隧道襯砌裂縫特征及治理

1、<p>　　隧道襯砌裂縫特征及治理</p><p>　　【摘要】：襯砌開(kāi)裂是公路隧道襯砌病害最常見(jiàn)的一種形式,本文從外力、施工、設(shè)計(jì)等方面系統(tǒng)分析了公路隧道襯砌裂縫產(chǎn)生的原因,總結(jié)了隧道襯砌加固的常用方法的適應(yīng)性,并將本文成果應(yīng)用于實(shí)際工程中,對(duì)類(lèi)似工程具有一定的借鑒作用。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：襯砌裂縫；裂縫成因；治理措施 </p><p>　　

2、中圖分類(lèi)號(hào)： U45 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： </p><p><b>　　一 前言 </b></p><p>　　杭千高速公路是連接“三江兩湖”，實(shí)施“旅游西進(jìn)”的先導(dǎo)性工程，是構(gòu)筑杭州“一小時(shí)半交通圈”，推進(jìn)東西部經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展的基礎(chǔ)性工程，也是杭州地區(qū)歷史上線路最長(zhǎng)、投資最大、等級(jí)最高、受益面最廣的高速公路項(xiàng)目。同時(shí)，杭千高速公路作為浙江省公路水路交通建

3、設(shè)規(guī)劃中公路網(wǎng)主骨架杭新景高速公路的重要組成部分，是連通杭州與金華、衢州、江西以及皖南等地區(qū)的重要通道，也是接軌上海、融入長(zhǎng)三角、打造金南翼的戰(zhàn)略性工程。受浙杭千高速公路發(fā)展有限公司的委托，我公司承擔(dān)杭新景高速公路（千島湖支線）隧道工程竣工驗(yàn)收外觀檢查任務(wù)。我公司派員于2012年10月29日進(jìn)場(chǎng)檢查，11月11日結(jié)束，歷時(shí)12天完成外業(yè)檢查工作。 </p><p>　　二 隧道襯砌裂縫現(xiàn)象調(diào)查 </p>

4、;<p>　　本次檢查隧道共8座，其中長(zhǎng)隧道1座、中隧道3座、短隧道4座,10950米。通過(guò)檢測(cè)結(jié)果分析，整個(gè)隧道發(fā)生開(kāi)裂的部位達(dá)320余處，發(fā)生剝落40處，滲水52余處，通過(guò) 調(diào) 查 可以得到以下一些規(guī)律: </p><p>　　2.1 隧道襯砌沿中隔墻施工縫出現(xiàn)環(huán)向裂縫；中隔墻沿施工縫出現(xiàn)豎向裂縫，由于中隔墻的單元長(zhǎng)為8m，襯砌的單元長(zhǎng)為10m，兩者變形不協(xié)調(diào)，致使中隔墻開(kāi)裂將襯砌拉裂，裂縫沿環(huán)

5、向延伸長(zhǎng)度不一；隧道襯砌在拱肩兩側(cè)沿縱向出現(xiàn)較長(zhǎng)裂縫，裂縫遍布隧道全長(zhǎng)，有的裂縫從襯砌外部向襯砌內(nèi)層傾斜延伸。 </p><p>　　2.2 襯砌開(kāi)裂在初襯和二襯上都有表現(xiàn)，其中以二襯最為嚴(yán)重。襯砌裂縫的分布以下行線左側(cè)最多，其次是上行線左側(cè)，再者是下行線右側(cè)。襯砌裂縫的分布具有集中成段性。下左側(cè)主要集中于K10+300―K10+585、K21+765―K21+885段。裂縫產(chǎn)生的位置在上下行線之間、下行線的左側(cè)

6、與右側(cè)之間有對(duì)應(yīng)性，反映了裂縫產(chǎn)生機(jī)制的統(tǒng)一性。 </p><p>　　2.3 隧道 的 裂 縫大多出現(xiàn)在隧道建成的早期，有的甚至在隧道修建的過(guò)程就出現(xiàn)了大量的裂縫，而在建后5年出現(xiàn)的機(jī)率較少。隧 道 裂縫的形成和開(kāi)展是一個(gè)時(shí)間過(guò)程。隧道裂縫一般開(kāi)始都是少而分散，隨著時(shí)間的推移逐漸惡化。這表明隧道裂縫的形成和發(fā)展與周?chē)膰鷰r變形、松弛、剝落有關(guān)，裂縫的形成和開(kāi)展以及閉合都是隨時(shí)間而不斷發(fā)展變化的。 </p&

7、gt;<p>　　照片1縱向裂縫照片2 施工縫 </p><p>　　2.4縱向裂縫，沿隧道縱軸展開(kāi)，基本呈水平狀。主要有以下幾種展布狀態(tài):平直(基本成一直線)、起伏(基本直線，細(xì)部有彎曲起伏)、弧形(呈弧形彎曲)與分叉。環(huán)向裂縫，垂直于隧道軸線沿隧道襯砌環(huán)向展開(kāi)，展布狀態(tài)同縱向裂縫。本次調(diào)查中大部分的裂縫形狀是弧形，部分屬于起伏形。斜向裂縫，與隧道縱軸以及隧道橫截面均有一定角度，展布狀態(tài)同縱向裂縫

8、。 </p><p>　　2.5 裂縫按錯(cuò)動(dòng)方式可分為單向錯(cuò)動(dòng)、兩向錯(cuò)動(dòng)和三向錯(cuò)動(dòng)。單向錯(cuò)動(dòng)的裂縫數(shù)量最多，表現(xiàn)為張開(kāi)。兩向錯(cuò)動(dòng)的裂縫次之，表現(xiàn)為張開(kāi)兼剪切錯(cuò)動(dòng)。三向錯(cuò)動(dòng)的裂縫較少。裂縫的錯(cuò)動(dòng)量大小不等，以0．1～l mm居多，其次為1～2 mm，最大錯(cuò)動(dòng)量6―8 mm。多數(shù)裂縫下寬上窄，直至尖滅。 </p><p><b>　　三 裂縫原因分析 </b></p

9、><p>　　結(jié)合工程地質(zhì)條件、施工狀況分析以及襯砌裂縫的基本形態(tài)表述，從力學(xué)性質(zhì)上分析襯砌裂縫可分為三類(lèi): 3.1剪切裂縫。主要為拱腰處襯砌混凝土受剪切應(yīng)力作用而開(kāi)裂，甚至出現(xiàn)錯(cuò)位，呈縱向、斜線或x型交叉分布。剪切裂縫主要是由于偏壓、圍巖的承壓力不足、縱向沉降差和其它施工因素引起的。 3.2拉裂縫。由于隧道襯砌混凝土的干縮、熱脹冷縮和襯砌外側(cè)圍巖阻礙了襯砌的自由脹縮，在襯砌內(nèi)部產(chǎn)生溫度應(yīng)力?；炷量估瓘?qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于抗

10、壓強(qiáng)度，故常能抵抗升溫時(shí)產(chǎn)生的壓應(yīng)力，而難以抵抗降溫時(shí)產(chǎn)生的拉應(yīng)力。一般混凝土所能承受的降溫只有7一l0℃，都可能在隧道襯砌內(nèi)產(chǎn)生環(huán)向和縱向裂縫。這些裂縫不僅影響隧道襯砌的受力，而且是隧道滲漏水的通道。 3.3 彎曲受壓開(kāi)裂：主要為拱頂處襯砌混凝土受壓開(kāi)裂。由于襯砌兩側(cè)受壓，拱頂上升，襯砌內(nèi)側(cè)受壓產(chǎn)生劈裂，外側(cè)受拉產(chǎn)生“V”字形拉裂縫，當(dāng)兩者進(jìn)一步發(fā)展時(shí)產(chǎn)生貫通裂縫，使裂面處于不穩(wěn)定狀態(tài)。 </p><p>　　

11、3.4 施工縫(接茬縫)與施工過(guò)程中不連續(xù)有很大關(guān)系。由于停電、機(jī)械故障等原因迫使混凝土澆筑中斷時(shí)間超過(guò)混凝土的初凝時(shí)間,繼續(xù)澆筑混凝土?xí)r,原有的混凝土基礎(chǔ)表面沒(méi)有進(jìn)行鑿毛處理,或者鑿毛后沒(méi)有用水沖洗干凈,也沒(méi)有鋪水泥砂漿墊層,就在原混凝土表面澆筑混凝土,致使新舊混凝土接茬間出現(xiàn)裂縫。 </p><p>　　四 混凝土裂縫的整治 </p><p>　　根據(jù)二次襯砌裂縫情況，對(duì)已穩(wěn)定的裂縫進(jìn)

12、行修補(bǔ)，共分為三種情況：（1）裂縫寬度小于0.3mm的，主要以對(duì)其表面進(jìn)行封閉，觀察為主；（2）裂縫寬度為0.3mm―0.5mm的，進(jìn)行低壓注射修補(bǔ)；（3）裂縫產(chǎn)生特性、所處段圍巖等情況，必要時(shí)在其表面貼碳纖維。 </p><p>　　4.1細(xì)微裂縫隧道襯砌混凝土表面常出現(xiàn)一些沒(méi)有擴(kuò)展性的細(xì)微裂縫，這種裂縫是穩(wěn)定的，一般可自愈，不會(huì)影響結(jié)構(gòu)的使用和耐久性。從美觀考慮，可先清洗干凈裂縫表面，然后涂刷環(huán)氧樹(shù)脂漿液二至

13、三遍，最后用刮抹料、調(diào)色料處理混凝土表面，使其顏色與周?chē)r砌混凝土顏色一致。環(huán)氧樹(shù)脂漿液配比，環(huán)氧樹(shù)脂：501稀釋劑：二甲苯：乙二胺＝1：0．2：0．35：0．08。刮抹料配比，水泥：細(xì)砂：水＝1：2：0．35。調(diào)色料配比，水泥：白水泥：107膠＝5；3：1。施工時(shí)應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)確定。4．2 貫通性裂縫貫通性裂縫的危害較大，必須采取有效的治理方法。沿裂縫方向鑿成寬5cm、深3cm的V形槽，在槽內(nèi)騎縫每隔0．5m鉆一孔，孔深為襯砌厚度的1/2或

14、2/3，一般不少于15cm，并不得穿透襯砌以防跑漿。用清水沖洗干凈槽內(nèi)的雜物及粉塵，在孔內(nèi)插入￠10的壓漿管，利用環(huán)氧樹(shù)脂水泥砂漿錨固，用灰刀將砂漿壓實(shí)抹光。環(huán)氧樹(shù)脂砂漿配比，環(huán)氧樹(shù)脂：水泥：細(xì)砂：乙二胺：二丁酯＝1：1．6：3．2：0．1：0．12，其中乙二胺是固化劑，二丁酯是稀釋劑。待環(huán)氧樹(shù)脂砂漿有一定的強(qiáng)度后，以0．15MPa～0．2MPa壓力壓入水泥－水玻璃漿液或環(huán)氧樹(shù)</p><p>　　細(xì)微裂縫1、對(duì)

15、小于0.3mm的裂縫，首先用絲刷子將混凝土表面打毛，清除表面附著物；然后用環(huán)氧樹(shù)脂漿充填混凝土表面，利用裂縫毛細(xì)作用吸收修補(bǔ)膠液，封閉裂縫；再用修補(bǔ)材料涂覆表面直至與原結(jié)構(gòu)表面平整，最后用刮抹料、調(diào)色料處理混凝土表面,使其顏色與周?chē)r砌混凝土顏色一致。 </p><p>　　4.3 裂縫寬度為0.3mm―0.5mm的，進(jìn)行低壓注射修補(bǔ)。注射劑采用環(huán)氧樹(shù)脂漿采用注射法修補(bǔ)襯砌裂縫，應(yīng)按下列步驟進(jìn)行： </p&

16、gt;<p>　?。?）清理裂縫表面，使用干燥無(wú)油的壓縮空氣清除裂縫內(nèi)部的粉塵、浮渣； </p><p>　?。?）使用封口膠在裂縫兩側(cè)的混凝土表面上每隔一定距離粘接固定一注射筒的底座，并同時(shí)沿裂縫的全長(zhǎng)進(jìn)行封縫； </p><p>　?。?）待封口膠固化后，即可進(jìn)行注膠操作； </p><p>　?。?）利用專用注射器將低粘度的裂縫修補(bǔ)膠液以低注入裂

17、縫腔內(nèi)并保持壓； </p><p>　　（5）待注入裂縫的膠液固化后，撤去注射筒，卸下其底座，必要時(shí)用砂輪平混凝土表面。 </p><p>　?。?）應(yīng)對(duì)其表面進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，最好覆蓋一層塑料薄膜。 </p><p>　　4.4 裂縫寬度大于0.5mm的，先進(jìn)行低壓注射法對(duì)裂縫修補(bǔ)，另外對(duì)于裂縫較寬、（拉性）張開(kāi)、分布密集、組合不利或縱環(huán)交錯(cuò)成環(huán)或襯砌砌產(chǎn)生一定錯(cuò)臺(tái)等嚴(yán)重

18、病害（特別是發(fā)生在地處不利圍巖的配筋混凝土二襯區(qū)域的）地段，應(yīng)在其表面粘貼碳纖維補(bǔ)強(qiáng)。 </p><p>　　A、對(duì)所有寬度≥0.5mm的裂縫首先進(jìn)行注射法修補(bǔ)，以一定的壓力將低粘度、高強(qiáng)工的修補(bǔ)膠液注入裂縫腔內(nèi)。 </p><p>　　B、低壓注射結(jié)束后，待修補(bǔ)膠液達(dá)到強(qiáng)度后，再粘貼碳纖維。 </p><p>　　五 結(jié)束語(yǔ)公路隧道襯砌裂縫的治理是一項(xiàng)綜合性很強(qiáng)的

19、施工技術(shù)，它需要有經(jīng)驗(yàn)的工程師及時(shí)分析施工進(jìn)展與現(xiàn)場(chǎng)施工數(shù)據(jù)，調(diào)整原設(shè)計(jì)方案施工細(xì)節(jié)，以便施工措施更能符合病害實(shí)際情況，從而避免在治理段重新產(chǎn)生新的病害。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]杭千高速公路隧道施工圖完善設(shè)計(jì)[Z]．浙江省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院”，2000． </p><p>　　[2] 浙江