探討偏壓連拱隧道二襯混凝土裂縫成因及治理

楊曉龍

（四川公路橋梁建設(shè)集團(tuán)有限公司）

偏壓連拱隧道是我國高速公路建設(shè)中的一個(gè)重要組成部分，它在質(zhì)量、性能以及成本上都具有顯著優(yōu)勢。但隨著我國科技的不斷進(jìn)步，對建筑工程的質(zhì)量要求也越來越高，目前我國在偏壓隧道建設(shè)理論及技術(shù)上都還有所不足，導(dǎo)致偏壓連拱隧道二襯混凝土發(fā)生裂縫。因此本文對偏壓連拱隧道二襯混凝土發(fā)生裂縫的成因進(jìn)行了詳細(xì)分析，依據(jù)實(shí)際情況尋找出有效的措施，進(jìn)而保證偏壓連拱隧道的順利建設(shè)。

1 具體分析偏壓連拱隧道二襯混凝土裂縫形成的原因

1.1 地基沉降不均勻

當(dāng)連拱隧道的地基位于各種類型圍巖的交叉處，當(dāng)混凝土填充或者仰拱施工結(jié)束后，地基由于受力的作用，會發(fā)生不規(guī)則及不均勻的沉降，此時(shí)在隧道的邊墻底部和仰拱處就發(fā)生形狀為上窄下寬的裂縫，并且這道裂縫會不斷發(fā)展，向整個(gè)中隔墻貫穿發(fā)展至拱頂，當(dāng)其沉降發(fā)生到一定程度上，才會停止發(fā)展，逐漸保持穩(wěn)定[1]。因此說明地基發(fā)生不均勻沉降是導(dǎo)致偏壓連拱隧道二襯混凝土裂縫形成的重要因素，對此高速公路建設(shè)管理人員及施工技術(shù)人員要引起重視。

1.2 偏壓荷載

影響偏壓荷載的因素要有地形、地質(zhì)、施工原因等，地形因素：淺埋隧道洞口段及傍山隧道是其主要發(fā)生位置，地表橫坡坡度較陡，由于荷載作用不對稱，隧道襯砌兩側(cè)受力不均進(jìn)而導(dǎo)致偏壓發(fā)生。地質(zhì)因素：巖層有滑動面或者軟弱理面，由于施工挖掘的影響，巖層會通過層理面移動，進(jìn)而導(dǎo)致偏壓發(fā)生。施工因素：由于施作支護(hù)結(jié)構(gòu)不及時(shí)或者開挖方法不恰當(dāng)?shù)仁沟脟鷰r失去平衡，圍巖壓力應(yīng)力分布相應(yīng)發(fā)生變動，應(yīng)力過度集中，導(dǎo)致偏壓荷載產(chǎn)生。

1.3 受隧道施工各項(xiàng)因素的影響

連拱隧道施工本身就是一項(xiàng)十分復(fù)雜的施工工程，在施工過程中會多次擾動地基及隧道圍巖，當(dāng)連拱一拱在進(jìn)行下臺階巖體的開挖時(shí)，連拱中的另一拱處于封閉、隔絕狀態(tài)，遭受力的作用時(shí)，側(cè)壁對巖體進(jìn)行支撐的受力體系發(fā)生改變，再加上地基沉降因素的相互影響與作用，隧道二襯會產(chǎn)生較大的裂縫，形狀呈縱向分布狀態(tài)[2]。因而高速公路施工單位在進(jìn)行隧道修建時(shí)，在施工前就需要加大地質(zhì)勘察力度，選擇合適的施工技術(shù)對二襯混凝土裂縫進(jìn)行有效處理，保證隧道工程的順利建設(shè)。

1.4 受施工工序的影響

連拱隧道的施工工序與分離式隧道施工工序相比，更為復(fù)雜，在具體的施工過程中，如果違背隧道施工力學(xué)原理進(jìn)行施工，那么將會發(fā)生嚴(yán)重的后果，比如：裂縫的產(chǎn)生，并進(jìn)一步擴(kuò)展，發(fā)展嚴(yán)重還會傾覆并破壞隧道建筑的整體結(jié)構(gòu)。通常情況下，開挖先行洞與后行洞的開挖相比，其必須要高于后行洞的35-50米，先行洞二襯斷面同開挖后行洞面相比，必須要低于后行洞面 15-20米。而高速公路施工單位的施工人員未對連拱隧道的相關(guān)施工工序進(jìn)行嚴(yán)格遵循，左右洞的開挖不協(xié)調(diào)，完成左洞二襯開挖過后，右洞的開挖還沒動工；當(dāng)在開挖右洞時(shí)，由于后期支護(hù)收斂變形及爆破作業(yè)的實(shí)施致使左右洞的受力不均衡，進(jìn)而造成先開挖的左洞二襯裂開[3]。

2 偏壓連拱隧道二襯混凝土裂縫的治理對策

2.1 制定該段落的返工方案

由于這一段落涵蓋的裂縫數(shù)量眾多，加上較大的寬度，寬度數(shù)據(jù)參照相關(guān)規(guī)范，裂縫處的錯(cuò)臺已形成完全破壞了這一段落的二襯結(jié)構(gòu)，某些部位還有發(fā)生混凝土不緊密及空洞等情況，破壞程度達(dá)到了一級，對結(jié)構(gòu)的安全情況造成了極大的威脅。為了對工程施工質(zhì)量及安全情況提供保障，對此需要返工處理該段落的施工，具體措施如下：

（1）對該段落進(jìn)行加固處理。對于二襯全部破壞的部分需要先實(shí)施加固處理，避免鑿除時(shí)結(jié)構(gòu)失去平衡。提供臨時(shí)護(hù)拱對二襯下部進(jìn)行支撐，依據(jù)具體情況選取長度及間距合適的鋼拱架進(jìn)行拱架間的連接，采用木楔支撐臨時(shí)鋼拱架和二襯混凝土間的空余部分[4]。

（2）對該段落實(shí)施導(dǎo)管注漿加固。采用小導(dǎo)管進(jìn)行操作，小導(dǎo)管要將二襯打穿，采用?50、長6米的小導(dǎo)管，布置為間距為1×1米縱向環(huán)向，形狀為梅花形。選用水灰比為0.8/1的水泥漿材料，注漿壓力介于0.55-1.0MPa。注漿方式為從下往上，注漿及鉆孔都進(jìn)行間隔，注漿結(jié)束以單孔設(shè)計(jì)注漿量為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)設(shè)計(jì)單孔注漿量為滿足要求時(shí)，注漿結(jié)束應(yīng)以注漿壓力維持三分鐘為標(biāo)準(zhǔn)，為注漿擴(kuò)散協(xié)調(diào)度提供保障。端頭位置注漿要傾斜于無注漿的部位，結(jié)合漿液的擴(kuò)散情況對鄰近先前襯砌部位的圍巖進(jìn)行適當(dāng)加固，避免因?yàn)殚_挖造成應(yīng)力過度集中，對未拆除襯砌造成影響和破壞，加大開裂度。

（3）對內(nèi)部存在的積水進(jìn)行牽引排出。襯砌施工前需要鉆?50泄水孔，鉆孔位置為中隔頂 Y行下部以上 45-50厘米處，泄水孔要對應(yīng)環(huán)向排水管，孔深為1.4-2.0米，在內(nèi)部進(jìn)行?50帶孔PVC管的安裝，有效排出中隔墻頂?shù)姆e水。

（4）偏壓堆載。由于該段落的偏壓較大，為了避免在返工時(shí)對右洞襯砌的穩(wěn)定程度造成影響，在對襯砌進(jìn)行更換前，可采用沙袋對該段落的中隔墻部位進(jìn)行反壓。

（5）人工鑿除二襯混凝土。返工時(shí)即對該部分進(jìn)行處理，鑿除縱向長度最大不超過2.5米。先鑿除關(guān)鍵部位，在此過程中盡量降低震動幅度，使圍巖擾動次數(shù)減少，禁止實(shí)施爆破。從偏壓較弱的一側(cè)進(jìn)行襯砌的更換，再逐步擴(kuò)展至偏壓較強(qiáng)一側(cè)，開挖的偏壓部位不得高于2.0米，避免開挖不合理對平衡度造成影響，進(jìn)而破壞另一側(cè)的二襯[5]。另外在此過程中還要對各項(xiàng)情況及量測工作進(jìn)行密切監(jiān)視。

（6）重建二襯。對原二襯進(jìn)行拆除時(shí)，要加固和修復(fù)已損壞的初支，對防水板進(jìn)行重新鋪設(shè)，再對鋼格柵進(jìn)行安裝加工將鋼格柵拱腳連接于襯砌邊墻處，二襯選用防水混凝土C30，澆注時(shí)要完全振搗，確?；炷撩軐?shí)度。

（7）接縫處理。二襯混凝土的縫隙要進(jìn)行特殊處理，可對HUANYU-SJ等混凝土界面劑進(jìn)行選取，涂刷，一對新老混凝土的粘結(jié)性能進(jìn)行改善，使混凝土整體性得到提高，尤其需要關(guān)注的是禁止施工縫處縱向鋼筋的斷裂。

2.2 制定加固方案

（1）裂縫處理。實(shí)施刻槽操作，位置為裂縫處，深度依據(jù)裂縫深度進(jìn)行考慮，0.2mm以下實(shí)施裂縫封閉處理，0.2mm以上實(shí)施環(huán)氧樹脂膠處理，結(jié)束后選用聚合物水泥砂漿抹平裂縫處，使裂縫襯砌粘結(jié)融為一體，抑制裂縫進(jìn)一步擴(kuò)展。

（2）注漿加固。采用注漿方式對襯砌和圍巖間密實(shí)不夠及空洞處進(jìn)行填充，促使地層的抗力作用得到充分發(fā)揮。水泥漿的注漿水灰比為1/1，排氣孔及注漿孔的位置為空洞縱向兩側(cè)，操作時(shí)控制好注漿壓力[6]。

3 結(jié)束語

綜上所述，對偏壓連拱隧道二襯混凝土裂縫成因進(jìn)行詳細(xì)分析，可對裂縫的危害程度進(jìn)行判斷，依據(jù)實(shí)際情況制定有針對性的處理措施，進(jìn)而避免裂縫對隧道結(jié)構(gòu)造成的破壞。