高寒地區(qū)公路隧道襯砌裂縫的治理

郭慧珍　張愛(ài)玲

摘 要：隨著我國(guó)交通運(yùn)輸業(yè)持續(xù)增長(zhǎng)，公路、鐵路等基礎(chǔ)設(shè)施隨之快速發(fā)展，于是國(guó)內(nèi)新建了大量鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)形式的橋梁及隧道，而且逐漸在向高海拔、高寒冷的地區(qū)發(fā)展。但是在這些高寒地區(qū)因氣候影響所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)裂縫問(wèn)題非常嚴(yán)重，其中因混凝土裂縫而影響工程質(zhì)量甚至造成事故的問(wèn)題也屢見(jiàn)不鮮，對(duì)正常的干線(xiàn)運(yùn)營(yíng)會(huì)產(chǎn)生不良影響。從而影響了工程結(jié)構(gòu)的安全使用性能。文章結(jié)合高寒地區(qū)某公路隧道出現(xiàn)裂縫的問(wèn)題進(jìn)行了綜合性的分析，并給出新的簡(jiǎn)單可行的加固治理措施，為以后類(lèi)似工程實(shí)踐來(lái)提供參考。

關(guān)鍵詞：隧道；凍脹裂縫；檢測(cè)；施工；治理

1 工程概況

該工程項(xiàng)目是位于東北高寒地區(qū)的一條長(zhǎng)度為3000米的雙向四車(chē)道公路隧道，其表面覆蓋粉質(zhì)黏土，植被比較稀疏，無(wú)基巖，也無(wú)地下水。其中包含Ⅳ級(jí)圍巖500m、Ⅴ級(jí)圍巖466m，Ⅵ級(jí)圍巖250m，其余均為Ⅲ級(jí)圍巖。本地區(qū)氣候特征為：年平均氣溫為2℃左右，冬季平均氣溫-20℃，最低溫度-37℃，有時(shí)甚至達(dá)到-39℃，土壤最大凍結(jié)深度3.3m，全年有效施工季節(jié)很短，施工條件及施工環(huán)境非常惡劣。該隧道于2006年5月開(kāi)工起建，2009年10月完工。2010年5月檢查發(fā)現(xiàn)進(jìn)口淺埋段襯砌受凍，解凍后發(fā)現(xiàn)存在若干條縱向水平細(xì)微裂紋，持續(xù)幾個(gè)月觀察后無(wú)明顯發(fā)展；2011年發(fā)現(xiàn)進(jìn)口處DK280+240～DK280+600里程段邊墻上出現(xiàn)了極其明顯的縱向水平裂縫，并在襯砌表面產(chǎn)生錯(cuò)位現(xiàn)象。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)，其隧道襯砌裂縫共有23道，其中環(huán)向裂縫6道，縱向裂縫17道，其中有4條最寬裂縫達(dá)到7.2mm的寬度。

2 確定凍脹裂縫檢測(cè)方案

2.1 裂縫檢測(cè)目的

通過(guò)對(duì)本隧道所有裂縫排查，對(duì)其出現(xiàn)的位置、產(chǎn)生狀態(tài)、走向、寬度、長(zhǎng)度等各個(gè)方面數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總統(tǒng)計(jì)，用來(lái)確定是靜止裂縫還是活動(dòng)裂縫或者尚在發(fā)展的裂縫，為下一步制定裂縫整治措施提供科學(xué)依據(jù)。

2.2 裂縫標(biāo)識(shí)

（1）裂縫編號(hào)：現(xiàn)場(chǎng)對(duì)隧道的每一條裂縫都進(jìn)行標(biāo)識(shí)，并統(tǒng)一編號(hào)。（2）縱向水平裂縫：根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，隧道縱向水平裂縫全部位于邊墻部位，在每條裂縫的最大縫寬處和裂縫兩端都采用紅漆劃線(xiàn)進(jìn)行位置標(biāo)識(shí)。（3）斜向裂縫：同縱向水平裂縫。（4）環(huán)向裂縫（豎直裂縫）：對(duì)于僅存在于邊墻部位的豎直裂縫，標(biāo)識(shí)方法同縱向水平裂縫；對(duì)于環(huán)向貫通裂縫，在左、右側(cè)襯砌的邊墻上各設(shè)一個(gè)標(biāo)識(shí)，位置選在裂縫較寬處。

2.3 裂縫觀測(cè)方法

裂縫寬度觀測(cè)采用貼玻璃片和刻度顯微鏡相結(jié)合的方法進(jìn)行觀測(cè)，裂縫長(zhǎng)度直接量出。對(duì)于寬度為1mm以下的細(xì)裂縫，在裂縫寬度的標(biāo)識(shí)處直接采用刻度顯微鏡進(jìn)行觀測(cè)；對(duì)于裂縫寬為1mm以上的裂縫，在裂縫寬度的劃線(xiàn)標(biāo)識(shí)處兩側(cè)各貼一張玻璃片，使兩張玻璃相互搭接并用紅油漆劃線(xiàn)，當(dāng)裂縫寬度有發(fā)展時(shí)，裂縫兩側(cè)的玻璃片就會(huì)隨之移位，使油漆劃線(xiàn)產(chǎn)生斷裂，然后再用刻度顯微鏡觀測(cè)其發(fā)展變化值；對(duì)于裂縫長(zhǎng)度發(fā)展變化的觀測(cè)，每次觀測(cè)時(shí)在裂縫末端做出位置標(biāo)識(shí)，直接采用尺子量取的方法確定其長(zhǎng)度變化。注意采用刻度顯微鏡測(cè)量縫寬時(shí)，刻度顯微鏡十字絲要與裂縫標(biāo)識(shí)線(xiàn)相重合，以確保每一次觀測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2.4 裂縫數(shù)據(jù)采集和分析

裂縫觀測(cè)中，裂縫寬度數(shù)據(jù)應(yīng)精確至0.1mm，裂縫長(zhǎng)度數(shù)據(jù)應(yīng)精確至1mm，每次觀測(cè)數(shù)據(jù)形成觀測(cè)記錄，并分析裂縫寬度變化值和長(zhǎng)度變化值，便于后面進(jìn)行分析與計(jì)算。每一次測(cè)量完成后，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)，隨時(shí)掌握裂縫發(fā)展情況，每周觀測(cè)一次，當(dāng)發(fā)現(xiàn)裂縫發(fā)展速度增快時(shí)，改變頻次，變?yōu)槊?天觀測(cè)一次，必要時(shí)每天1次。

3 裂縫治理施工方案

鑒于以上的檢測(cè)結(jié)果和現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)，利用混凝土結(jié)構(gòu)在開(kāi)裂后應(yīng)力已經(jīng)得到釋放，經(jīng)觀察裂縫發(fā)展已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定，提出裂縫部位采用灌漿加固再配合填充密封的施工方案，確保結(jié)構(gòu)的整體性、耐久性以及結(jié)構(gòu)抗震性能。

3.1 開(kāi)槽、鉆孔、清槽、埋設(shè)灌漿嘴

（1）開(kāi)槽，用電動(dòng)切割機(jī)沿裂縫方向加深、向兩側(cè)加寬鑿槽，外口寬約5～10mm，深約10mm。（2）鉆孔，用沖擊鉆打孔，孔徑為12mm，孔距為400mm，孔深50～100mm，分布于凹槽兩側(cè)。鉆孔時(shí)，鉆頭向凹槽傾斜，使孔在凹槽背后穿過(guò)裂縫。（3）清槽，用鋼絲刷及清水把凹槽和鉆孔內(nèi)的碎屑石粉清除干凈，并清除松動(dòng)的塊石。（4）埋設(shè)灌漿嘴，插入自密封型灌漿嘴，轉(zhuǎn)動(dòng)灌漿嘴使之牢牢固定在孔內(nèi)。

3.2 硅酮結(jié)構(gòu)密封膠密封

待凹槽干燥后，采用專(zhuān)用注膠槍?zhuān)樦疾圩⑷胍粚親-995硅酮結(jié)構(gòu)密封膠，施膠后5分鐘內(nèi)修整膠縫。

3.3 環(huán)氧樹(shù)脂砂漿封縫

（1） 環(huán)氧樹(shù)脂砂漿配合比。環(huán)氧樹(shù)脂：乙二胺：水泥：砂=100：10：150：300。其中水泥采用P.0.425水泥，砂采用細(xì)砂（篩掉0.63mm以下與2.5mm以上顆粒，用水清洗干凈，并烘干）。（2）配制方法。環(huán)氧樹(shù)脂加熱溶化→加入乙二胺→攪拌均勻→加入水泥、砂→攪拌均勻→環(huán)氧樹(shù)脂砂漿配制完成。（3）封縫方法。用抹刀將環(huán)氧樹(shù)脂砂漿填入凹槽內(nèi)，邊抹邊壓，在砂漿收縮前確保抹壓密實(shí)，并刮平整以防止產(chǎn)生小孔和氣泡。樹(shù)脂砂漿填入槽內(nèi)約5mm厚，預(yù)留部分便于抹調(diào)色砂漿。

3.4 注入雙液型改性環(huán)氧樹(shù)脂

（1）灌漿材料為RX-505雙液型改性環(huán)氧樹(shù)脂。（2）灌漿前先對(duì)灌漿機(jī)具、器具及管子進(jìn)行檢查，運(yùn)行正常后開(kāi)始灌漿如。（3）將RX-505雙液型改性環(huán)氧樹(shù)脂灌漿材料放入搪瓷桶，把標(biāo)尺插進(jìn)桶中，并作灌漿記錄；壓漿時(shí)，保持在0.2Mpa以上的壓力，并且逐漸升高。注意觀察灌漿嘴的排氣情況，待有純漿排出，即可堵住灌漿嘴。待最后一個(gè)灌漿嘴流出漿液時(shí)，堵住漿嘴，再繼續(xù)壓注5分鐘左右，關(guān)上進(jìn)漿嘴上的轉(zhuǎn)芯閥門(mén)，即結(jié)束灌漿。（4）灌漿結(jié)束后，立即拆除管道，并把管道、設(shè)備清洗干凈。（5）灌漿后經(jīng)2～4天，待漿液凝結(jié)后，再用水泥砂漿抹平漿嘴進(jìn)行封孔。

3.5 抹調(diào)色灰漿

（1）調(diào)色灰漿的配制。根據(jù)襯砌結(jié)構(gòu)自然色，調(diào)配調(diào)色灰漿，其基本配合比為：水泥：膩?zhàn)臃郏?07膠=1；1：1，通過(guò)對(duì)膩?zhàn)臃蹞搅康奈⒄{(diào)，使其顏色盡量接近襯砌結(jié)構(gòu)的自然色。（2）進(jìn)行飾面處理時(shí)，將調(diào)配制好的調(diào)色灰漿抹在槽內(nèi)的樹(shù)脂砂漿表面，與襯砌的混凝土抹平，以保證外觀質(zhì)量。

4 注漿施工的注意事項(xiàng)

針對(duì)不再繼續(xù)發(fā)展的環(huán)向貫通裂縫，在開(kāi)槽前，先在裂縫附近兩側(cè)和水溝內(nèi)向仰拱背后地層注入P.O.42.5普通硅酸鹽水泥漿。水灰比在0.8到1之間；注漿壓力在0.4到0.6MPa，注漿速度為10到15L/min。（1）鉆孔，環(huán)向裂縫附近兩側(cè)水溝內(nèi)，采用專(zhuān)用打孔設(shè)備，分別向混凝土內(nèi)鉆一個(gè)直徑為50mm的孔，深度要進(jìn)入仰拱背后土層。（2）埋設(shè)Φ40注漿管，在注漿外纏繞一層橡膠，以封堵孔與注漿管之間的間隙。注漿管纏繞完成后，打入孔內(nèi)。（3）注漿，注漿之前，連接注漿管路，并對(duì)管路進(jìn)行試壓力，以此確定管路是否為空載或漏漿。（4）拔管及封堵，注漿完成待漿液凝固后，將注漿管沿其根部用手砂輪割除，然后將管口清刷干凈，襯砌鉆孔處切記一定要采用高標(biāo)號(hào)防滲水砂漿進(jìn)行封堵密實(shí)。

5 結(jié)束語(yǔ)

本隧道結(jié)構(gòu)自2011年治理后，至今尚未出現(xiàn)問(wèn)題，因此結(jié)合這一成功案例，詳細(xì)的描述了高寒地區(qū)裂縫治理過(guò)程中合理且可行的技術(shù)方案，此方案成本較低且安全可靠，對(duì)于其工程質(zhì)量及其經(jīng)濟(jì)性方面都有很好的影響。并且以成功案例能為今后類(lèi)似的工程實(shí)踐問(wèn)題作參考。

參考方獻(xiàn)

[1]鐵路隧道工程施工質(zhì)量驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn).TB10417-2003.中華人民共和國(guó)鐵道部發(fā)布[S].

[2]鐵路運(yùn)營(yíng)隧道襯砌安全等級(jí)評(píng)定暫行規(guī)定.鐵運(yùn)函[2004]174號(hào)文[S].

作者簡(jiǎn)介：郭慧珍（1977，1-），女，碩士，講師，2007年畢業(yè)于西南交通大學(xué)結(jié)構(gòu)工程專(zhuān)業(yè)。