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DB35T 1941-2020 公路海底隧道土建结构养护技术规范.pdfDB35/T1941—2020附录C(规范性)定期(专项/应急)检查记录表隧道展示图按图C.1所示采用,其图例可按图C.2所示采用。隧道名称:检查日期:日的客里积YK0+000YK0+010YK0+020YK0+030YK0+040条数=检查人:记录人:图C.1隧道展示图22
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附录D (规范性) 技术状况评定表 按表D.1制定技术状况评定表
表D.1技术状况评定表
JTT835-2012 承载比检测仪公路海底隧道土建结构养护技术规范条文说明
公路海底隧道是修筑在海平面以下的自然的地层中的一种地下结构物,与一般山岭隧道相比,在隧 道所处地质环境、荷载模式及设计理念等方面具有与一般隧道不尽相同的关键技术问题,翔安海底隧道 是国内采用钻爆法修建的第一座海底隧道,隧道洞身穿越浅滩全风化岩层、浅滩段透水砂层、海底F1、 2、F3、F4全强风化深槽等复杂地质条件。海沧海底隧道为国内第三,省内第二条钻爆法修建的海底隧 道。其特点除了海域段穿越风化槽段外,陆域段采用明挖暗理方式长距离穿越市区复杂地质和周边环 境。海底隧道的这些特殊性也给运营后的维修养护工作带来了新的问题,为此,特地制定本规程,以作 维修养护管理的技术依据和行为准则 目前穿越海底,施工工法除了钻爆法外,还有盾构法、沉管法、顶管法等。使用功能上,除了公路 隧道,还有地铁隧道、引水隧道等。本规程的适用范围为主体采用钻爆法修建的公路海底隧道土建结构。 所述的土建结构包括洞门、洞身、路面、人(车)行横通道、斜(竖)井、通风道及防排水设施等。
4移交接养、安全保护及健康监测
4.2.1为了便利海底隧道管养单位后期管养阶段的工作,海底隧道设计单位和施工单位应提前充分者 虑管养阶段的需求,海底隧道管养单位可提前参与隧道工程设计和施工阶段的工作,并提出相应管养要 求。 4.2.2隧道技术档案资料应包括工程地质勘察资料(详勘报告、补勘报告、施工过程实际揭露地质描 述等),施工图、竣工图,设计计算书,施工记录(不良地质段、施工异常段、缺陷修补段等重点记录),
4.2.1为了便利海底隧道管养单位后期管养阶段的工作,海底隧道设计单位和施工单位应提前充分考 虑管养阶段的需求,海底隧道管养单位可提前参与隧道工程设计和施工阶段的工作,并提出相应管养要 求。
4.2.2隧道技术档案资料应包括工程地质勘察资料(详勘报告、补勘报告、施工过程实际揭露地质描 述等),施工图、竣工图,设计计算书,施工记录(不良地质段、施工异常段、缺陷修补段等重点记录), 遂道标高基准点、长期监测点等。建设单位应在峻工验收前委托有相应检测资质的检测单位开展隧道质 量检测和隧道完好状态评估,检测内容应包含隧道断面净空、背后空洞、初始裂缝及渗漏水等质量缺陷, 对发现的问题建设单位应在竣工验收前应组织整改到位,并建立交峻工质量检测及验收资料。建设单位 移交的技术档案资料应作为隧道养护初始状态资料,由管理养护单位建档保存。 4.2.3运营一段时间后的隧道,可能存在一些潜在病害,若是结构上的病害未被发现且未被及时修复, 就可能影响隧道结构安全。因此,本条规定自交工验收合格之日起二年后,欲移交给城市隧道管理单位 养护的隧道,必须重新对拟移交的隧道进行检测评估,检测结果符合原设计标准后方可移交 4.2.5管养单位应对新接养的隧道开展初次检查或结合交竣工验收检测。初次检查内容宜包括隧道辑 线标高、隧道内轮廓、渗漏水、裂缝、衬砌背后空洞等。应完整记录隧道病害,评估隧道完好状态等级
对关键性断面采集初始值,并布设永久测钉,从而掌握初次缺陷、损伤、劣化的有无,同时推定劣化机 理和进行劣化预测。 a)检查宜采用比较容易实现的目视、打击声等非破损方法,也可以采用取试件的方法。 检查以定性判断为主,检查内容及判定标准宜按定期检查进行。 C 检查时应及时将检查结果填入“经常检查记录表”(见附录A),并将检查数据及病害绘入“隧 道展示图”(见附录C),应详细、准确地记录各类结构的基本技术状况,分析病害的成因,最 后给出判定结论。
是较有效的措施。 .2本条说明城市隧道安全保护区域的范围。安全保护区的范围确定比较复杂,对此部分地方政府 了一些标准或管理办法,主要有: a)浙江省人民政府2005年颁布的《宁波市水底隧道管理办法》第十八条规定:在甬江隧道两侧 边沟外缘各15Ⅲ范围内和常洪隧道引道中心线两侧各30m范围内,除因公路防护、养护需要 外,禁止修建建筑物和地面构筑物: b 1997年施行的《广州市市政设施管理条例》规定隧道安全保护区域是指隧道周围各50m范围 水域和规划红线内的陆域; C) 2005年施行的《南京市轨道交通管理办法》划定轨道交通安全保护区和特别保护区。其中安 全保护区的范围为:地下车站和隧道结构边线两侧各50m内;地下车站和高架车站以及线路 轨道外边线各30m内;出入口、通风亭、变电站等建(构)筑物外边线外侧各10m范围内。 特别保护区的范围为:地下工程(车站、隧道等)结构边线外侧5m内;车站及高架线路工程 结构水平投影外侧3Ⅱ内等; C 1998年施行的《上海市地下铁道管理条例》第二十九条规定地铁的安全保护区的范围为:地 下车站与隧道外边线外侧50m内;地面车站和高架车站以及线路轨道外边线外侧30m内;出 入口、通风亭、变电站等建筑物、构筑物外边线外侧10m内; d 在2004年颁布的《上海市地铁沿线建筑施工保护地铁技术管理暂行规定》中,还规定在地铁 工程(外边线)两侧的邻近3m范围内不能进行任何工程; e) 在上海市2010年颁布《城市桥梁、隧道安全保护区域技术标准》中,对各类桥梁、隧道安全 保护区域进行划分: 在2011年厦门市政府颁布的《厦门市大型桥梁隧道管理办法》中,规定隧道管段轴线两侧及 洞口外各100来范围作为安全保护区域。隧道安全保护范围的划定涉及到城市许多方面的建设 投资,应当合理的确定安全保护范围,既要充分保证城市隧道的安全性,又不至于盲目扩大保 护范围内相关工程的建设投资。考虑到目前工程实际中超大基坑与超长桩的出现越来越多,对 此类施工作业行为的安全保护区域适当增大。本规程参照《公路安全保护条例》和《公路隧道 养护技术规范》,规定了由管养单位提出并经当地政府批准之后的范围。安全保护区域范围不 是一成不变的,当工程地质特殊或外部作业特殊时,应根据具体情况需要进行相应的扩大调整, .3在城市隧道的安全区域保护区范围内施工作业,例如建筑打桩、爆破、航道疏浚等,将不可避 对城市隧道产生一定影响,因此需要采取措施来限制一些施工作业。本规程的限制作业的行为分类 照现行《城市轨道交通结构安全保护技术规范》、《上海市城市桥梁安全保护区域管理暂行规定》以 富建省工程建设地方标准《城市隧道管理养护技术规程》而制定。 ,4在安全保护区域内从事限制性施工作业行为的限制性规定,应根据保护对象的性质与施工影响 度进行相关调整,在审查部门认为必要时进行有针对性的专项设计,并制定隧道安全保护方案,通过
评审后方可实施。专项设计及安全保护方案应明确监测项目,测点布置间距,监测预警值、警戒值及控 制值等。 4.3.5在签订隧道安全保护协议时,除本条规定的主要技术内容外,还应包括建设单位及施工单位名 称、施工作业的工程名称和施工周期、施工作业对隧道损坏赔偿责任以及双方相关配合义务等内容。 4.3.6应严格限制隧道安全保护区域内的施工作业行为,施工单位必须按照设计方案进行专项施工组 织设计,并报有关主管部门,经专家论证后组织实施。实施时应严格接按照专项设计方案和相关技术要 求组织施工。 4.3.7~4.3.10为了确保隧道安全,施工作业单位应在隧道安全保护区域内限制性作业期间及后续阶 段,对隧道进行安全监测。监测项目当监测值出现异常及可能影响隧道安全运行时,外部作业单位应与 管养单位共同对隧道结构安全进行检测和评估,采取必要的维修加固措施,
4.4.1结构健康监测系统是近年来发展起来的一种仿生智能系统,它能够对结构性能进行实时监测, 及时发现结构内部损伤的位置和程度,并对结构的健康状况做出诊断和评价,以便做出相应的维护决策。 它是一种可靠、有效的监测方法。 4.4.2海底隧道运营期长期监测断面应布置在隧道穿越的风化槽地段、洞身浅埋段、断层破碎带、软 硬岩交界处及斜(竖)井等地质条件较差及隧道洞身支护结构变异可能性较大的特殊地段,且应在其他 非特殊地段设置对比监测项目。 4.4.3健康监测用传感器应满足8~10年的监测要求。长期监测系统的量测传感器都埋理设于初期支护和 二次衬砌中,可分为分先预埋和后预埋两种,先预埋的必须在施工阶段安装完成预理,为此,应根据隧 道的工程进度安排,进行长期监测系统现场实施工作安排。对重大不良地质地段(风化槽、岩溶、断层 破碎带等),重大结构病害或隐患处,应建立运营期长期自动化监测系统,对其结构变形、受力和地下 水状态进行长期监测。监测内容应包括初期支护水压力、围岩与初期支护接触压力、钢支撑内力、二次 衬砌水压力、初期支护与二次衬砌接触压力、二次衬砌内力、二次衬砌表面应变、地震加速度、二次衬 彻位移等。 翔安海底隧道依据全寿命安全监测等级,确定服务隧道和左、右线隧道运营期监测断面里程及内容, 左线隧道14个断面,右线隧道11个断面,服务隧道1个断面,共26个断面,各断面监测里程及对应地质 条件见表1。
表1运营期长期监测断面里程及地质条件
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表1运营期长期监测断面里程及地质条件(续》
根据各个断面在隧道纵向的分布位置其及地质条件上的差异,运营期长期监测各个断面监 有所不同,各个断面具体监测项目见表2。
表2运营期长期监测断面里程及地质条件
DB35/T1941—2020表2运营期长期监测断面里程及地质条件(续)量测项目初期初期围岩与二次二次隧道序衬砌断面钢支支护二次号支护初期支衬砌衬砌地震里程位移名称类型撑内与二次衬砌水压护接触水压表面监测监测力衬砌接内力力压力力应变触压力13S5dZK10+18816左线14S5dZK10+19816服务15SF5dNK8+9504816 洞16S4bYK8+4141617 S4bYK8+423818S4bYK8+4241619S4bYK8+42848324851120S4bYK8+4338右线21S4bYK8+4341622S4bYK10+6801623S5dYK11+0501624SJ2YK11+295816 25SJ2YK11+310816 26SJ2YK11+315816 总计8166416963201012对于不同的监测项目,根据工程实际需要对各个断面的传感器数量进行了优化,最终确定翔安海底隧道主洞及服务洞各个监测断面不同监测项目的测点布置情况如图1所示。SY1TY1TY2WY8渗压计压力计隧道造SY2中SY4 TY3设计高程线TY7线设计高程28,TY4SY3TY6TY5(a)主洞初期支护水压力测点(b)主洞围岩接触压力测点图1翔安海底隧道全寿命监测项目测点布置示意图5
DB35/T1941—2020预埋箱三向地震加预埋箱/隧预埋箱数据线速度传感器道钢筋道中中表面应变计引出线2m线2m引出线线(i)钢支撑应变测点(j)地震加速度测点压力计SYI预埋箱渗压计隧数据线预埋箱uiso道隧中(8)SY2道SY4线中ws'o2线数据线,ST3(k)服务洞初期支护与二次衬砌接触压力测点(m)服务洞二次衬砌水压测点图1翔安海底隧道全寿命监测项目测点布置示意图(续)4.4.4编制隧道运营期健康监测管理方案宜包括维护管理、数据分析(负责或委托专业机构出具监测评估报告),建立预警管理制度等方面。预警管理制度应包括不同预警等级的整情报送对象、时间、方式和流程等。4.4.5隧道衬砌作为永久性支护结构,必须建立长期的健康监测系统,因此,应设立长期的安全控制基准值,以便根据实时数据预判其变化规律,从而全面评价隧道的安全状态。翔安隧道建立的长期安全控制基准值如下:a)二次衬砌位移控制基准以往通过理论分析、数值分析和模型试验对二次衬砌位移的研究,最终获得适合于翔安海底隧道的位移安全管理基准,见表3。表3翔安海底隧道位移安全管理基准极限位移(mm)围岩级别埋深类型地下水类型支护类型拱顶边墙深埋海域S5d5~10.86~7.4V浅埋潮间带S5c4.0~8.65~6. 5IV深埋海域S4b3.1~7.23~5.7II深埋海域$3b5.2~8.94~5.37
DB35/T1941—2020表4衬砌结构安全判定基准荷载组合衬砌类型破坏原因永久荷载+基本可变荷载+其它永久荷载+基本可变荷载可变荷载混凝土达到抗压极限强度2. 42. 0素混凝土混凝土达到抗拉极限强度3. 63. 0钢筋达到计算强度或混凝土2. 01. 7钢筋混凝土达到抗压或抗剪极限强度混凝土达到抗拉极限强度2. 42. 0d)钢支撑应力控制基准1)在钢支撑的量测截面,一般对内缘和外缘应力进行量测,如图3所示。G12089G1208G72024G12773G12039G12033G12056G123991G12791G121051612056G12154:17G1281972636图3钢支撑应力量测2)在获得了钢支撑内缘和外缘的应力后,可以按钢材的容许应力对已施工区段钢支撑支护的安全性进行评判,翔安海底隧道初期支护工字钢型号为Q345,屈服强度为345MPa。e)二次衬砌水压力控制基准通过对各水压力工况分析,获得翔安海底隧道不同围岩类型、支护类型条件下的水压力控制基准,见表5。表5翔安海底隧道水压力Pn控制基准围岩级别埋深类型地下水类型支护类型临界水压(kPa)换算水头(m)深埋海域S5d57557. 5浅埋海域S5d36336.3深埋潮间带S5c23723. 7IV深埋海域S4b54254. 2III深埋海域S3b463 46. 3f)地震加速度控制基准根据设计文件,翔安海底隧道设防地震峰值加速度为0.15g,因此,在长期监测中,当地震峰值加速度大于0.15g时,应立即进行结构损伤检查。9
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5.1.3根据结构检查的目的、内容、方法等因素,
5.2.1外观状况是指通过目视观察结构表面情况。经常检查前应收集并阅读待查隧道的竣工图纸、最 近一期的定期检查报告和经常检查记录,最近的日常巡查记录等。经常检查应对发现的结构异常情况迅 速作出反应,启动相应的预案及对策措施。 5.2.2本条说明经常检查的频率要求。为尽早发现结构损坏状况,为消除安全隐患,隧道应加强经常 检查工作,特别是在极端天气或自然灾害条件下,检查频率宜提高。 5.2.3目前采用钻爆法施工的已建翔安海底隧道,青岛胶州湾海底隧道和在建的海沧海底隧道,均采 用三孔隧道方案;隧道长距离通风防灾,设置了通风塔;在海底最深处设置了排水泵房;以及为满足隧 道结构抗火要求,在隧道二衬表面喷涂了防火涂层。这些均与常规的山岭隧道有较大区别。因此本规程 与现行《公路隧道养护技术规范》,针对海底隧道这些特点,增加了对泵房结构,服务性结构物,防火 涂层等检查项目。特别要重视防火涂层的开裂脱落问题,车辆在高速行驶中,若发生防火涂层脱落,会 引起灾难性事故发生。 5.2.5经常检查宜采用目测方法,配合以简单的检查工具进行,简单检查工具是指皮尺、钢卷尺、铁 锤、手电筒和粉笔等常用的、易于携带的工具。
隧道技术状况是指海底隧道土建结构的完好程度、破损或病害情况、功能状态等。为掌握土 的基本技术状况,评定结构功能状态,更新技术档案资料,需要定期对海底隧道土建结构进行全 ,定期检查前应收集并阅读待查隧道的竣工图纸,最近一期的定期检查报告、专项检查报告、应
检查报告和最近的经常检查记录。定期检查需交通封道控制时,应提前做好封道控制相关申请工作。在 定期检查中发现严重病害时应立即上报,并提出相应的养护措施,当严重病害威胁结构安全时,应立即 启动交通管制程序。
5.3.3从海底隧道的断面来看,拱脚附近为相对薄弱的部位。在外部压力作用下,结构变
中的定期检查中增列表3所述检查内容。选择表中一项或多项检查内容宜遵循以下原则:综合初期支护 的渗水、开裂以及二次衬砌的开裂渗水,结合隧道结构所处的地质情况尤其是地下水对钢材的腐蚀程度 以及施工时的塌情况统计。以施工期间初期支护异常情况出发,由于初期支护的异常势必对二次衬砌 造成影响,凡在二次衬砌中有渗漏水断面均需要对氯离子溶度、混凝土强度和钢筋锈蚀进行检查;在施 工阶段出现位移异常断面,首要的检查任务为净空断面,在施工阶段中出现了塌或方情况的,需要 对背后空洞情况进行检查。
5.3.5定期检查所需要的工具和设备主要如表6所示
5.3.5定期检查所需要的工具和设备主要如表6所示
表6必要工具及设备表
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表7隧道灾害资料调查内容表
5.5.1专项检查是根据初次检查、定期检查和应急检查的结果,或者通过其他途径,判断需 查明某些破损或病害的详细情况而进行的更深入的专门检测,需要进行专项检查的情况在规范 条中列出。 润天金西
条中列出。 5.5.2技术资料、档案收集,与隧道周围地质及地表环境实地调查是专项检查的重要内容,对确定破 损或病害的成因及其发展趋势等,具有重要作用
5.5.2技术资料、档案收集,与隧道周围地质及地表环境实地调查是专项检查的重要内容,对确定破 损或病害的成因及其发展趋势等,具有重要作用。
1)地勘文件(包括各阶段地勘报告,重点调查海域段海底风化槽、断层;陆域段地形、地貌, 暗河,断裂带等)和设计文件(包括各阶段设计文件,计算书及变更文件等); 2) 施工及相关记录文件(包括支护参数、地层加固及开挖工法,掌子面地质素描图,监控量 测报告,施工日志、竣工图等); 3 健康监测(包括健康监测设计文件、实施方案;监测数据及分析报告等); 4)病害调查及检测记录(遭受自然灾害、火灾、爆炸等记录,表观病害如裂缝、剥落、错位、 漏水,路面变形等,质量检测资料,断面净空检查报告等): 4) 维修加固记录(包括衬砌修复加固记录、漏水处治记录、路面维修记录等)。 隧道周边环境及保护范围内外部作业情况调查 1 周边环境调查:调查内容包括地形,地貌,地表开裂,塌陷;周边建构筑物情况;相对隧 道位置以及坡面排水通畅性,气温及降雨量记录等。通过了解隧道周边环境,可有助于分 析隧道内发生的异常情况。检查时,可对隧道周围的地形地表开裂、塌陷、等予以注意。 2) 外部作业调查。 3)主要包括曾今实施过的对隧道结构有影响的外部作业类型、范围;外部作业设计、施工及 监测资料等内容。
周边环境调查:调查内容包括地形,地貌,地表开裂,塌陷;周边建构筑物情况;相对隧 道位置以及坡面排水通畅性,气温及降雨量记录等。通过了解隧道周边环境,可有助于分 析隧道内发生的异常情况。检查时,可对隧道周围的地形地表开裂、塌陷、等予以注意。 2) 外部作业调查。 3) 主要包括曾今实施过的对隧道结构有影响的外部作业类型、范围;外部作业设计、施工及 监测资料等内容。
DB35/T1941—20205.5.3由于某些检测需要专业的检测手段和设备,因此可委托专业的检测机构实施检查。此外,当一次检查不足以提供详细资料时,还需进行连续的或长期的检查。专项检查的项目通常由定期检查或特别检查报告提出,并由此确定专项检查的内容和要求等。a)结构变形检查1)道路线形、高程检查:通过测量结构平面坐标及高程变化,反映隧道结构的变形及差异沉降,掌握其发展变化的趋势。一般使用全站仪、高精度电子水准仪等工具进行测量,应在隧道结构上按一定要求设置永久观测点和基准点。2)隧道横断面检查:根据结构的变化状况,在可能发生断面倾斜、顶部下沉等变形的地方,测量隧道横断面尺寸,通过与相邻横断面的比较,发现变形的有无和变化程度。简单的横断面测定,可布设横、竖测线,测量隧道各部尺寸,即可基本掌握横断面的形状:如图4所示。(D)(C)(E)(B)(A)标引序号说明:(A)、(B)、(C)、(D)、(E)一一测线。图4横断面检查测线布置示意图如果需要更准确地掌握隧道横断面尺寸,可用激光断面仪进行测量。激光断面仪在操作性、作业效率等方面具有优越性,便于处理测量数据、显示横断面形状并输出测量结果等。3)净空变化检查:净空变化的测量方法较多,一般是在隧道内壁安装锚销、布设测线,测量锚销间距的变化,测线布置如图5所示。推测断面可能变形的地方,通过测量左右侧墙间距、拱部的水平测线或斜测线的长度,掌握净空变化的有无和发展速度。测线的设置方法根据变化的倾向、顶板的有无等可能有所不同:对于受偏压作用的隧道,斜测线的设置很重要;对于膨胀围岩作用下的隧道,宜在路基下部设置锚销,测量其与拱顶测点间的长度变化。b)裂缝检查根据检查要求的不同,将裂缝检查分为简易检查和变形检查。13
35/T1941—2020 检查原有防(排)水设施的设置及技术状况,其功能是否发挥正常,能否满足现在的防 (排)水要求。 2)漏水检测 通过测量水温,掌握各处水温的季节变动,可判明漏水与地下水、地表水的关系。在同 一地点,如确认漏水温度有明显的季节变动,表明漏水与地表水有直接关系。漏水是助 长衬砌材质劣化的原因之一,特别是当漏水显示出强酸性时,混凝土有严重劣化的危险, 必须引起注意。当需要详细检查漏水所含成分时,可取漏水水样,送交专业的水质检测 机构进行详细的水质分析。 简单的漏水检测一般需要如下的工具: 水温检查一一温度计; pH值检查一一采用电极法(pH电极)或精密pH试纸; 氯离子浓度一一采用电极法(氯离子选择电极)或离子色谱法 导电度检测一一采用电极法(电导电极)。 d 结构材质检查 结构材质检查主要是对衬砌混凝土强度进行检测,目的在于掌握衬砌混凝土材质的劣化和强度 变化。可参照国家现行标准《混凝土结构现场检测技术标准》GB/T50784、《建筑结构检测技术 标准》GB/T50344和《混凝土中钢筋检测技术规程》JGJ/T152的规定。 衬砌混凝土材质的状况,海底隧道的衬砌混凝土与一般山岭隧道不同,是在恶劣的海水环境下 使用的,随着使用年限的增长,极易出现碳化、腐蚀,结构性能劣化等现象,因此掌握混凝土 质量的劣化状态和时效变化是十分重要的。 可通过回弹法或超声回弹综合法等方法进行诊断,能在一定程度上了解其劣化的状况。超声波 法检测混凝土强度,该方法以人工激振的方法向介质发射声波,在一定的距离上接受介质物理 特性调制的声波,通过观测和分析声波在不同介质中的传播速度、振幅、频率等声学参数,来 解决工程的相关问题。实际检测中,首先对检测隧道采用相同的材料与配合比配置相同等级强 度的混凝土试块,实测混凝土的波速和强度,建立强度波速标准曲线。然后实测隧道衬砌混凝 土的波速值,确定波速和里程桩号曲线,由建立的波速强度标准曲线确定混凝土的最低强度值, 对其强度进行评价。超声波传播速度与混凝土品质、强度的关系如无实测资料,可参考表8 进行推断。
表8超声波速度与混凝土品质、强度的关系
表9水衬砌混凝士的检验项目
混凝土碳化深度检测,可采用酚液检查混凝土碳化深度。可用合适的工具(如钻、凿子)在 测区表面形成直径约为15mm的孔洞,其深度约等于保护层厚度,然后除去孔洞中的粉未和碎 屑,不能用液体冲洗。用浓度为1%的酚酒精溶液立即酒在孔洞壁的边缘处,再用钢尺测量 自混凝土表面至深处不变色、(未碳化部分呈紫红色)有代表性的交界处垂直距离1~2次,该 距离即为混凝土的碳化深度值。每次测读至0.5mm。在测区中选取n个碳化深度测点,得到 相应碳化深度测量值,即可进行平均碳化深度值的计算。 钢筋锈蚀检测,根据现有研究成果,在氯离子侵蚀作用或混凝土碳化作用下,满足其它必要条 件时,海底隧道衬砌结构钢筋将会产生锈蚀。钢筋锈蚀是造成结构承载力下降,引起结构耐久 性损伤的最主要因素,损伤作用主要表现在三个方面: I)钢筋锈蚀引起钢筋截面减小和强度降低; II)钢筋锈蚀将产生体积膨胀约(2~4)倍,导致混凝土保护层沿筋开裂;甚至脱落,从而 使衬砌结构截面产生损伤; II 钢筋锈蚀将使混凝土与钢筋之间的粘结性能退化。 上述损伤效应的积累,必然会引起造成结构性能的退化,承载力下降,耐久性能降低, 随着损伤日渐加剧,最终导致结构耐久性失效。外界环境侵蚀引起钢筋锈蚀,最终导 致结构耐久性失效,这是环境作用造成结构耐久性损伤的主要途径。因此钢筋锈蚀是
e)衬砌及围岩状况检查
此项检查的目的在于查明衬砌混凝土厚度及其背后围岩状况,分析混凝土劣化的原因,并提供 处治设计所需的资料。 海底隧道土建结构的无损检测一般通过敲击、超声波、电磁波等方式进行。 1)敲击法:通过测量敲击声的强度、频率、音质等,判断结构有无异常情况。在衬砌厚度、 拱背空洞、有无剥离以及混凝土劣化等检查中应用效果较好。 2)超声波法:通过测量超声波的反射行程时间川算出衬砌厚度,并且根据其传播速度可推算 混凝土的强度和劣化状态。 3)电磁波法:将数MHz一数GHz的高频电磁波由衬砌表面向混凝土中发射,接收反射回来的 电磁波;经过对电磁回波的处理、分析,从而获得衬砌厚度、拱背空洞等结构物的信息, 其探测模式如图11所示。
DB35/T1941—2020探测显示器移动发射天线接收无线比电容率拱背空隙(小)(大)厨岩图11电磁波探察示意图衬砌背后空洞检测,二次衬砌的施工因素、隧道在开挖过程中的塌事故是造成衬砌背后空洞或接触不密实的两个主要因素。其中第一个因素可以通过完善施工工艺及提高施工水平得以有效避免,但是对于第二个因素往往难于控制。由于方后进行的回填不易做到回填密实,这为隧道后期衬砌背后空洞的出现创造了条件。对于采取排导相结合方式排水的地段,地下水流的冲刷也会使衬砌背后出现空洞病害,因此隧道施工塌将是后期衬砌背后空洞的主要因素。地质雷达技术是针对空洞的较好的检测技术。1)衬砌空洞、不密实带检测原理由于含水和干枯是电磁波传播的两种极端情况,因此无论空洞是否含水,洞内物性与周围介质都存在着明显的差异。如空洞保存完好且未被地下水充盈,则表现为高电阻率特征,反之则表现为低电阻率特征。当空洞塌后,在洞内形成破碎、疏松的堆积物,与围岩的导电和介电性质同样具有差异,所以具有利用雷达进行识别的物性基础,此外,由于回填等的不密实,在不密实处就会有多个界面对电磁波多次反射,不密实的衬砌混凝土体在地质雷达面图上波形杂乱,同相轴错断。如果雷达剖面图上出现零乱、不连续的强反射能量团块(条带)状异常,该处即为衬砌层或回填层中的不密实处。空洞的检测是通过双程走时t判断,空洞处t值减小,且雷达反射波图形中表现为抛物线或双曲线形。如图12所示。衬砌空洞围岩点位间b图12衬砌背后空洞检测原理图2)地质雷达检测方法I)岩土及混凝土的电磁波传播特性根据大量的测试结果对比研究,常见介质的相对介电常数和波速见表10。20
表10几种材料的介电常数和电磁波的传播速度
II)参数选择 i.天线频率选择 在混凝土中,无线电波并不能贯穿很深,无线电波在能量吸收材料中的传播是以 指数形式减少的,并且,很快就探测不到了。高频可保证高精度,低频可增加探 测深度。实际检测过程中,在满足检测精度的前提下,根据混凝土衬砌的厚度尺 寸,选用400MHz天线即可满足要求。当需要较高分辨率时,可用900MHz天线。 也可根据公式计算选用:大线频率f=150/Xε(MHz),X为需达到的空间分辨率 (m);为介质的介电常数。 ii.时窗的选择 时窗选择由最大的测试深度d(m)和混凝土的波速V决定即W=1.3dmax/v,根据国 内外经验,在民用隧道工程检测中,时窗一般选4060ns为宜。 iii. 扫描频率 般要保证识别异常体,在其直径范围内有三次以上的扫描就可以发现识别。检 测过程中一般选32次/s的扫描频率,天线行进速度以6km/h为宜。 iV.测线布置 根据规范要求,隧道检测选拱顶、左右起拱线及边墙轨顶高程上1m处5条线中 的5条或3条,拱顶为必测线,起拱线和边墙若选一侧时,每300m换边一次, 具体如图13所示。
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表11隧道结构专项技术状态评定因素
本条规定了按结构技术状态评定划分的各类隧道相对应的养护对策和措施。由于结构技术状 分类采用了定量化处理,各分项技术状态的评定大多采用定性的经验判定,所以养护对策也应有 选择余地,仍需要技术人员或管理者根据经验作出判断
a)衬砌裂缝的判定标准
1)基于衬砌裂缝长度和宽度的判定标准 在日本《公路隧道维持管理便览》和我国《公路隧道养护技术规范》中,都给出了根据衬 砌裂缝长度和宽度对衬砌裂缝进行定量判定的标准,两个标准基本相同。判定时,首先根 据衬砌裂缝有无发展情况将衬砌裂缝分为存在开展的裂缝和无法确定是否存在开展的裂 缝两类,然后根据衬砌裂缝的长度和宽度给出了这两种情况下的衬砌裂缝判定标准,如范 中表所示。其中,表中的裂缝是以水平方向的裂缝或剪断裂缝为主要对象的,对于横向裂 缝,可将判定分级相应降低1个等级即可。对宽度为0.3~0.5以上的裂缝,其分布密度 大于200 cm/m²时, 可提高 定等级中较高的等级。
2)基于衬砌裂缝深度的判定标准
对衬砌裂缝深度的判定,目前还鲜有研究。在我国《公路隧道养护技术规范》中,只是给 出了衬砌裂缝深度的检测方法,尚未给出判定标准。李治国、张玉军(2004,2005)等利用 平面有限元位移法和断裂力学分析了衬砌裂缝的深度、宽度和条数对二次衬砌开裂后安全 性的影响。研究得出隧道存在45。方向的两条裂纹的特定条件下,随着裂纹深度和宽度 的增加,二次衬砌稳定性系数f逐渐减小。同时,裂缝深度对隧道稳定性系数的影响比宽 度大,当裂纹深度较小,h≤10mm时,其宽度和深度对f值的影响较大,而当裂纹深度 较大,h≥15cm时,其宽度对f值的影响较小,而深度影响较大。对于深度的影响也只
是给出了一个定性的分析,未给出其影响的判定基准。赵东平(2008)在分析海底隧道衬 砌结构裂缝稳定性时,也得出了类似的结论,其研究结论如表12所示。
表12海底隧道衬砌稳定开裂深度
1)基于漏水状态的判定标准 目前对隧道漏水状态还是以定性判定为主,尽管地下工程防水标准以定量的形式给出了防 水等级。但由于地下工程防水要求比隧道渗漏水更严格,因此还不能应用于隧道渗漏水判 定。参考《公路隧道养护技术规范》制定了公路海底隧道基于漏水状态的判定标准。 2 基于渗漏水pH值的判定标准 日本《公路隧道维持管理便览》、我国《铁路桥隧建筑物劣化评定标准一隧道》和我国《公 路隧道养护技术规范》中,将渗漏水PH值对隧道衬砌腐蚀的影响程度定量地分为四级, 从实用性和使用广泛性的角度考虑,基于渗漏水PH值的判定标准采用规程中表14的判定 标准。 c)衬砌起层、剥落的判定标准 1)基于衬砌掉落可能性的判定标准 在日本《公路隧道维持管理便览》和我国《公路隧道养护技术规范》中,给出了基于衬砌 掉落可能性的判定标准,这两个标准是相同的,如规程中表15所示,这个标准主要是针 对混凝土衬砌的。 2 基于衬砌起层、剥落深度和直径的判定标准 在日本《铁道土木构造物等维持管理标准·同解说(隧道编)》中,根据落下的块体大小将 剥落、剥离分为三级,在判定时还应根据预计频率和线区列车密度来修止等级。在美国《公 路和铁路交通隧道检查手册》中,将这个定性判定等级进行了定量化,对于混凝土的剥落 采用表12所示的判定标准。同时,根据鼓出后产生的孔洞的直径将鼓出分为轻微的、中 等的、严重的三个等级,如表13所示 当直径大于75mm时,鼓出就是剥离。
表13混凝土剥落的判定标准
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表14鼓出的判定标准
以美国隧道检查手册中的剥落判定标准为基础来建立基于剥落深度、直径的判定标准, 如规程中表16和表17所示。 d)衬砌材质劣化的判定标准 1 基于衬砌强度的判定基准 在日本《铁道土木构造物等维持管理标准·同解说(隧道编)》、日本《公路隧道维持管理 便览》和我国《公路隧道养护技术规范》中,都采用有效衬砌厚度和设计衬砌厚度之比来 表示衬砌断面强度的变化。所谓有效衬砌厚度,是指混凝土强度不小于设计标准强度的衬 砌的厚度,当不了解设计标准强时,可取15MPa为标准。例如,设计衬砌厚度为50cm, 实际衬砌厚度为60cm,其中低于设计标准强度的部分厚度为20cm,有效厚度就为40cm, 则衬砌劣化程度就是40/50,尚有2/3以上部分是符合设计要求的。实际的衬砌有效厚度 必须确保30cm,如小于30cm即可考虑判定为2/3分类,再考虑其他有关因素综合判定。 我国《铁路桥隧建筑物劣化评定标准一隧道》中,采用定量与定性相结合的方法将衬砌材 料劣化程度分为五级。公路隧道和日本铁路隧道的判定标准是全量化的判定标准,而且公 路隧道的判定标准更简便,因此,以我国公路隧道的判定标准为基础来建立衬砌强度和厚 度的判定标准。如规程中表18所示。
2)基于衬砌厚度的判定标准
在我国《公路隧道养护技术规范》中,采用有效厚度与设计厚度之比作为衬砌劣化的一个 方面。由于在目前的公路隧道调查和检测工作中,可以得到隧道衬砌的设计厚度和实际厚 度,但要得到设计标准强度以下部分的衬砌厚度比较困难,从而很难得到隧道衬砌的有效 享度,因此,用衬砌有效厚度与设计厚度之比来表示还存在一定的难度。为此,用实际厚 蔓与设计厚度之比作为衬砌厚度的判定指标,并采用了规程中表19的判定标准。 3)基于钢材腐蚀的判定标准 对于钢筋混凝土结构,可用截面损失率来表征钢筋锈蚀程度,截面损失率可采用取样检查 法和裂缝观察法等方法确定。 取样检查法就是破开混凝土保护层直接检查钢筋锈蚀直径,腐蚀坑深度和长度或锈蚀产物 的厚度等,根据量测结果就可以计算出钢筋截面的损失率。裂缝观察法是根据混凝土裂缝 的形状、分布及裂缝宽度等来判断钢筋的锈蚀程度,该方法的优不需要破坏混凝土。钢筋 锈蚀后会产生体积膨胀,造成混凝土出现顺筋裂缝,因此,通过观察混凝主构件表面有无 顺筋裂缝和裂缝宽度可判定钢筋锈蚀程度。建研院结构所的调研和试验数据表明,钢筋截 面损失率:
入一一钢筋截面损失率(%); a一混凝土保护层厚度(mm); feu一混凝土立方体强度(MPa): d钢筋直径(mm): b一锈蚀裂缝宽度(mm); 参考我国《公路旧桥承载能力鉴定方法(试行)》中钢筋锈蚀等级评定标准建立钢筋锈蚀 的判定标准,如规程中表20所示。 衬砌变形、移动、沉降的判定标准 1 基于变形速度的判定标准 日本铁路隧道以净空位移量测的变形速度作为衬砌变形的判断指标,将衬砌变形分为三 级,当发展趋势是加速时,要提高1个判定等级。日本《公路隧道维持管理便览》和我国 《公路隧道养护技术规范》中的判定标准类似于日本铁路隧道的判定标准,实际上是对日 本铁路隧道判定标准的补充完善。我国《铁路桥隧建筑物劣化评定标准一隧道》中给出的 变形判定标准也类似于日本铁路隧道,但分为五级,增加了定性描述的两级,其它同日本 铁路隧道。在这儿个规范或标准中,基于变形速度的判定标准基本相同,且公路隧道的判 定标准更完善,因此,基于变形速度的判定标准采用我国公路隧道判定的标准,见规程中 表21于隧道净空等的变化,如果变形呈现加速进行,宜将判定升高1个等级。 2 基于变形量的判定标准 西南交通大学基于广义开尔文流变本构模型,经过理论推导,得出隧道二次衬砌最终位移 预测公式如下:
入一一钢筋截面损失率(%); 混凝土保护层厚度(mm); feu一混凝土立方体强度(MPa): d一钢筋直径(mm); b一锈蚀裂缝宽度(mm): 参考我国《公路旧桥承载能力鉴定方法(试行)》中钢筋锈蚀等级评定标准建立钢筋锈蚀 的判定标准,如规程中表20所示。 衬砌变形移动沉降的判定标准
1基于变形速度的判定标准
由此可见:只要知道了隧道开挖前的初始地应力状态,估算出隧道掘进至监测断面时相 应监测点已经发生的位移值(即现场监测时未能监测到的那一部分变形量),换算出二次 衬砌等效刚度,根据现场取样试验或采用反分析的技术得出围岩的粘塑性力学参数,就 可以根据施工期间监测的隧道拱顶下沉值估算二次衬砌施工后的位移值。 为了考虑施工方法形成的二次应力场下围岩流变对二次衬砌的影响,同时验证上述理论 预测值的准确性,本规程编制单位针对翔安隧道,在主洞左右线的海域及陆域选择了六 个典型断面,采用FLAC3D有限差分程序对其进行了围岩一支护流变数值分析。最终得出 了各个断面的拱顶下沉值,为此建立的判定标准如规程中表22所示。具体详见赵东平博 论文《海底隧道维修养护若王问题的研究》。
)衬砌背后空洞的判定标准
衬砌背后空洞的判定标准 基于空洞范围的判定标准 诊断指标判定标准的研究,在日本《公路隧道维持管理便览》和《公路隧道养护技术规范》中, 未给出基于衬砌背后空洞范围的判定标准,只是指出当拱背存在高30cm以上的空洞且有效衬 砌厚度小于30cm时,空腔落石就有可能砸坏衬砌结构,导致突发性崩塌的发生,认为类似情
19412020 况可按3/4判定;对曾经发生塌方的地方或节理发育、漏水严重的地段,尤其应给予充分的注 意。衬砌背后空洞的判断基准采用了规程中表23的标准。
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隧道结构其它各分项技术状况评定标准同现行《公路隧道养护技术规范》。对于规范中表29吊顶技 术状况评定标准,增加了防火涂层的评定标准。
6.4.2隧洞分项检查结果应按隧道病害最严重段落的分段评价结果选取。分项的分段方法依据分项各 自特点确定,例如:洞口分项按照洞口数量分段,分进口和出口分别进行评价;衬分项按照长度分段, 般单位长度可取模板长度,或者取10m~100m之间的某值;车行和人行横通道可以作为主洞衬砌的 个评定单元,纳入衬砌评定。 6.4.3在技术状况评定时,依据各分项的重要程度给予了不同的权重。本规程的权重按照《公路隧道 养护技术规范》(JTGH12)确定。由于防火涂层质量损坏或者老化损坏,可能直接掉落危及行车或结 购安全。将防火涂层放入吊顶一并考虑。 6.4.4本规程中土建结构技术状况评定分类界限值参照《公路隧道养护技术规范》(JTGH12)确定。 6.4.5对4、5类隧道的技术状况附加条件是基于保护结构安全和交通安全而制定的。当重要项目评定 状况值达到3时,整座隧道评为4类;当重要项目评定状况值达到4时,整座隧道评为5类。
病害处治主要技术工作程序包括:检查、评定、设计、施工和验收。 检查评定工作的重点是对结构各分项分段检查、分析病害产生原因,为处治设计提供依据。 选取病害处治方法,重要的是正确把握病害产生的原因。为了找出病害的原因,有必要将有关 隧道设计和施工技术资料、地质资料和病害发生至今的过程作综合分析和研究。隧道病害的原 因大体分类如下: 1)松弛土压(含突发性崩渍); 2) 偏压; 3) 地层滑坡; 4) 膨胀性土压; 5) 承载力不足; 6) 静水压; 7) 冻胀力; 8) 材料劣化; 9) 渗漏水; 10)衬砌背后空隙; 11)衬砌厚度不足; 12)无仰拱。 上述病害原因很少单独出现,大部分为几种原因重复出现,设计的欠缺、材料性质和施工不当: 常常会引起病害。 在选定病害处治方法时,对表15中各项处治方法要进行综合研究,充分考虑到单项和组合的 处治方法,并且应考虑到施工时的交通管理、安全和工期。
DB35/T1941—2020b)运营隧道病害处治施工不可避免会对行人和行车造成干扰,因此在制订处置方案和措施时,应以保证运营和施工安全为前提,尽量减少施工与行车的相互影响,制订可靠的安全措施和周密的交通组织设计,确保行车和施工人员的安全。c)公路隧道是土建结构和机电设施的集合体,在制订处置方案和措施时,应尽量减少施工对机电设施的影响,在施工完毕后应恢复机电设施、排水设施及附属设施,7.2.33运营期长期监测原理及要求同4.4健康监测。7.2.4翔安隧道衬砌渗漏水尝试了多种类型的堵漏材料和堵漏施工工艺,主要包括:聚氨酯发泡注浆堵漏:环氧树脂注浆堵漏:水泥注浆堵漏:快干水泥(堵漏王)堵漏:水泥基渗透自密实结晶型材料堵漏;高性能橡胶涂料堵漏。现场实践表明,同一种类型材料不同品牌堵漏效果差异较大,采用聚氨酯发泡注浆和水泥基渗透自密实结晶型材料两种结合效果显著,多年实践形成较为成熟的堵漏工艺。翔安隧道考虑土建结构使用功能和结构耐久性保护,渗漏水处理采取“以堵为主,以排为辅,疏堵结合”的原则。根据裂缝渗漏不同情况,分别制定三种堵漏工艺:a)渗水量较小的裂缝,可采取开槽堵漏封闭:1)沿混凝土表面细微渗漏裂缝两边切割,剔凿开槽形成约3cm宽×4cm深的楔形坑槽:2)采用干速凝材料按压槽底,止住活水;3)槽中间填补一层水泥基渗透结晶型高强防水材料GB/T 28001-2011 职业健康安全管理体系 要求.pdf,增强结晶能力:4)槽外部填补一层高强度水泥材料,封闭密实表面;在缝两侧各20cm宽范围涂水泥基渗透结晶材料,密实裂缝及周围混凝土。渗水量较大、裂缝较长的情形,如施工缝渗水,可采取裂缝两侧灌浆结合开槽堵漏封闭,工艺如图15所示:沿混凝土表面渗水量较大的裂缝(主要为施工缝)两边钻孔50cm~60cm深,间距50cm,梅花式布孔,采用柔性聚氨酯发泡浆液注浆:2)待浆液凝固后,沿混凝土表面渗水量较大的裂缝(主要为施工缝)两边切割,易剔凿开槽形成约10cm宽×10cm深的楔形坑槽,在槽底裂缝处打一层膨胀防水胶;3)采用快干速凝材料按压与槽底,压实、固定防水胶。槽中间填补一层水泥基渗透结晶型高强防水材料,增强结晶能力;4)槽外部填补一层高强度水泥材料,封闭密实表面:5)在缝两侧各20cm宽范围涂水泥基渗透结晶材料,密实裂缝及周围混凝土。机额建摄块干股证P1充圳1/3格结孔注深00m品孔拉梵孔位表净通晶KrystolT2图15裂缝两侧灌浆结合开槽堵漏封闭工艺图30
DB35/T1941—2020c)4针对渗水量大,且难以实现完全堵漏以及易发生串流的特殊地段,如砂层地段等,宜采取以堵为主,以排为辅的方案,堵排结合工艺如图16所示,在尽可能堵漏的前提下,结合必要的引流措施,做到无明水,不影响隧道使用功能:12在混凝土表面渗水量大的裂缝(主要为施工缝),出水点部位两边钻孔50cm~60cm深,采用柔性聚氨酯发泡浆液注浆,减小出水量:2)待浆液凝固后,沿混凝土表面渗水量较大的裂缝(主要为施工缝)两边切割,剔凿开槽形成约10cm宽×10cm深的楔形坑槽,在槽底裂缝处埋设PVC管,用快干速凝材料按压与固定于槽底作为引流管;3槽中间填补一层水泥基渗透结晶型高强防水材料,增强结晶能力;4)槽外部填补一层高强度水泥材料,封闭密实表面;5)在缝两侧各20cm宽范围涂水泥基渗透结晶材料,密实裂缝及周围混凝土。经凝土结构表通净漫通结品Krystol T图16堵排结合工艺图8技术管理8.1一般规定8.1.1城市隧道具有单体性,技术档案采用“一隧一档”便于管理和查阅。8.1.2本条说明隧道技术档案应包括的内容8.1.3建立隧道管理信息系统,有助于实现档案资料系统化、养护管理作业规范化和方便查询等功能,只有及时对信息系统数据库进行更新,才能提供最新最全的数据。8.2文档管理8.2.1新建隧道应加强和重视基础档案资料的移交保存工作。隧道文档资料管理应建立系统的规章制度,并按相关规定执行。8.2.2隧道基础资料是隧道的主要技术资料,是开展隧道管养工作的基础性资料,是开展结构验算的主要依据。交峻工验收资料应包括峻工验收前质量检测及整改情况技术档案。8.2.3隧道的检查与养护资料较全面地反映了隧道的技术完好状况,是开展隧道养护、维修、加固和改造的重要技术参数依据。31