隧道工程襯砌及病害處治探析

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摘要：近年來(lái)，我國(guó)隧道工程迅速發(fā)展起來(lái)，新技術(shù)、新工藝和新材料研究與應(yīng)用也層出不窮，設(shè)計(jì)施工技術(shù)已接近了國(guó)際先進(jìn)水平，復(fù)雜水文、地質(zhì)和各種條件下的隧道施工技術(shù)也在日益成熟。鑒于此，本文對(duì)隧道工程襯砌及病害處治作了詳細(xì)的研究。

關(guān)鍵詞：隧道工程；襯砌；病害處治

1隧道概述

1.1隧道分類

①按長(zhǎng)度分為：特長(zhǎng)隧道L>3000m、長(zhǎng)隧道1000<L≤3000m、中隧道500<L≤1000m、短隧道L≤500m。②按埋置深度：深、淺埋分界標(biāo)準(zhǔn)：Hp=（2～2.5）Hq≈2.5H（Ⅳ～Ⅵ），H為開挖隧道斷面高。③按隧道上層界質(zhì)不同分為：山嶺隧道、水下隧道（河底隧道、海底隧道）、地下隧道（地鐵、下穿式地道、部分軌道交通等）。④按結(jié)構(gòu)分為：普通單洞隧道、左右雙向分離式隧道、聯(lián)體隧道、雙層隧道（單洞分上下層）。

1.2隧道圍巖分級(jí)

根據(jù)隧道工程的地質(zhì)、圍巖的整體性、種類、強(qiáng)度及水文狀況，共分為六級(jí)，級(jí)別越高，巖質(zhì)越差（2000年以前為類別，類別越高，巖質(zhì)越好）。Ⅰ、Ⅱ級(jí)為堅(jiān)石，整體性很好，其二次混凝土襯砌基本上是裝飾性襯砌，但也有強(qiáng)制性要求，厚度≥20cm；Ⅲ級(jí)為次堅(jiān)石；Ⅳ、Ⅴ級(jí)分別為弱風(fēng)化石、強(qiáng)風(fēng)化石，需在初期支護(hù)上增設(shè)型鋼等結(jié)構(gòu)進(jìn)行加強(qiáng)防護(hù)；Ⅵ級(jí)為風(fēng)化顆粒碎碴及土質(zhì)，一般在進(jìn)出洞口段和大斷層夾層中，其進(jìn)洞需增加土層加固措施，如超前管棚、地表注漿加固等措施。

1.3隧道工程常見病害原因

（1）混凝土施工中滲漏水通道。

①在隧道混凝土施工中，由于沒有嚴(yán)格控制混凝土調(diào)配比例會(huì)導(dǎo)致水灰比過大，也容易導(dǎo)致毛細(xì)型滲水，也就是說水分過多混凝土材料在使用中不利于攔截滲水。②在隧道混凝土施工中如果材料不利于拌合，那么泥漿材料將無(wú)法縫隙粘結(jié)，進(jìn)而導(dǎo)致出現(xiàn)各種形狀縫隙，也會(huì)導(dǎo)致滲水病害。③在隧道混凝土施工中，混凝土材料拌合會(huì)存在雜物，混凝土澆筑完后雜物腐蝕形成空隙也會(huì)導(dǎo)致混凝土縫隙和滲漏，因此這也是隧道滲水的一個(gè)原因。④在隧道混凝土施工中沒對(duì)“三縫”進(jìn)行密封處理，就會(huì)導(dǎo)致縫隙漏水，如果對(duì)混凝土隧道縫隙不能進(jìn)行填補(bǔ)和預(yù)防，就會(huì)導(dǎo)致隧道工程的滲漏。⑤在隧道工程混凝土施工中，有關(guān)部門防水板安裝并不合理，沒達(dá)到相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)也會(huì)導(dǎo)致接縫破損，進(jìn)而導(dǎo)致排水管滲漏，出現(xiàn)滲水現(xiàn)象。

（2）隧道襯砌結(jié)構(gòu)破損。

隧道結(jié)構(gòu)破損也是導(dǎo)致滲水的原因，因此在隧道施工中，相關(guān)部門要加強(qiáng)對(duì)結(jié)構(gòu)問題的預(yù)防與控制。一般來(lái)說，隧道工程結(jié)構(gòu)破損原因有地質(zhì)因素、設(shè)計(jì)因素及施工因素。其中反映在施工施工中的問題是比較普遍的，如強(qiáng)度不足、厚度不夠、模板變形及澆筑時(shí)機(jī)不合適等，但地質(zhì)原因在襯砌結(jié)構(gòu)破損中起主要作用，尤其是地基不均勻沉陷和山體滑移錯(cuò)動(dòng)。

2隧道復(fù)合襯砌

2.1初期支護(hù)

軟弱圍巖段施工必須堅(jiān)持“先支護(hù)、后開挖、短進(jìn)尺、弱爆破、早封閉、勤量測(cè)”的施工原則，初支緊跟掌子面；Ⅳ～Ⅵ圍巖初支必須保證盡早封閉成環(huán)。初期支護(hù)以錨噴混凝土支護(hù)為主，輔以型鋼、隔柵支架、小導(dǎo)管注漿等加固軟弱圍巖段（Ⅳ級(jí)以下圍巖）的支護(hù)體系，保障后續(xù)工程的施工安全。①按設(shè)計(jì)布打錨桿（Ⅳ級(jí)以下先初噴混凝土后，再打錨桿），掛網(wǎng)噴射混凝土。②按設(shè)計(jì)布設(shè)型鋼或鋼筋隔柵支架，分部支護(hù)必須做好連接件及鎖腳錨桿，鎖腳錨桿一般采用2根以上準(zhǔn)25中空錨桿且桿長(zhǎng)大于3.5m的進(jìn)行鎖定，使鋼架安全穩(wěn)固。③復(fù)噴射混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，且將型鋼或隔柵完全置于噴射混凝土中，形成初期支護(hù)的整體結(jié)構(gòu)。噴射混凝土2h后必須采取正常的噴水養(yǎng)護(hù)，時(shí)間不小于7d。④初支量測(cè)設(shè)置：必測(cè)項(xiàng)目為拱頂下沉和周邊位移，按規(guī)范觀測(cè)，繪制量測(cè)曲線，待穩(wěn)定后，可進(jìn)入二次襯砌混凝土的施工。⑤初支檢測(cè)項(xiàng)目：錨桿長(zhǎng)度、數(shù)量、抗拔力、鋼架垂直度、連接件及縱向間距、噴射混凝土厚度、強(qiáng)度等。⑥提高噴混凝土的實(shí)體質(zhì)量，改正操作程序和采取相應(yīng)的技術(shù)措施，提高噴混凝土的密實(shí)度，如接長(zhǎng)噴射頭、噴管，減少回彈，降低造價(jià)。

2.2永久性支護(hù)

永久性支護(hù)的前提條件必須在初期支護(hù)沉降、收斂穩(wěn)定后方可進(jìn)行進(jìn)行施工。①掛設(shè)防水卷材，要求牢固密貼噴射混凝土面，防水卷材采用真空粘貼，充氣檢驗(yàn)，形成整體防水體系。②臺(tái)車就位，通過進(jìn)料口檢查各部位襯砌厚度，合格后臺(tái)車固定，如不合格，退臺(tái)車整改，整改后復(fù)位待澆灌混凝土。③泵送混凝土由于工作條件的要求，混凝土的水灰比較大，在保證泵送混凝土不堵管的前提下，適當(dāng)降低水灰比，以減小混凝土收縮變形量。④模注混凝土利用臺(tái)車進(jìn)料口，必須兩側(cè)對(duì)稱灌注混凝土，不能產(chǎn)生過大高差而形成偏載，防止不對(duì)稱偏載對(duì)臺(tái)車不均勻受力而產(chǎn)生位移。⑤拱部混凝土澆筑時(shí)，壓注混凝土滿后仍需繼續(xù)持壓10min，盡可能使拱部不脫空或減輕脫空現(xiàn)象，并預(yù)留3個(gè)注漿孔（9m臺(tái)車，注漿孔位1.5m、4.5m、7.5m處分布）。⑥模板臺(tái)車長(zhǎng)度應(yīng)該控制在9m過長(zhǎng)混凝土收縮裂紋增多，過短對(duì)施工不利，接縫多處治不利。⑦二次襯砌完成后，應(yīng)使用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)二次襯砌厚度、脫空情況選擇5條線進(jìn)行檢測(cè)，兩拱腰和拱頂必須檢測(cè)，另隨機(jī)抽檢2條和每200m且每種二次襯砌斷面形式沿拱圈環(huán)向抽檢不少于一個(gè)斷面。

3隧道二襯混凝土表面裂縫及處治方案

3.1裂縫產(chǎn)生的原因

混凝土在硬化過程受溫度影響產(chǎn)生收縮和膨脹，其收縮和膨脹受圍巖開挖面糙度的制約，而產(chǎn)生表面收縮裂縫。

3.2處治方案

以裂縫封閉為主，構(gòu)造裂縫以增補(bǔ)強(qiáng)度、鋼度為主。①收縮裂縫：根據(jù)隧道養(yǎng)護(hù)規(guī)范規(guī)定，大于3mm寬度的裂縫必須修補(bǔ)，3～5mm裂縫采用10cm寬碳纖維布粘貼；大于5mm的裂縫切成V型槽，壓注環(huán)氧樹脂漿液處治。②構(gòu)造裂縫：不論裂縫寬度大小，構(gòu)造裂縫必錯(cuò)臺(tái)，系受力不均所致，必須補(bǔ)強(qiáng)。

4隧道二襯混凝土厚度不足、脫空處治方案

4.1二襯拱頂脫空

一般脫空均應(yīng)在澆灌混凝土前預(yù)留注漿孔（或重鉆注漿孔）壓注水泥漿灌滿即可。

4.2隧道二襯混凝土厚度不足

①Ⅰ、Ⅱ級(jí)圍巖：混凝土二襯主要是起安全儲(chǔ)備的功能，其襯砌厚度達(dá)到設(shè)計(jì)的2/3厚且不少于20cm，可暫不作加固處理，但不能評(píng)優(yōu)。②其他級(jí)別圍巖，混凝土二襯起到承重圍巖壓力的作用，必須進(jìn)行加固處理。二襯厚度不足（但不脫空）主要原因是嚴(yán)重欠挖，圍巖開挖面侵入襯砌斷面造成二襯厚度不足，根據(jù)檢測(cè)資料，可按下列方法補(bǔ)強(qiáng)治理：a.二襯檢測(cè)厚度大于2/3設(shè)計(jì)厚度，采用外部加固拱厚。b.二襯檢測(cè)厚度小于2/3設(shè)計(jì)厚度，采用鑿除混凝土及圍巖，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)后，再重新立模壓注混凝土。c.二襯內(nèi)夾雜防水卷材：其治理方案：鑿除混凝土20cm以上，植筋膠植準(zhǔn)20鋼筋（長(zhǎng)50cm、孔深25cm、間距50cm），混凝土槽周邊鑿除順直也進(jìn)行植筋膠植準(zhǔn)20鋼筋（長(zhǎng)80cm、孔深25cm、間距50cm），使后噴混凝土與原襯砌良好結(jié)合，噴射混凝土20cm后，表面打磨裝飾涂料。上述處治方案是基于該段圍巖為Ⅱ級(jí)，襯砌起安全儲(chǔ)備作用，且無(wú)任何滲漏水現(xiàn)象，如有滲水，噴射混凝土中應(yīng)增添防水材料。

5結(jié)束語(yǔ)

公路隧道在運(yùn)營(yíng)過程中，襯砌會(huì)不同程度的出現(xiàn)開裂、滲水、混凝土剝落等現(xiàn)象，直接威脅運(yùn)營(yíng)安全，因此研究隧道二次襯砌病害及處治措施具有重要的工程意義。

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作者：劉世元 單位：中星路橋工程有限公司