隧道维修加固手册

隧道维修加固手册内容摘要：

○ 密度 ○ 粒径分布 ○ 液限、塑限 ○ 含水比、吸水比 ○ 矿物化 学性质 粘土矿物 ○ 浸水崩解度 ○ 吸水率、膨胀率 ○ ○ ：有效的调查方法 △ ：视条件，有效的方法 1－ 9 2－ 2－ 3 洞内调查 洞内调查是以隧道主体为对象的调查。 在尽可能早期发现变异徵兆的同时，要采用适当调查方法对其规模、发展性进行监视。 表 表示不同变异现象时的调查项目及方法。 调查时，必须携带保存有过去的变异调查记录，以便就地对变是否发展进行比较和 分析。 2－ 3 调查方法 变异状况已有 所了解，为了定量地掌握其发展住，需要用观察和量测方法进行变异监 视和更详细的调查。 下面以表 的变异现象或“调查项目” 为中心概述调查的具体方法 和调查仪器。 目前出售的隧道调查仪器，列于卷末的参考资料。 此外，滑坡，相邻施工的量测，作 为搞例可参见 II“地压篇”中 2－ 1－ 3“滑坡”和 2－ 2－ 1“相邻施工”两节。 2－ 3－ 1 目视观察、摄影 (1)目视观察 这是从外观检查衬砌，是发现变异的第－阶段。 造成衬砌劣化的原因很多，但不管何种原因，用目视能够确认的现象 (漏水，开裂、生成物等 )是在衬砌表面。 检查时 要使用光量充分的照明器材，进行大范围的观察，手中电灯和隧道内照明，不能照到某些特定部位，所以常常不能充分掌握整体的变异状况，持别是需要详细而范围大的目视观察时，要采用照明器等大型照明，例如，携带 750V 的发电机就可使 2 个 300W， l个 150V 的反射灯。 在过去的事例中曾因使用照明器等而发现过去没有观察到的变异的例子。 发现变异时，要记入变异调查表和变异展示图 (表 ，图 )中。 (2)撮影 对显著的变异在进行目视观察的同时可辅以撮影，作为能够客观地掌握变异状况的资料。 在摄影的同时，要记录摄 影地点的里程、摄影部位 (拱、墙等 )、撮影方向 (左右、上下等 )，同时最好能把判断对象物大小的比较钧 (人物、折尺等 )摄入画面。 此外，录相摄影仪记录在掌握全体状况上是很有效的。 其次用 360 度旋转的照像机进行全方位摄影是编绘展示图的强有力的助手，今后应充分加以利用（图 ） 图 全方位照像机摄制隧道衬砌的状况 1－ 10 图 2－ 4 开裂概念（按原因划分） 1－ 11 对变异现象洞内调查项目 表 2－ 5 状态 项目 方法及采用大致标准 备注 变形、鼓出 断 面形状 净空位移值 地中位移值 底鼓、下沉值 衬砌厚度、背后空洞 背后地质 衬砌 材料 ◎ ⑤ ◎ ⑥ ◎ ⒃ ◎ ⑦ ◎ ⑩ ◎ ⑾ ◎ ⑧ ◎ ⑩ ◎ ⑾ ◎ ① 有可能根据变形量测推定变异原因 开裂 种类 位置 大小（长、深、宽） 发展性 衬砌材料 ◎ ① ◎ ① ◎ ② ◎ ③ ○ ④ △⑾ ◎ ② ◎ ③ ○ ④ △⑾ ◎ ① 用开裂种类、位置模式来推定应力状态、变异原因 剥离、剥落 位置 大小 发展性 衬砌材料 ◎ ① ◎ ⑧ ◎ ③ ◎ ⑧ ◎ ① ◎ ③ ○ ④ ◎ ① 危险的，检查时应搞掉 错缝 位置（范围） 大小 发展性 接缝材料劣化状况 接缝材料溶脱状况 ◎ ① ◎ ② ◎ ③ ○ ④ ◎ ② ◎ ③ ○ ④ ◎ ① ◎ ① 对砖砌块、石衬砌要重视 材料劣化 位置 强度 中性化深度 材质 ◎ ① ◎ ③ ○ ⑨ ○ ⑿ ○ ⒀ ○ ⒁ ◎ ① ○ ⒂ 1－ 12 对变异现象洞内调查项目 续表 2－ 5 状态 项目 方法及采用大致标准 备注 轨道变异 位置 中线变动 高低变动 ○ ① ○ 22 ◎ 23 ◎ 22 ◎ 23 ◎ 22 ◎ 23 偏压时易产生高低变动 污损 位置 种类（煤烟、锈等） 颜色 ◎ ① △ ⒂ △ 21 ◎ ① 注意生成物堵塞水沟 土砂流入 位置 流入量 流入物的种类 ◎ ① ◎ ⒆ ◎ ① ◎ ⒆ ◎ ① ◎ ⒆ 结冰 位置 大小 气温、寒度 发展性 ◎ ① ◎ ③ ◎ ⒇ ◎ ① ◎ ③ 结冰也会波及到基底也要注意 漏水，有害水 位置 污浊度 漏水量 水温、水质 ◎ ① ◎ ① ○ ⒄ ○ ⒅ ⒇ 注： 1） ○ 内数字表示下列调查方法 ① 目视 ② 开裂 ③ 视察 ④ 砂象 ⑤ 断面测定 ⑥ 净空位移量测 ⑦ 水准测量 ⑧ 打击声检查 ⑨ 非破损检查 ⑩ 衬砌钻孔 ⑾ 检查高 ⑿ 强度试验 ⒀ PH 试验 ⒁ 中性化试验 ⒂ 化学分析 ⒃ 地中位移量测 ⒄ 流量观测 ⒅ 土砂流入调查 ⒆ 土砂流入调查 ⒇ 水质检查 21．微生物检查 22．轨道检查 23．轨道车检查 24．洞内气温测定 2） ◎ ：特别重视的方法； ○ ：一般采用的方法； △ ：必要时采用的方法 1－ 13 232 开裂测试 开裂－语，到目前为止，还是指开裂和龟裂等没有严格的定义，但表 得图 对这些用语已稍加整理。 开裂在隧道变异现象中是最－般的，观察开裂的形态、规模、分布等，可以在－定程度上推断荷载的作用、变异的发展 状况、变异原因等。 图 表示出在变异隧道中，最常见的张裂、压溃、错动的模式。 图 张裂、压溃、错动的模式图 检查开裂时，要用折尺和比尺等测定开裂的长度、宽度及台阶等、并用展示（图 ）表示其分布状况。 调查开裂深度的方法可采用下述手段： i）凿挖开裂部分确认的方法 (包括检查 ) ii）在开裂部分钻孔的方法 iii）超声波方法 有台阶 无台阶 母 体 错动 开裂 接缝材 错开 接缝开裂 开裂概念（按形态别） 表 1－ 14 此外，在开裂测试中，除了分布，其发展性也是重要的，发展性要对开裂尖端的延伸、宽度及深度，台阶等进行时序调查并记录之。 测定开裂发展性的方法，可采用图 的方法。 测定开裂的仪器示于图。 图 确认开裂发展的方法 1－ 15 图 测定开裂的仪器例 1－ 16 2－ 3－ 3 衬砌位移测试 （ 1）断面测试 断面测定，过去多年，用图 所示的投影式断面测定仪，但最近开始采用利用激光 图 投影式断面测定仪例 图 断面测定结果例 的方法。 在精度上比投影式优越不说，而且操作简便，节省时间。 此外，测定数据可用微机处理，立刻可把断面图输出到显示器和磁盘上。 测定时，为了时序追踪，最好在测定断面上设置标志。 此外，测定结果不仅表示 出测定断面，如图 所示，也可表示设计断面、与轨道的位置关系的建筑艰界等。 （ 2）净空位移测定 这是在隧道净空上安设标志，同净空位移计进行测定的，仪器有管式标尺、带尺延伸计、收敛计、带式标尺等多种，但基本上可分为管式（图 ）和带式（图 ）两类， 1－ 17 量测内容是一样的。 这些作为监视变异的发展的手段是最一般的，但带式仪器携代，运输及处理都较方便。 图 管式净空位移计例 图 带式净空位移计例 1－ 18 图 净空位移测线的设定例（双线） 测线的设定方法，要注意变异 的趋势及架空线的有无，尤其是在有偏压作用时，在斜向最好也设测线（参见图 、图 ） 图 净空位移则线的设定例（单线） 此外，量测结果要进行温度修正，因此一定要携带温度计。 此时，当洞内气温差使仪器温度和洞内气温相差较大时，仪器拿到洞内不要立即测试，等与洞内气温相适应后再开始使用。 （ 3）水准测量等 作为确认隧道全体有无移动的方法，如果只测定下沉，上抬等上下方向的变化，一般都采用水准测量。 还要在隧道外不动处设置基准点，而量测设在衬砌上的测点与基准点的高差。 在两侧边墙观测点也可测定隧道断 面有无转动。 测定在水平向的移动时最好采用经 1－ 19 纬仪。 在这些测量中，基准点和观测点要用简单的，不可移动的固定物设置。 此外，还要注意量测人员的技术水平对测结果是有很大影响的。 最近，与断面测定一样，激光方法也已应用，虽然在经济上成本高，但是一种可靠性很高的方法。 2－ 3－ 4 衬砌厚度，背后围岩状况的调查 （ 1）非破坏检查 以前采用的最简便的方法是敲击声检查。 在其它现场中使用的方法有混凝土试验锤和超声波测试仪等多种方法，近几年也开始试用用电磁法调查衬砌厚度，背后和围岩的密贴 情况等，但还未达到充分实用的程度。 下面 说明一些测试方法及注意事项。 1)敲击声检查 这是用锤打击衬砧表面，研究锤返弹和打击声有无异常的手段，是一种凭感觉的方法，但作为调查衬砌厚度、背后有无空嫂、有无剥离、压溃及衬砌表面的劣化状况的手法，得到了广范的使用。 健全的衬砌，打击声是清脆声，劣化的衬砌只是浊声。 此外，衬砌背后有空隙时或压溃时，也同样发生浊声。 在砖、石的健全衬砌中可发出金属声。 视打击衬砌时的打击声的音质来判断衬砌背后有无空洞的仪器有最近开发出来的敲击声解析器 (图 )等，今后应积累数据加以应用。 图 敲击声解析器 2)混凝土试拉锤 用可以弹跳的钢棒打击混凝土的表面，用反弹的距离 (反弹值 R)来推定混授土强度的方法。 图 N 型施米特锤 图 打击方向的修正值 1－ 20 使用上应注意以下各点： ① 使混凝土表面平滑 ② 打击地点要离开 3cm 以上 ③ 在－点打击 20 次以上，取均值 ④ 避免打击粗骨料。 此法测定值的离散性大，精度上有些问题，但作为强度的估计值是偏于安全的。 3）超声 波测试仪 超声波测试有以下方法 ① 固定发振子，按－定方向移动受振子求出超声波的初动的到达时间，根据得到的走时曲线求出开裂位置的不连续时间，计算开裂深度的方法 ② 求出健全地段混凝土中的超声被传播速度，然后根据测定的有开裂的传播时间，求出开裂深度的方法。 ③ 根据超声波的反射走时，求衬砌厚度的方法 作为测定方法 ① 的例子，其仪器示于图。 图 表示开裂深度的计算方法，② 、 ③ 的例子采用的混凝土多超声波测试仪示于图。 图 图 开裂深度的测定 图 混凝土用多超声波测试仪 但是，不管那种方法实际使用的都不多。 装置是简便的，但要有丰官的经拉，故常常求助于专家，其次，得到的数值可作为比较研究的资料；但最好用其它方法校核。 4）电磁波法 这是使用 100MHz1GHz 左右，频率非常高的电磁波，放射到混凝土中，捕捉从衬砌背后过去的反射波，分析其波形来判定衬砌厚度，有无空洞的方法。 1－ 21 图 是从模型试验得到的了解混凝土厚度和有无空洞的反射波形，但如条件合适，可以作为定性地 表示空洞的有无，衬砌厚度的情况的一种手段。 但是，其测定方法，数据处理及作业效率等还有待改善。 （ 2）衬砌钻孔调查 因是。