S303八洋線小漿隧道襯砌病害成因分析與治理措施

■吳 瀚

（武夷山市交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站，武夷山 354300）

1 引言

近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度不斷加快，國省干線建設(shè)質(zhì)量與速度也呈現(xiàn)飛速發(fā)展趨勢，隧道數(shù)量也在不斷增多。但隨著隧道數(shù)量增多以及其所發(fā)揮出來的經(jīng)濟(jì)建設(shè)價值不斷增大，已建隧道不同程度地存在著襯砌裂縫、空洞、滲漏水等問題,隧道病害防治已成為了國省干線病害防治的重點(diǎn)。

2 工程概述

本文以武夷山市境內(nèi)小漿隧道襯砌病害治理為背景，介紹病害的治理方案及治理效果。

小漿隧道位于南平市武夷山市境內(nèi)，屬S303八洋線，隧道全長238.0m。隧道中心樁號為K354+429.000，起點(diǎn)樁號為K354+310.000,終點(diǎn)樁號為K354+548.000。該隧道原設(shè)計凈空尺寸按一般二級山嶺重丘標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，隧道寬為7m+2×1m。該隧道穿越山體表層厚為0.5～1.4m的坡殘積土，下部為弱微風(fēng)化碎斑熔巖，洞身巖體較為完整。進(jìn)出口端圍巖級別均為III級，中間段圍巖級別為II級。該隧道原施工過程襯砌結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式曲墻襯砌，拱與邊墻為單心圓，半徑為4.9m，襯砌厚度分別為45cm、40cm以及35cm三種。隧道進(jìn)口仰坡采用噴水泥砼 （厚5cm）處理，出口采用自然坡，局部漿砌片石防護(hù)。洞門采用端墻式，兩側(cè)漿砌片石護(hù)墻，洞門外露均用花崗巖細(xì)鑿料石鑲面，增加美觀，如圖1所示。

3 隧道病害現(xiàn)狀及成因分析

為全面了解隧道病害情況,2013年武夷山市交通局組織對小漿隧道的裂縫位置、部位、傾角、長度、寬度、形態(tài)和滲漏水等情況進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該隧道的襯砌質(zhì)量出現(xiàn)了不同程度的病害，主要表現(xiàn)在以下方面：

圖1 小漿隧道現(xiàn)狀示意圖

襯砌出現(xiàn)多條縱、斜、環(huán)向裂縫，且部分裂縫伴有滲水；局部襯砌背后存在空洞；局部襯砌表面砼剝落露筋；出口處襯砌大面積滲水。小漿隧道病害示意圖如圖2所示。

病害主要成因分析：

（1）襯砌：裂縫可能與施工過程中隧道欠挖，襯砌及拱圈混凝土澆搗后，由于混凝土厚度不均勻，引起收縮應(yīng)力集中，在薄弱處發(fā)生裂縫變形；部分段落存在二次襯砌混凝土厚度不足、襯砌背后脫空、超挖回填不密實(shí)等也是導(dǎo)致二次襯砌混凝土開裂的原因，同時也與圍巖壓力不均勻、不均勻沉降和滲漏水等有關(guān)。

（2）隧道滲水可能與襯砌防排水設(shè)施設(shè)置不規(guī)范等有關(guān)。

4 治理對策

針對隧道襯砌方面的主要病害，并結(jié)合規(guī)范要求，提出治理方案如下：

4.1 無滲水裂縫的處治

（1）對于無滲水的裂縫，根據(jù)裂縫寬度，對襯砌裂縫類以0.2mm縫寬為界采取不同的修復(fù)方案，如表1所示。

圖2 小漿隧道現(xiàn)狀病害示意圖

表1 無滲水裂縫處治方案

無滲水裂縫修復(fù)施工方法及要求如下：

（1）裂縫寬度為 W＜0.2mm，無滲水裂縫的修復(fù)。

對此類裂縫僅進(jìn)行表面封閉：先剔除砼表面抹灰層，并用機(jī)械方法打磨平整。若表面殘留有輕度油污，可用丙酮擦拭干凈。涂刷低黏度改性環(huán)氧底膠。涂刷時，應(yīng)使膠液在混凝土 表面充分滲透。微裂縫內(nèi)應(yīng)含膠飽滿，必要時可沿裂縫多道涂刷。在底膠干后，使用改性環(huán)氧膠水泥修補(bǔ)砼表面缺陷。

（2）裂縫寬度為W≥0.2mm，無滲水的環(huán)、斜、縱向裂縫對此類裂縫采用埋管灌漿處理：

①沿裂縫延伸方向鑿上寬9cm、下寬13cm。若裂縫深度大于10cm時 ，槽深H為10cm且埋設(shè)φ10mm注漿鋼管；若裂縫深度小于10cm時，槽深H為裂縫深度，不埋設(shè)φ10mm注漿鋼管。鑿槽長度為裂縫起止點(diǎn)各向外延伸10cm。

②在槽里裂縫表面進(jìn)行騎縫鉆孔，作為注漿導(dǎo)向孔。沿縫鉆孔，一般孔深1cm，孔徑1cm，孔距50～80cm。

③用0.2MPa以上氣壓的壓縮空氣清除裂縫、鉆孔內(nèi)的灰渣和浮塵；沿槽長范圍內(nèi)表面用丙酮進(jìn)行清洗去污，并注意不得堵塞裂縫。

④在騎縫埋孔設(shè)一根L=20cm、Φ10mm注漿鋼管并使其固定，然后沿槽涂刷環(huán)氧樹脂砼，確保壓漿壓力作用下，封口密閉，且不得堵塞注漿孔和堵縫。

⑤在環(huán)氧樹脂砼固結(jié)強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求后，方可對注漿鋼管進(jìn)行注漿；在壓力注漿時，應(yīng)保證壓漿頭與注漿鋼管密貼不漏氣；注漿壓力應(yīng)嚴(yán)格控制，進(jìn)漿通暢時壓力宜控制在0.3～0.4MPa，進(jìn)漿難時宜控制在 0.6MPa；注漿結(jié)束后，有注漿管的割掉注漿管外露部分

4.2 有滲水裂縫的處治

對于有滲水的裂縫，根據(jù)裂縫形態(tài)、方向等，制定病害修復(fù)方案，如表2所示。

表2 有滲水裂縫處治方案

對此類裂縫采用溝槽法處理：

（1）沿裂縫延伸方向鑿上寬15cm、下寬20cm。若裂縫深度大于20cm時，槽深H為二次砌厚度的一半；若裂縫深度小于20cm時，槽深H為裂縫深度。鑿槽長度由裂縫最高點(diǎn)向上延伸10cm和裂縫最低點(diǎn)延伸電纜溝底而定。裂縫鑿槽過程中，環(huán)向鋼筋不截斷 。

（2）用0.2MPa以上氣壓的壓縮空氣清除、裂縫、鉆孔內(nèi)的灰渣和浮塵；沿槽長范圍內(nèi)表面用丙酮進(jìn)行清洗去污，并注意不得堵塞裂縫；然后埋設(shè)φ10cmPVC半排水管，待排水管固定后沿槽縫填充凝、防水、附著性強(qiáng)及耐久性強(qiáng)的水泥砂漿。

（3）當(dāng)防水水泥砂漿強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求時，在槽深10cm處對鑿槽兩側(cè)涂高1cm、寬2cm的遇水膨脹止水膏，確認(rèn)混凝土和遇水膨脹止水膏間是否有無縫隙，存在縫隙時用抹子抹平，遇水膨脹止水膏施工后至表面硬化需要約24h，在遇水膨脹止水膏表面硬化完全達(dá)到指觸干燥后，才可以進(jìn)行填充環(huán)氧樹脂砼。施工中應(yīng)注意保護(hù)遇水膨脹止水膏不要浸水，遇水膨脹止水膏的技術(shù)指標(biāo)按國標(biāo)執(zhí)行。

4.3 襯砌背后空洞病害的處治

為加固圍巖、改善襯砌受力狀態(tài)，對于隧道襯砌背后的空洞或松散填充物進(jìn)行回填處理。施工前應(yīng)根據(jù)檢測報告提供的空洞位置，進(jìn)一步探明空洞的實(shí)際情況，對一般的初支回填不密實(shí)采用注漿回填措施處理病害，對存在的較大空洞采用泵送混凝土分層回填，一次回填厚度不得大于10cm，回填總厚度不大于原設(shè)計二襯厚度，對于局部脫空和較小空洞采用注漿回填的方式處理。具體處治步驟如下：

（1）施工前根據(jù)檢測報告提供的空洞位置，進(jìn)一步探明空洞的實(shí)際情況；

（2）對空洞進(jìn)行注漿回填處理；

（3）在小導(dǎo)管注漿處挖鑿30cm×30cm的二襯砼，注意不要進(jìn)一步破壞老防水板；用一塊比二襯砼挖鑿處略小的防水板進(jìn)行貼補(bǔ)；

（4）重新澆筑二襯砼；

（5）注漿材料采用1∶1水泥漿，配合比可在實(shí)際施工中適當(dāng)調(diào)整，注漿壓力應(yīng)小于20MPa，且注漿應(yīng)根據(jù)空洞實(shí)際情況分層進(jìn)行。

4.4 二襯砼表面剝落、蜂窩麻面、鋼筋外露銹蝕等的處治

（1）將缺陷部位表層的松散混凝土鑿除，露出新鮮混凝土，并進(jìn)行鑿毛處理；

（2）根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況涂抹環(huán)氧砂漿至設(shè)計厚度；（3）在修補(bǔ)表面涂抹一層與原結(jié)構(gòu)砼顏色相近的改性環(huán)氧砂漿，進(jìn)行加封。

4.5 洞口漏水的處治

該隧道進(jìn)、出洞口漏水較為嚴(yán)重，擬定在洞口上方設(shè)置截水溝的處治方案。溝斷面可采用矩形斷面，尺寸采用60cm×60cm。

小漿隧道維修加固完后斷面示意圖如圖3所示。

圖3 小漿隧道維修加固后示意圖

5 結(jié)語

小漿隧道襯砌病害處理完成后，經(jīng)過近5年運(yùn)營期的不定期觀測，證明襯砌病害治理效果較好，達(dá)到原設(shè)計處治方案的目的，未發(fā)現(xiàn)新的病害出現(xiàn)。這次小漿隧道病害治理過程中，有幾點(diǎn)比較深的體會：

（1）由于要求邊保暢通邊施工，增加了隧道襯砌病害治理的難度，這就要求工程技術(shù)人員要編制實(shí)用的交通導(dǎo)行方案和應(yīng)急方案，一旦堵車情況發(fā)生，即可即時采用應(yīng)急預(yù)案處理。

（2）確定合理的施工方案，必要時應(yīng)召開專家會議，細(xì)化方案并進(jìn)行比選。隧道襯砌病害治理的工作必須要瞻前顧后，不可盲目進(jìn)行。

（3）襯砌病害治理工作要穩(wěn)重求快。一旦方案確定，要立即調(diào)集人員、材料，處理時要連續(xù)施工，步步為營、環(huán)環(huán)相扣。

（4）在運(yùn)營時注意加強(qiáng)對隧道各受理控制界面等重要部件的檢查和養(yǎng)護(hù)，建立永久性控制監(jiān)測點(diǎn)，定期觀測。

總而言之，公路隧道是一項復(fù)雜且系統(tǒng)的工程，不僅施工難度大、影響因素多，在使用階段還極有可能產(chǎn)生各種病害?；诖耍瑸橛行Х乐共『Φ漠a(chǎn)生，需先對病害成因進(jìn)行深入的分析，再根據(jù)病害的程度和類型，選擇有效的治理措施，將病害造成的影響與損失降低到最小限度，確保隧道通行安全、通暢。

[1]蒲春平.隧道襯砌的裂縫與滲水及其整治研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué)碩士論文,1998.

[2]李治國,張繼奎.病害隧道調(diào)查及裂縫治理技術(shù)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2002（增刊）.

[3]JFG F60-2009,公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

[4]GB 50367-2013,混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計規(guī)范[S].