隧洞衬砌缺陷修补方案.docx
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隧洞衬砌缺陷修补方案
隧洞衬砌缺陷修补方案
1工程概况
4#引水隧洞引(4)16+261.5~引(4)16+275段试验段的混凝土施工已经完成,现场拆模后发现混凝土局部存在缺陷,现针对本隧洞试验段的局部缺陷及以后可能出现的相关缺陷问题提出修补方案。
对部分典型缺陷产生的原因、典型缺陷预防措施加以阐述。
2缺陷种类及修补措施
隧洞衬砌混凝土的缺陷类型主要有:
层间缝和结构错台缝;蜂窝、露筋;表面脱皮、破损、麻面、水波纹及水泡;表面气泡表面麻点和返砂;细微裂缝;贯通裂缝;密集裂缝;表面颜色不均匀。
2.1层间缝和结构缝错台
2.1.1层间缝和结构缝错台产生的原因
施工过程中由于供料间断及换管迫使混凝土浇筑中断时间超过混凝土的初凝时间,继续浇筑混凝土时,原有的混凝土基础表面无法且没有进行凿毛处理,也没有铺水泥砂浆垫层,就在原混凝土表面浇筑混凝土,致使新旧混凝土接茬处出现层间缝和结构缝错台。
层间缝和结构错台是试验段混凝土表现最主要的缺陷。
试验段层间缝和结构缝错台见下图
图1层间缝和结构缝错台
2.1.2层间缝和结构缝错台的处理
层间缝和结构缝错台挂帘的处理首先将突出的混凝土凿除,预留约5mm厚度,然后对预留的部位作打磨处理。
磨除坡度:
平行水流方向1/30;垂直水流方向1/20。
磨除后与成型混凝土平顺连接,打磨过的部位混凝土表面用同级配混凝土原浆调色。
模板印痕及模板变形造成的凹凸面的处理采用打磨的方式进行处理。
对于模板拼缝不严、漏浆形成的砂线,深度小于5mm的,将砂线内污垢清除填补同级配的砂浆;深度大于或等于5mm,视其深度凿槽,凿槽深度不小于2cm,分层锤填同级砂浆修补,表面做调色处理。
模板变形造成的凹面也按上述原则处理。
2.2蜂窝、露筋
2.2.1蜂窝、露筋产生的原因
试验段只有一个局部由于振捣不实及混凝土坍落度太小导致的蜂窝。
见下图
图2蜂窝
2.2.2蜂窝、露筋的处理
将缺陷部位松散混凝土凿除,凿成方型或圆形,四周垂直状,凿至密实混凝土(凿挖时如钢筋出露,凿至钢筋底面以下5cm)。
凿挖深度在6cm以内,采用分层锤填砂浆。
凿挖深度大于或等于6cm的蜂窝、露筋缺陷,采用比原混凝土标号高一级的级配混凝土分层修补,表面用施工配合比混凝土原浆调色。
2.3表面脱皮、破损、麻面、水波纹及水泡
2.3.1表面脱皮、破损、麻面、水波纹及水泡产生的原因
在本试验段中存在脱皮、破损、麻面、水波纹现象,原因是由于混凝土的浇筑时间太长,下边墙混凝土已凝固,模板的上浮及下沉导致撕掉混凝土表皮形成的外观缺陷。
见下图;
图3表面脱皮、破损、麻面、水波纹
2.3.2表面脱皮、破损、麻面、水波纹及水泡的处理
(1)缺陷深度小于5mm的,主要采用打磨的方式处理,打磨时注意与四周成型混凝土平顺过渡连接,磨平后表面用混凝土原浆调色。
(2)缺陷深度大于或等于5mm的,标定缺陷范围,凿成四边形或多边形等规则面,凿至坚实基面,深度以最深凹处为标准,最深凹处的凿除厚度不小于5mm,然后采用比原混凝土标号高一级的级配混凝土砂浆修补。
为了获得可以接受混凝表面颜色,经现场对比试验,把白水泥与灰色普通水泥按一定比例混合一起使用,使用筛除了未见颗粒的细砂,砂浆中掺用奖合物(以如环氧树脂、白乳胶等),并采用砂浆或光滑的石板抹面,以使混凝土达到光滑的表面。
或采用原配合比混凝土浆液调色抹平。
2.4表面气泡
2.4.1表面气泡产生的原因
本试验段混凝土表面气泡形成都在下边墙部位,原因时衬砌形式为下边墙有反弧度圆弧段,气泡容易附着模板且不易排除在混凝土表面形成气泡群。
见下图
图4表面气泡
2.4.2表面气泡处理措施
表面气泡处理采用与混凝土同品种、同标号、同配比的水泥、外加剂配制后,对混凝土构件表面所产生的细微气泡进行填补,会起到色泽一致、强度等级相同的效果。
在二衬刚拆模时进行填抹,这样胶结粉料会吸收混凝土内部多余水份或是利用给混凝土养护的水份来进行自身水化、固化反应,从而基本达到混凝土原设计的强度。
对较大缺陷的气泡修补,经施工单位、监理单位、业主验收同意后。
用混凝土原浆进行修补。
单个水气泡的处理用小钢钻掏孔,清除孔周杂物和松散混凝土,直径大于5mm的用砂浆填补,直径在小于5mm的用同级配的混凝土原浆填补。
2.4.3减少气泡的产生措施
⑴表面光滑时模板产生的气泡少,采用粗糙时模板产生的气泡就会多一些。
因此在衬砌施工前,应尽可能清理模板上的杂物,并对脱模剂脱落的部位加以修补,保证模板表面光滑。
⑵由于该隧洞衬砌下边墙部位存在反坡,混凝土排气能力差。
在浇筑每层混凝土时用塑胶锤及振动棒捶打模板背面一个循环,让附着在模板面的气泡及时排除。
⑶在混凝土施工过程中,分层布料,分层振捣。
分层的厚度不大于50cm,否则气泡不易从混凝土内部往上排出。
同时应注意混凝土的振捣,严防出现混凝土的欠振、漏振和超振现象。
2.5表面麻点和返砂
2.5.1表面出现麻点和返砂的原因
在本试验段麻点和返砂是由于混凝土的塌落度不稳定导致每层的混凝土含水率不同,在振捣过程中,水可能顺着模板上升或下流或过振产生的。
见下图;
图5麻点和返砂
2.5.2表面出现麻点和返砂的处理
在二衬混凝土表面出现麻点和返砂部位,用钢丝刷子刷除后再用清水冲洗,把附在混凝土表面的泥皮、尘土或浮砂等杂物刷洗干净,尤其是麻点内杂物必须清洗干净。
面层返砂时,可用纤维刷清扫,或用纤维刷沾水刷洗。
对二衬混凝土表面由于模板块间形成的错台进行打磨,使之平整光滑。
用粘结胶与水泥按一定比例拌制成水泥素浆(或加入适当的砂子配制成水泥砂浆)修补表面缺陷,调配比例视混凝土表面麻点、凹陷和返砂程度而定,一般采用1:
7~8调配。
在施工中为了保证修补颜色与原混凝土颜色一致,采用同标号白水泥进行调色,修补时应使混凝土表面平整,补料干硬后用细砂纸进行打磨。
对混凝土表面缺陷较严重的采用分层多次进行修补。
2.6表面颜色不均匀
2.6.1表面颜色不均匀产生的原因
在混凝土施工中,混凝土表面颜色完全一致几乎是不可能,许多因素都会引起混凝土颜色发生变化。
比如材料的种类,施工时混凝土配合比,混凝土的养护条件及混凝土的振捣情况,混凝土脱模剂使用情况,模板的表面结构,模板的收附性能,拆模时人为的造成混凝土颜色变化等,都是使混凝土表面颜色产生不一致的原因。
混凝土表面的锈迹也是常见的影响混凝土表面颜色的一个因素。
锈迹产生应有四种可能:
一是由于含有黄铁矿(硫化铁)的骨料引起的,骨料中的黄铁矿(硫化铁)与空气接触会产生氧化反应产生铁锈。
二是由于模板表面本身产生了锈迹;三是由于二衬钢筋长时间暴露在空气中产生铁锈随浇筑振捣过程,锈迹紧贴模板,从而污染混凝土表面而产生锈迹。
四是混凝土品质不稳定或混凝土浇筑过程中存在间断现象。
2.6表面颜色不均匀处理方法
在本试验段颜色不一致的情况,可以分为两种,一种是拱顶混凝土在浇筑过程中由于混凝土原因导致堵管,拱顶混凝土不流动,在拱顶形成堆积现象,在拱顶堆积混凝土清除不干净,在模板面层形成早期混凝土薄膜,从而形成颜色反差。
见图6;
另一种是钢筋长时间放置导致钢筋锈迹形成部位在拱腰处和拱顶的混凝土表面颜色反差较大。
见图7;
图6拱顶颜色不均匀
图7边墙和拱腰表面颜色不一致
在拆模时,由于一些人为因素也会导致混凝土表面颜色发生变化。
特别是拆除堵头模板时使用氧爆气割用的氧炔焰,其温度很高,施工中往往由于操作不当将氧炔焰对着混凝土而熏烤破坏了混凝土表面原有的颜色。
对于颜色不均匀的混凝土表面,首先考虑使用稀释的酸性溶液进行清洗,然后再将处理后的表面用水彻底冲洗。
当情况确实无法产生显效时,再考虑使用表面涂层处理。
2.7裂缝
2.7.1裂缝的类型
隧洞衬砌混凝土的裂缝类型主要有:
干缩裂缝、温度裂缝、外荷载作用产生的变形裂缝、施工缝处理不当引起的接茬缝等。
在本试验段未产生以上几种裂缝。
2.7.2裂缝产生的原因
其产生的原因有如下几种;
⑴隧洞开挖成型差,衬砌混凝土厚度严重不均匀;隧洞局部衬砌混凝土背后存在脱空现象。
⑵监控量测工作不完善,隧洞还处于不稳定阶段,造成二次衬砌超设计荷载承受围岩压力。
⑶混凝土生产时原材料计量误差大,没有根据砂、石料的实际含水率及时调整施工用水量,造成混凝土水灰比不稳定。
外加剂的稳定性差。
⑷采用整体式钢模板台车施工,混凝土浇筑时漏振,混凝土均质性差。
⑸脱模后没有及时进行混凝土的潮湿养护。
2.7.3裂缝的处理措施
2.7.3.1细微裂缝
隧洞衬砌混凝土表面出现一些没有扩展性的细微裂缝,这种裂缝是稳定的,一般可自愈,不会影响结构的使用和耐久性。
从美观考虑,可先清洗干净裂缝表面,然后涂刷调好配合比的砂浆或混凝土原浆,最后用刮抹料、调色料处理混凝土表面,使其颜色与周围衬砌混凝土颜色一致。
2.7.3.2贯通性裂缝及其处理施工工艺及方法
贯通性裂缝的危害较大,可能影响隧洞的二衬质量,对以后隧洞二衬混凝土中的该种情况采用注浆的办法处理。
1、注浆所用材料及配合比
⑴环氧树脂砂浆配比,环氧树脂:
水泥:
细砂:
乙二胺:
二丁酯=1:
1.6:
3.2:
0.1:
0.12,其中乙二胺是固化剂,二丁酯是稀释剂。
经试验合格后确定及采用。
⑵注浆的配制:
在钢制容器中称取定量的环氧树脂,加热至38~42℃之间,然后加入增韧剂稀释剂搅拌均匀后,再加入固化剂充分搅拌即成;若是胶泥则与固化剂一道加入水泥并搅拌。
配制好的浆液或胶泥要在40分钟内用完。
2、施工工艺
⑴压力注浆系统布置。
在槽内骑缝每隔0.5m钻一孔,视裂缝的部位、宽度、深度及走向可适当调整,孔深为衬砌厚度的1/2或2/3,一般不少于15cm,根据现场裂缝情况确定孔深,并不得穿透衬砌以防跑浆。
⑵裂缝处理:
首先在裂缝表面用手持电动钢片切割器锯凿V型槽,槽宽3~10cm、深3~6cm,然后用钢丝刷及压缩空气将砼碎屑粉尘清除干净,再利用高压水对裂缝内部污物进行冲洗,最后进行充分的自然干燥。
⑶预埋注浆嘴:
完成裂缝扩槽及清洗等工作后,开始埋设注浆嘴,注浆嘴的间距根据裂缝大小、走向及结构形式而定。
纵横交叉处均有设置,每条缝上设有注浆、排气、出浆的注浆嘴。
注浆嘴采用钳入式预埋注浆嘴,埋入后沿裂缝全长均用环氧胶泥固定。
⑷封闭裂缝:
注浆嘴固定后将裂缝表面用环氧胶泥进行封闭。
宽度以填充满沟槽为宜,并在表面酌情加宽2cm。
⑸压气试漏检测:
待环氧胶泥具一定强度(约3h)后,进行压气试漏和畅通情况检查。
气压保持在0.2~0.4Mpa间,试漏时在封口及注浆嘴四周涂上肥皂水检查。
若出现泡沫,表示漏气,需采用促凝灰浆修补密封。
⑹注浆:
压气试漏检测合格后,即开始进行注浆工作。
注浆前将所有注浆嘴上的阀门打开,用压缩空气将孔道及裂缝吹干净,达到无水、无尘状态。
注浆采用单孔注浆,在一条裂缝上采取由浅到深、由下到上、由一端到另一端的顺序进行。
注浆时将配制好的浆液倒入自制的注浆钢罐内,旋紧罐盖,将出浆管末端的活接头接在埋好的注浆嘴上。
然后开动小型空压机使压力保持在0.2~0.5Mpa,再打开注浆阀门,浆液即被注入裂缝中。
经过3~5min,待浆液从邻近的注浆嘴冒出后,即关闭阀门,如此顺序进行直到注完为止。
为达到连续注浆作业,施工时应另备适量不加固化剂的浆液,随注浆随即加入固化剂(乙二胺),并拌匀随时使用。
初注开始启动以后注浆常压为0.15~0.2Mpa。
⑺注浆结束:
注浆结束一般以吸浆率﹤0.1L/min为标准,结束再前继续稳注几分钟即可停止。
当结束注浆关闭阀门后,立即拆除管路,及时用压气将注浆嘴和注浆管路中的残留浆液吹净,并用丙酮剂水冲洗管路及擦洗工具。
⑻待环氧树脂砂浆有一定的强度后,以0.15MPa~0.2MPa压力压入水泥-水玻璃浆液或环氧树脂浆液。
压浆结束后在0.2MPa压力下压水检查压浆效果。
裂缝表面用刮抹料和调色料处理。
⑼养护:
采取自然养护,在该隧洞环境下24h可硬化,注浆嘴在浆液硬化12h后拆下,继续下一循环施工时复用。
⑽裂缝注浆处理完毕后,利用抹面砂浆或混凝土原浆对表面进行封闭调色。
2.7.3.3密集裂缝
衬砌背后有空洞或衬砌厚度不足引起的密集裂缝,必须进行防水和地层加固处理。
沿裂缝两侧每隔1.2m~1.5m交错布点,凿成10cm×10cm大小深5cm的方槽,用风动凿岩机钻孔,孔深3m,安装φ25中空注浆锚杆,注入水泥砂浆,灰砂比1:
(3~5),水灰比1:
1,施工时由下往上逐级注浆,注浆压力以0.4MPa~0.6MPa为宜。
注浆结束后,在原空1m范围内另凿新孔在0.6MPa~1.0MPa压力下压入纯水泥浆检查注浆效果,当达到规定压力而砂浆压不进时,即认为已经注满。
注浆24h后安装锚杆垫板,用环氧树脂砂浆抹平方槽,表面用砂浆或混凝土原浆处理。
2.7.4裂缝预防措施
⑴提高钻眼技术水平,优化钻爆参数,提高光面爆破效果,加强隧洞开挖断面检测,严格控制超欠挖,为衬砌施工创造良好的条件。
⑵二次衬砌施作时间,应在围岩和初期支护变形基本稳定时进行。
⑶严格按施工配料单计量。
加强砂石料含水率检测,及时调整拌合用水量。
⑷适当放慢灌注速度,两侧边墙对称分层灌注。
⑸混凝土灌注过程中加强振捣,提高混凝土的密实度和均质性,减少内部微裂缝和气孔,提高抗裂性。
⑹混凝土拆模时的强度符合设计或规范要求,严禁提前脱模,脱模时注意不得损伤混凝土。
⑺养护时采用在两侧拱腰处各设置一道纵向PVC管,在PVC管上钻孔,PVC管一头封堵,一头接入供水管,保证混凝土面的湿润。
3级配混凝土缺陷修补工艺
级配混凝土严格按配合比要求进行各种材料的称量,在满足施工要求的前提下尽量减少用水量,以能手捍成团,手上有湿痕而无水膜为准。
拌和均匀后,归堆存放预缩30min。
修补前,基面凿挖冲洗干净后,使基面润湿但无明水,并涂刷一道的浓水泥浆作粘结剂,然后分层填补混凝土,并予以捣实,直至泛浆。
每层厚度为1~2cm,各层用钢丝刷刷毛,以利结合。
填平后进行收浆抹面,收浆抹面时,应与周边成型混凝土平滑连接,用力挤压使其与周边混凝土接缝严密,修补完后潮湿养护28d。
修补强度7d后,用小锤敲击表面,声音清脆者合格,声音发哑者应凿除重补。
28天后取芯做强度试验。
4砂浆调色试验
由于该隧洞衬砌处于开始阶段,在混凝土的缺陷处理方面还没有成熟的程序,对混凝土的性能了解也有限,在修补混凝土表面缺陷前,使用砂浆调色时,多做几个配合比,在有缺陷混凝土表面分别抹平一小块并做好标记,在砂浆干凝后,对比几个配合比。
选取最接近混凝土原表面颜色的砂浆进行调色处理。
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