隧洞常见病害及处理

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1、职业教育水利水电建筑工程专业水利工程管理技术隧洞常见病害及处理水利工程管理技术项目组2022年4月隧洞常见病害及处理、隧洞洞身衬砌断裂破坏及漏水（一）隧洞洞身衬砌断裂破坏的原因1、岩石变形或不均匀沉陷。不利的地质构造、过大的岩体应力、岩石的膨胀和过高的地下水 压，均容易造成岩体变形，从而引起隧洞混凝土或钢筋混凝土衬砌断裂。此外，由于隧洞通过不均 匀的地质地基，在上部荷载作用下，产生不均匀沉陷，同样能造成衬砌断裂。2、施工质量差。隧洞的施工质量问题反映在多个方面，如建筑材料质量问题；衬砌后回填灌 浆或固结灌浆时，衬砌周围未能充填密实；配料不当，振捣不实等等，都容易造成衬砌断裂和漏水。3、水锤作用

2、。一些隧洞的破坏事故证明，有些压力隧洞即使设有调压井，由于水锤作用，产 生的谐振波可以越过调压井而使洞内产生压力波破坏衬砌。4、其它原因。如衬砌受山岩压力超过设计值；由于运用管理不当等均能造成衬砌断裂漏水。（二）隧洞断裂及漏水的处理隧洞断裂和漏水的处理方法有贴补、灌浆、喷锚支护、内衬等方法。灌浆、贴补、内衬方法在 前面已经介绍，这里着重介绍喷锚支护。喷锚支护指喷射混凝土和锚杆支护的方法。它与现场浇筑 的混凝土衬砌相比，具有与周围岩体粘结好、能提高围岩整体性和稳定性、承载能力强、抗振性能 好、施工速度快、成本低等优点。可用于隧洞无衬砌段加固或衬砌损坏的补强。喷锚支护可分为喷纯混凝土支护、喷混凝土

3、加锚杆联合支护和钢筋网喷混凝土与锚杆联合支护 等类型。在坚硬或中等质量的岩层中，当隧洞跨度较小且总体是稳定的，仅有局部裂缝交割的危岩 可能塌落，可采用喷纯混凝土支护。有些隧洞即使周围的岩体比较破碎甚至是不稳定的，但只要能 保证喷射的混凝土能保证岩体的稳定，也可采用喷纯混凝土支护。对裂隙发育的火成岩、变质岩等围岩，可选用喷混凝土和锚杆联合支护，这时主要靠锚杆抵抗 大块危岩的塌落，混凝土仅承受锚杆间岩层的重量。对松软、破碎和断裂的岩层，可采用钢筋网喷 混凝土与锚杆联合支护。（1）喷纯混凝土。喷纯混凝土是一种快速、高效、不用模板，把运输、浇筑、捣固联结在一 起的一种新型混凝土施工工艺。喷混凝土的材料

4、中，可用（R）（R）号普通硅酸盐水泥，其细度 模数为、粒径为5mm的纯净河砂，骨料用小于20mm的一级配混凝土。常用的配合比水泥:砂: 石子为1:2:2，喷顶拱时可用较高的砂率配合比为1:2，水灰比在之间。施工时，先将干料经一般 拌合机拌合后，送于双罐式混凝土喷射机，由压缩空气将干料压经直径为50mm的高压橡胶管，在喷枪处与水混合后喷射出去。喷射时，喷枪口离喷射面的距离，并尽量保持与被喷面垂直的角度。 仰喷时，每层厚度为57cm，平喷时为815cm，若厚度较大，当用速凝剂时，间隔103Omin 再喷一层，一直达到规定层厚为止。(2) 喷混凝土加锚杆支护图1锚杆加钢筋网示意图灌浆锚杆法是在洞顶有

5、可能坍塌的岩块上钻孔，孔深入塌落拱以上一定深度，用水泥砂浆对插 入至孔底的锚杆进行固结，从而对塌落拱以内的岩块起到悬吊作用。灌浆锚杆能将不稳定的松碎岩 块团结成整体，在成层的岩层中，锚杆能把数层薄的岩层组合起来，因此在岩层中插入灌浆锚杆后 再喷混凝土支护隧洞洞壁效果相当好。灌浆锚杆的承载能力与锚杆本身的强度、砂浆与锚杆的粘结 强度、砂浆与钻孔岩石的粘结度以及锚固深度有关。锚杆常采用3#或5#螺纹钢筋，直径一般在16 20m m。通常将锚杆尾部劈岔，塞上楔形块，插入钻孔，用锤打击，使楔形块插入劈岔部位嵌紧在 钻孔中，如图1所示。锚杆长度取决于洞室的开挖尺寸，当岩石抗压强度在M时，锚杆长度为BL

6、-亍(5-1)式中：L为锚杆长度，m； B为隧洞开挖跨度，m。锚杆的间距a,按一般的经验公式确定，即 2(5-2)a灌浆锚杆施工之前，应将锚杆布置区的松动危岩彻底清除掉，并根据岩石节理裂隙或断层情况 选择孔位，砂浆锚杆的施工有以下两种方法。 “先灌后锚”。其施工程序如下：选孔位-钻孔-杆体除锈、检查并洗孔-拌合砂浆-注浆-插杆。注意钻孔时，钻孔方向应垂直岩石节理面，钻孔孔径应根据锚杆直径和施工方法而定，一般孔 径为3238mm。拌合砂浆时，砂子的粒径最大不超过3mm。砂浆配比要准确，拌合要均匀，当灰砂比为1:() 时，水灰比最好为。 “先锚后灌”。一般是先把锚杆和排气管插入钻孔内，将孔口封闭，

7、然后用灌浆罐灌浆。“先锚后灌”锚杆的孔 径应稍大，一般为4450mm。当砂浆灰砂比为1:()，时，水灰比最好为左右。太大罐内砂浆 难以全部吹出，太小易堵塞管路。“先锚后灌”有关灌浆顺序及操作方法与“先灌后锚”基本一致。(3) 喷混凝土、锚杆和钢筋网联合支护这种方法是在喷射混凝土层中设置钢筋网(或钢丝网)，如图1所示。施工时，先钻孔埋设锚 杆，然后在锚杆的露出部分绑扎钢筋网(或钢丝网)，最后喷射混凝土。这种联合支护对防止收缩 裂缝、增加喷射混凝土的整体性、提高支护承载能力，具有良好的作用。二、气蚀破坏（一）隧洞产生气蚀的原因1、洞体局部体形不合流线。由于体形不合流线，造成水流流线与边界分离，产生

8、气蚀。2、闸门后洞壁有突出棱角，表面不平整。3、闸门槽形状不好和闸门底缘不平顺。当工作水头和流速很大时，水流通过闸门后，脉动加 剧，易产生气蚀。4、管理运用不当。在放水过程中，闸门开启高度与气蚀的产生有非常密切的关系。实验表明， 平板闸门，闸门相对开度在时，闸门振动剧烈。对弧形闸门，当相对开度为时，气蚀现象特别 强烈。因此，在闸门操作程序中应避免这些开度。另外，闸门开启不当，隧洞内容易出现明满流交 替现象，造成门槽及底板的气蚀。经试验表明，在明满流交替时，脉动压力振幅为一般情况下的4 6倍。山东黄前水库输水洞在闸门后1m为一降落陡坎，使闸门遭受周期性冲击，引起振动，并导 致陡坎处水流脱壁，造成气蚀破坏。