隧道工程施工難點與對策

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隧道工程施工難點與對策

道路、橋梁和隧道施工常受水文和地質條件的影響,工人經常需要在崇山峻嶺、高溫或者酷寒等惡劣的環境中施工作業。隧道是一種需要多個工種合作和多道工序施工的地下施工項目,與地面施工相比具有施工難度大、環境惡劣、施工質量要求高和技術復雜等特點。隧道內的工作面狹窄,出渣和進料輸運量大,施工存在涌水、塌方、瓦斯等多種危險因素。長隧道的通風與照明更差,由于內部隧道狹長相當于封閉空間,有毒有害氣體和施工產生的煙塵、廢氣不易排出,施工人員容易中毒。開挖后的隧道在未襯砌前要及時進行支撐以承受地層壓力,且不能暴露太長時間以免地層壓力過大引發塌方。在隧道施工中需要采用“重設計、先預判、早防水、管在前、短進尺、慎爆破、強支護、緊施工、勤檢測”的施工原則。

一、道路橋梁隧道施工易出現的問題及應對措施

1.鋪裝層易發生脫落

引起鋪裝層脫落的原因很多,通常由滲水、裂縫和人工鋪裝不嚴謹引起。因為施工會對地質的原有儲水結構造成破壞,如果混凝土襯砌層的抗裂和防滲措施有問題就會導致滲水和裂縫的產生。為了降低襯砌層的滲水和裂縫需要采取以下施工措施:(1)選擇具有高抗滲和低水化熱的混凝土配合比。選擇低水化熱的水泥并摻和適量的粉煤灰(小于水泥40%的用量),可以有效地降低水泥的水化熱,避免因溫度變化和收縮引起水泥硬化不均導致的裂縫產生。(2)混凝土的澆筑應連續進行。混凝土應采用運輸車和輸送泵連續運送,如果必須中斷,中斷時間需要經過試驗確定?;炷琳駬v要采用振搗車輔以人工進行振搗,混凝土的振搗應均勻密實,避免出現漏振、露筋、氣孔和裂縫等振搗缺陷。(3)控制澆筑混凝土溫度在10℃~25℃之間,如果混凝土入模溫度太高也容易產生裂縫。(4)改進混凝土的養護。混凝土的養護應根據環境溫度和濕度采用不同的養護措施,襯砌完成后應盡快覆蓋草簾或塑料薄膜進行保濕保溫,養護溫度應盡量控制在25℃以下,必要時在混凝土表面噴灑混凝土養護劑以保持水分,養護時間不應低于兩個星期。

2.鋼筋易發生銹蝕

鋼筋是道路、橋梁和隧道施工的主要材料,一旦鋼筋發生銹蝕將大大降低鋼筋的強度和使用壽命,進而威脅工程的整體安全。混凝土硬化過程為水泥發生水化反應生成氫氧化鈣,使得鋼筋所處環境的pH值>12,此時鋼筋表面會形成一層致密的、穩定的鈍化膜,可以起到保護鋼筋不被銹蝕的作用。造成鋼筋保護膜被破壞的原因主要有以下兩點:(1)混凝土的碳化現象使得鋼筋的保護層遭受破壞。如果施工的混凝土不密實,造成空氣中的二氧化碳滲入混凝土內部與混凝土中的氫氧化鈣發生反應生成碳酸鈣,這將造成混凝土的堿性逐漸降低直至消失,此為混凝土的碳化現象。實驗表明當混凝土的pH值<12時,鈍化膜開始不穩定;當pH值<10時,鈍化膜則會完全遭到破壞。(2)氯離子對鋼筋的保護膜具有嚴重的破壞作用。實驗表明當混凝土中的氯離子含量達到4~6mg/L時,即使鋼筋周圍環境的pH>13也不能防止鈍化膜被破壞,失去保護膜后鋼筋將很快在水和氧氣的作用下發生銹蝕。因此,防止混凝土碳化和降低氯離子含量可有效保護鈍化膜進而預防鋼筋銹蝕的發生。對施工用的水泥,粗、細骨料,水和外加劑要通過氯離子含量測定,檢測合格后方能使用。增加混凝土的抗滲性可以有效防止碳化現象的發生,提高混凝土抗滲性的方法為:(1)盡量降低水灰比。根據水泥水化僅僅需要水泥重量25%的水量,但是為了增加混凝土的流動性往往使用過多的水量,多余的水量均會通過蒸發而散失掉,水份蒸發會形成毛細氣孔,水越多氣孔越多,因此要盡量降低水灰比。(2)使用減水劑和抗滲劑。減水劑可以在混凝土內部形成均勻、不連通、穩定的微泡組織液體滲透,還可以大大降低用水量從而增加混凝土的抗滲性??節B劑可以阻塞混凝土內部的毛細孔縫從而增加混凝土的抗滲性。(3)應選用水化熱低、顆粒細的水泥。因為凝結越快、越細、泌水越少的水泥抗滲性越好。(4)適當增加混凝土厚度和保證養護不得低于14天,以保證保護層的厚度和水泥的正常水化從而增加混凝土的密實度。(5)使用阻銹劑。施工時摻入一定量的阻銹劑可以有效保護鋼筋的保護膜不被破壞。

3.易產生裂縫

混凝土施工中常見的裂縫有:沉降裂縫、收縮裂縫、溫度裂縫等。防止沉降裂縫、收縮裂縫采取的措施有:攪拌時間選擇恰當,下料要均勻穩定,振搗要密實和避免過振,防止堆積,壓光后要及時用濕草簾苫蓋或噴涂養護劑認真養護。夏天氣溫高,要及時噴水養護,使其保持濕潤。防止溫度裂縫的措施有:施工時,首先要考慮礦渣水泥、粉煤灰水泥,對于大體積混凝土要用中熱或低熱水泥,同時在保證強度指標的情況下加入一定量的活性摻合料(如粉煤灰、礦渣微粉等)。

4.應做好塌方預防工作

有時隧道施工需要穿越松散、裂隙或者凍脹地層,并且開挖的隧道會對原有的隔水層造成破壞引起滲水、突水或者突泥。滲水、突水或者突泥也會導致塌方,預防塌方同樣需要做好排水和防水工作。塌方事故會嚴重的影響隧道的施工安全和施工進度,做好塌方的預防工作可以從以下幾個方面做起:(1)對施工路段的地質情況有非常清楚的了解,并且要提前預報前方水文、泥石流等地質變化,出現異常的情況要及時采取預防措施。(2)隧道施工的地質類型非常復雜,要根據不同的地質情況改變施工方法,合理的施工方法可以有效地預防塌方的發生。(3)隧道的爆破操作要嚴格按照設計要求進行,鉆孔、裝藥要精準,要嚴格控制裝藥量,減少對周圍巖體的擾動。并且爆破后應盡量避免暴露時間太長,及時做好支護和成環封閉。(4)對于穩定性差的巖層,需要采用先支護后開挖的施工技術,即超前錨桿、超前小導管并注漿對巖體進行預加固,根據具體情況確定錨桿與支撐數量。(5)對圍巖、水文、支護和地表進行連續監控測量,一旦發生異常立即停止施工并采取防護措施。

二、施工質量控制

我國的道路、橋梁和隧道建設施工往往在人煙稀少的野外和山區,交通與生活條件落后,需要施工人員具備堅定不移的信念和吃苦耐勞的精神,只有努力提高工人的綜合素質才能保證施工的質量。工程設計對工程的建設有重要影響,道路、橋梁和隧道建設施工要把好設計關,設計要進行實地考察與探測,以防出現設計缺陷。此外,施工單位還應建立一套完善的質量保障制度,對于工作認真負責、嚴守工作紀律的工作人員要進行獎勵,對于違規、作假和擅離職守的員工要進行懲罰,對于提前發現和預防重大事故的員工要進行更大力度的獎勵,以此提高工人的工作積極性。施工機械使用完畢后要及時進行維護和保養,以防使用時出現機械故障影響施工,機械的維護與保養要進行日常跟蹤與監督工作。

三、結語

道路、橋梁和隧道工程是我國的重要基礎設施建設項目,對我國人民生活水平的提高有著重大的影響。道路、橋梁和隧道的建設需要經過勘測、設計和施工等多個復雜的工作環節,通過對其施工中的難點和應對措施進行把握可以有效地提高建設項目的施工質量、施工安全和使用壽命。我們在施工中應該積極總結施工經驗,不斷提高自身的施工水平。

作者:王霞 單位:河南恒興工程建設有限公司

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