高速隧道襯砌裂縫病害分析及整治技術(shù)研究

劉云云

中鐵十七局集團(tuán)第二工程有限公司 陜西西安 7 10000

1 高速隧道襯砌裂縫病害分析

大量隧道的建設(shè)和投入運(yùn)營(yíng)，隧道襯砌的病害也隨之出現(xiàn)，其中襯砌裂縫是最常見的一種病害。襯砌裂縫的發(fā)展可能會(huì)帶來(lái)滲水、掉塊、掉拱等病害，進(jìn)而對(duì)行人和車輛的安全產(chǎn)生威脅，影響公路的正常運(yùn)營(yíng)。為了對(duì)隧道進(jìn)行綜合整治，對(duì)襯砌裂縫的形成原因、分布狀況和處治措施進(jìn)行研究顯得非常重要。因此，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)某高速公路中所涉及到的一些隧道出現(xiàn)的襯砌裂縫進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其所存在的裂縫類型主要有環(huán)向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫，在這當(dāng)中，所選取的隧道中環(huán)向裂縫分布較多，所占比例較大；并且隧道均有不同程度的縱向裂縫存在；有少量斜向裂縫[1]。通過(guò)對(duì)裂縫產(chǎn)生的病害原因進(jìn)行分析，總結(jié)如下：

1.1 設(shè)計(jì)方面

該高速公路隧道設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)年代較早，使用JTJ026—90公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范，同地區(qū)、同類型隧道的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)偏少。該高速公路隧道由于地質(zhì)條件較差，圍巖壓力較大。初期支護(hù)施作后變形較大，從而導(dǎo)致二次襯承受了較大的圍巖壓力，而且大部分二次襯砌用的是素混凝土，襯砌安全儲(chǔ)備不夠，隧道運(yùn)營(yíng)后出現(xiàn)了較多、較嚴(yán)重的裂縫。當(dāng)時(shí)設(shè)計(jì)中采用JTJ026—90規(guī)范，與目前設(shè)計(jì)規(guī)范相比，設(shè)計(jì)中有以下幾方面的不足：①中空錨桿長(zhǎng)度較短；②鋼筋格柵拱架用的多，工字鋼型鋼拱架用的少。格柵高度偏小，圍巖較好一點(diǎn)時(shí)還不使用鋼筋網(wǎng)；③初期支護(hù)噴射混凝土厚度偏小，強(qiáng)度較低；④預(yù)留變形量沉落量偏大；⑤二次模注混凝土襯砌為素混凝土，強(qiáng)度較低，且厚度偏??；⑥隧道設(shè)計(jì)時(shí)永久荷載未考慮地下水的作用。

1.2 施工方面

隧道施工中，沒有重視監(jiān)控量測(cè)工作，對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)和資料未及時(shí)進(jìn)行分析整理與反饋，從而未能指導(dǎo)設(shè)計(jì)和施工。在隧道施工過(guò)程中沒有充分利用圍巖、初期支護(hù)及二次襯砌三者之間的關(guān)系，施工時(shí)引起的變形縫、接槎縫是導(dǎo)致裂縫出現(xiàn)的重要因素。在施工過(guò)程中還存在如下問(wèn)題：①二次襯砌模筑混凝土施工工藝有缺陷，豎向分塊或堵頭模板設(shè)置不當(dāng)，大體積混凝土澆筑中分層連續(xù)澆筑做的不好；②預(yù)留拱部下沉量設(shè)置不當(dāng)，邊墻基礎(chǔ)的虛碴未及時(shí)清理；③過(guò)早拆模，混凝土強(qiáng)度還未達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%，就去掉支撐和模板；④混凝土澆筑施工中有中斷現(xiàn)象，且中斷時(shí)間超過(guò)初凝時(shí)間，繼續(xù)澆時(shí)，原有混凝土表面處理不當(dāng)[2]。

1.3 環(huán)境方面

（1）溫差影響。該高速某段溫差較大，冬季特別冷，溫度非常低，氣溫突然下降時(shí)，封閉環(huán)狀襯砌結(jié)構(gòu)表面溫度下降很快，而襯砌內(nèi)側(cè)與圍巖密貼，溫度基本保持穩(wěn)定，且變形受到圍巖約束，內(nèi)外側(cè)劇烈的溫度差使襯砌結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較大的拉應(yīng)力，導(dǎo)致襯砌混凝土開裂。

（2）地下水影響。這幾坐隧道均有滲水痕跡，但是舊公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范中隧道的永久荷載沒有考慮水的影響，水壓力對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)的作用是很大的。如果地下水不能排出，地下水將作用于支護(hù)結(jié)構(gòu)，使得襯砌側(cè)向壓力加大，導(dǎo)致隧道從拱部到邊墻出現(xiàn)水平裂縫以及環(huán)狀開裂。除此之外，地下水還會(huì)使初期支護(hù)中的格柵鋼筋銹蝕，降低初期支護(hù)承載能力，從而加速二次襯砌裂縫等病害的發(fā)生和發(fā)展[3]。

2 整治技術(shù)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況、以往經(jīng)驗(yàn)和施工隊(duì)伍的習(xí)慣，采用如下整治技術(shù)：

2.1 不漏水的斜向、環(huán)向裂縫

對(duì)于不漏水的斜向、環(huán)向裂縫主要采用“鑿槽填充”法來(lái)整治：沿裂縫鑿一深、寬為5cm×5cm的槽，并清槽；向槽內(nèi)填充4cm厚的高強(qiáng)度膨脹砂漿（配合比為水泥:細(xì)骨料:膨脹料UEA:速凝劑=1:1.2:1.2:0.6）；用配色砂漿（配合比為普通水泥:細(xì)骨料:白水泥:水=1.8:4.0:1.0:1.1）抹平剩余1cm厚的槽面。

2.2 有滲漏水的環(huán)向及斜向裂縫

對(duì)于有滲漏水的環(huán)向及斜向裂縫主要采用“鑿槽+導(dǎo)流+填充”法來(lái)整治，即沿裂縫走向?qū)⑺蛄芽p最低點(diǎn)處的接縫排水管中，鑿槽與透水管連通，槽內(nèi)用半片φ50PVC導(dǎo)流管進(jìn)行引排水處理，然后做填充與抹面：沿裂縫鑿一深、寬為5cm×8cm的槽，再在該槽內(nèi)中間部位繼續(xù)鑿一深、寬為3cm×5cm的導(dǎo)流槽，并清槽；在導(dǎo)流槽內(nèi)安設(shè)半片φ50PVC管，用雙液漿（水泥漿∶水玻璃液=1:1）封口抹平，并用單面塑料膠帶貼封，然后填充2cm厚的高強(qiáng)度膨脹砂漿，接著再用單面塑料膠帶貼封，在貼封膠帶上再填充2cm厚的高強(qiáng)度膨脹砂漿，最后用配色砂漿抹平剩余1cm厚的槽面。

2.3 縱向裂縫

對(duì)于縱向裂縫，不論是有水還是沒有水，都采用壓漿封堵的辦法進(jìn)行處理，以保證隧道襯砌結(jié)構(gòu)的安全。具體做法是：沿裂縫鑿一深、寬為8cm×8cm的槽，并清槽；往槽內(nèi)填充7cm厚的高強(qiáng)膨脹砂漿，填充中沿槽每隔60cm預(yù)埋一個(gè)“6”型的注漿尖嘴（注漿尖嘴長(zhǎng)為8cm），注漿嘴須頂在鑿槽底部，以確保下一步的注漿效果；高強(qiáng)膨脹砂漿凝固后向注漿尖嘴里注入事先調(diào)配好的漿液（環(huán)氧樹脂∶二丁脂∶乙二氨∶滑石粉=1:1.2:0.7:0.8），直到注滿為止；注漿完畢，用配色砂漿抹平剩余1cm厚的槽面。對(duì)于局部縱向裂縫較多的地方，采用打設(shè)錨桿進(jìn)行加強(qiáng)處理。

3 結(jié)語(yǔ)

在隧道施工與運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，因受到設(shè)計(jì)方案、施工操作不規(guī)范、初期支護(hù)中錨桿效果不佳、襯砌周圍巖層結(jié)構(gòu)變化、環(huán)境溫差、地下水等多種因素的作用，容易導(dǎo)致襯砌結(jié)構(gòu)受力發(fā)生變化，當(dāng)襯砌結(jié)構(gòu)的拉應(yīng)力大于極限應(yīng)力時(shí)，襯砌表面就會(huì)出現(xiàn)裂縫。對(duì)于運(yùn)營(yíng)隧道，要做好日常維護(hù)保養(yǎng)，加強(qiáng)裂縫觀測(cè)，及時(shí)掌握裂縫發(fā)展變化趨勢(shì)與規(guī)律，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處治，以確保隧道結(jié)構(gòu)安全和行車安全。