或施工放樣誤差，或支護(hù)剛度不夠，或施工方法有誤等導(dǎo)致初期支護(hù)侵入二襯空間；

施工二襯期間，因模板剛度不足，或臺車就位不牢靠導(dǎo)致走模而建筑限界受侵。

2、襯砌開裂：

施工因素主要有：

襯砌厚度不足、混凝土強(qiáng)度不夠、墻腳浮渣未清除、襯砌背后有空洞、二襯施做時機(jī)不當(dāng)、塌方段處治欠妥等。

設(shè)計因素主要有：

圍巖分級有誤、結(jié)構(gòu)形式與圍巖壓力不協(xié)調(diào)、對后期荷載估計不足等。

3、隧道滲漏：

主要原因為：

防水層防水失?。ń涌p漏焊、鋪掛不密貼被撕裂、鋪掛時被刺漏），施工縫止水構(gòu)件未起作用、排水管溝被堵塞，襯砌混凝土存在蜂窩現(xiàn)象。