淺析公路隧道襯砌裂縫檢測(cè)和治理對(duì)策

聶記良

摘 要：文章以青海省國道569克圖至大通隧道KDSG6項(xiàng)目老營莊隧道工程為例，通過研究隧道常見的襯砌開裂、滲漏水問題，分析病害的主要原因，提出襯砌裂縫病害的常規(guī)檢測(cè)方法和治理策略，從多維度提供隧道襯砌開裂的解決辦法和實(shí)施步驟，為類似工程提供病害處理提供參考借鑒。

關(guān)鍵詞：公路隧道 襯砌裂縫 襯砌檢測(cè)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長，我國的交通運(yùn)輸體系在經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)著越來越重要的地位，隧道工程建設(shè)在其中發(fā)揮著很大的作用。公路隧道施工方法多源于施工經(jīng)驗(yàn)和工程類比，受技術(shù)發(fā)展水平限制和地下環(huán)境不確定因素的影響，隧道往往出現(xiàn)滲漏水，嚴(yán)重時(shí)襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)開裂，直接關(guān)系到隧道施工質(zhì)量和人員生命財(cái)產(chǎn)安全。襯砌裂縫是一種常見的病害，多是因?yàn)槭┕ぜ夹g(shù)不佳、施工工藝不佳、施工材料不佳和專業(yè)人員操作水平過低造成的。如果能夠采用合適的檢測(cè)方法來判斷病害的影響程度，并尋找科學(xué)的對(duì)策來解決，那么也就能夠找到合適的方法消除隧道工程中存在的缺陷，從而較好地保證公路隧道通車運(yùn)營。

1.工程概況

本文主要通過選取青海省國道569克圖至大通隧道KDSG6項(xiàng)目老營莊隧道二次襯砌來對(duì)其進(jìn)行全面研究。隧道全長1205m，隧道二襯高 8.8m，側(cè)墻的高度為6.4m，隧道埋深在1.8m～45m之間，隧道初期支護(hù)為噴錨和鋼筋網(wǎng)片支護(hù)，二次襯砌為C30模筑混凝土。在建設(shè)的過程中，出現(xiàn)過包括水害、凍害和不良地質(zhì)、未按規(guī)范要求施工等原因使得隧道的襯砌出現(xiàn)開裂和變形的狀況，甚至局部出現(xiàn)剝落或者疏松。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，隧道開裂發(fā)生在個(gè)別節(jié)段的側(cè)墻、頂板。裂縫寬度基本上小于0.2mm，只有小部分裂縫寬度大于0.2mm，整體呈現(xiàn)中間較寬而兩頭較細(xì)且長短不一，少量滲水在混凝土裂縫處形成。

2.原因分析

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)裂縫多出現(xiàn)在隧道的節(jié)段側(cè)墻處，呈現(xiàn)不規(guī)則形狀，據(jù)此分析可以認(rèn)定該問題主要是由于混凝土配合比不合理導(dǎo)致的非受力變形引起的。少量出現(xiàn)在頂部，經(jīng)試驗(yàn)檢測(cè)拱頂有空洞，部分襯砌根本沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求中所要求的相關(guān)厚度，推斷為施工工藝不規(guī)范的同時(shí)，由于整個(gè)隧道工程的矢跨比較小，而圍巖整體埋置深度大都較淺，二次襯砌在垂直的方向上會(huì)面臨較大的圍巖壓力，再加上在設(shè)計(jì)的過程中也沒有考慮到其他加固、抗?jié)B和抗震的措施，在圍巖排水不暢時(shí)，局部水壓力過大應(yīng)力集中，主體結(jié)構(gòu)在運(yùn)行的過程中容易出現(xiàn)裂縫。同時(shí)，發(fā)現(xiàn)在二襯襯砌較厚的位置裂紋多而較薄的裂紋少，據(jù)此對(duì)比分析判定大體積混凝土水化熱產(chǎn)生的溫度應(yīng)力和混凝土收縮應(yīng)力與裂紋的產(chǎn)生有直接影響。

3.裂縫常規(guī)檢測(cè)方法

檢測(cè)方法見表1。

4.隧道裂紋處置對(duì)策

4.1 科學(xué)暢通的排水系統(tǒng)

施工縫處是常見的滲水和漏水的部位，少量裂縫處有滲水出現(xiàn)。因此，在治理前要根據(jù)圍巖內(nèi)水頭實(shí)際情況合理設(shè)置YAS排水半管永久排水，在施工過程中為適應(yīng)整體圍巖表面各種形狀裂縫的要求，避免圍巖泥沙直接進(jìn)入而造成的堵塞，使得地下水被阻擋到隧道外部，而停留在隧道兩側(cè)溝渠內(nèi)的水會(huì)在之后排除出管道外部。

隧道開挖過程中地下水通路被開挖斷面截?cái)鄷r(shí)，隧道排水系統(tǒng)要采取防、堵、截、排相結(jié)合，要在隧道開挖線以外設(shè)置不小于原通路的排水管，連通截?cái)嗟某鋈胨?，必要時(shí)在排水管上鉆孔，管的表面抹上一層專業(yè)的環(huán)氧砂漿，疏導(dǎo)結(jié)合，如圖1。

4.2砼配合比優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高抗?jié)B等級(jí)

提高混凝土抗?jié)B性能，通常是摻用引氣型外加劑，改善孔隙結(jié)構(gòu)，堵塞滲透通道，提高混凝土的密實(shí)度，也就是自密實(shí)混凝土。同時(shí)，混凝土的水灰比不宜過大，一般應(yīng)控制在0.6以下。施工過程中保證混凝土振搗質(zhì)量，主要是采用插入式振搗棒和二襯臺(tái)車上固定的附著式振動(dòng)器相結(jié)合，保證振固密實(shí)，過程中連續(xù)灌注不間斷，減少施工縫，減少防水薄弱環(huán)節(jié)?；炷敛荒苓B續(xù)澆筑時(shí)，在混凝土調(diào)度安排上，要保證混凝土拌合后經(jīng)攪拌站出場(chǎng)到澆筑下層混凝土施工縫的間隔時(shí)間，應(yīng)按以下標(biāo)準(zhǔn)控制：當(dāng)氣溫<25℃，應(yīng)≤3h；氣溫>25℃時(shí)，應(yīng)≤2.5h。拆模后，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)氣溫條件及時(shí)覆蓋和灑水、噴霧養(yǎng)生，避免因砼表面風(fēng)干或養(yǎng)護(hù)不及時(shí)造成收縮烈紋。

4.3 襯砌空洞注漿處置

（1）按要去在拱頂位置每隔3m預(yù)留一道PVC注漿口，注漿口位置應(yīng)突出襯砌內(nèi)緣4cm～6cm，便于與注漿管連接。特殊地段可在施工縫位置設(shè)置環(huán)向可維護(hù)注漿管，確保襯砌背后混凝土澆筑出現(xiàn)空洞時(shí)通過注漿填塞飽滿。

（2）為避免拱背空洞出應(yīng)力突出，結(jié)構(gòu)開裂破壞滲水，在二襯強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后需及時(shí)進(jìn)行拱背注漿，確保初支、防水板及二襯相互密貼。漿液優(yōu)先選擇1：1水泥凈漿，回填時(shí)注漿壓力維持0.1-0.15MPa。

4.4 裂縫處理

4.4.1 材料

裂縫處理材料優(yōu)先建筑用環(huán)氧樹脂膠黏劑，它具有較強(qiáng)的粘結(jié)強(qiáng)度和耐化學(xué)性能，，穩(wěn)定性好、收縮小、機(jī)械強(qiáng)度高。環(huán)氧樹脂的理想配比：

主要材料為環(huán)氧樹脂（膠結(jié)材料）、丙酮（稀釋劑）、乙二胺（固化劑）。調(diào)配比例為100：17：8，采用人工拌合。

（1）>0.2mm且貫穿有滲水的裂縫處理

①對(duì)裂紋進(jìn)行標(biāo)記，將混凝土表面水漬清除干凈，用油性筆勾出裂縫走向與長度。

②通過細(xì)針孔向裂縫灌注水溶性吸水樹脂。

③待裂縫處砼表面干燥后，用銼刀把裂縫鑿深至8mm，寬至5mm，用配制好的環(huán)氧樹脂進(jìn)行封堵，并同時(shí)在裂紋處埋設(shè)注漿咀。注漿嘴間距為20cm～40cm，沿著裂紋方向布置。每條裂縫至少應(yīng)布置2個(gè)注漿咀，即有1個(gè)進(jìn)漿孔和1個(gè)出氣孔，注漿嘴周圍用樹脂封閉密實(shí)。

④待樹脂固化后，應(yīng)進(jìn)行封縫效果檢查。方法為沿縫涂一層肥皂水，堵住出氣孔，從壓漿嘴處向縫中吹氣，若有冒泡現(xiàn)象則封閉效果不好，應(yīng)進(jìn)行修補(bǔ)確保密封。