響沙灣隧道的病害整治

摘 要:響沙灣隧道經24年運營，出現拱頂襯砌混凝土開裂、錯臺、剝落、掉塊，邊墻鼓裂、路基道床翻漿冒泥等病害，為此，拱頂剝落、掉塊采用原襯砌環向鑿槽安裝I16工字鋼，工字鋼縱向間距1米，用錨桿相連加壓灌漿加固，邊墻鼓裂采用砂漿錨桿加固、裂縫采用環氧樹脂封閉等多種治理措施，取得了預期效果。

關鍵詞:鐵路隧道 病害整治 施工

中圖分類號:TU2文獻標識碼:A文章編號:1674-098X(2012)07(b)-0105-02

1 概述

響沙灣隧道穿越響沙灣山嘴，隧道起止里程點為K44+748.4～K45+602.4，進口段為R=500m半徑曲線上，其余位于直線上，線路縱坡為7.2‰～8‰，進、出口地形陡峭，大部分基巖裸露，風化嚴重，因受沙漠侵蝕，隧道山頂風沙較重，山腰基巖裸露，植被較差，地形起伏，沖溝發育。洞身為砂巖及礫石，泥質膠結，少量鈣質膠結，基巖表層風化嚴重，巖性松散。隧道最大埋深90m，地表植被稀疏，隧道于1987年建成通車。

經過24年運營，由于當年隧道施工方法不當和地下水的作用，逐漸出現拱頂剝落掉塊、邊墻起鼓、邊墻開裂等病害。為消除這些病害對行車安全造成的隱患，2012年4月起對隧道進行病害整治。

2 病害概況

在K45+135～K45+145段內拱腰有一條10m長的貫通裂縫，裂縫寬5～30mm，裂縫周邊伴有混凝土剝落現象。在K45+170～K45+200段內有一條30mm長的貫通裂縫，裂縫寬5～80mm，裂縫大致位于拱頂，主要為縱裂縫和斜裂縫交錯分布，該段洞身存在襯砌混凝土開裂、錯臺、剝落、掉塊等現象，特別在K45+190處拱頂裂縫周圍混凝土剝落嚴重剝落處寬達350mm，深80mm，且K45+175處拱腰有滲水現象。

3 病害主要原因

從資料分析，在響沙灣隧道的施工中，將仰拱全部變更為鋪底，沒有變更的詳細資料，鋪底的厚度一般為15cm。隧道通過地區地下水貧乏，其中在K45+268.4右30m的風積沙與基巖接觸帶有水量較少的水泉出露點，水質具有弱硫酸鹽侵蝕性。

從現場分析來看，造成響沙灣隧道這些病害的原因是當年隧道采用了先墻后拱的施工方法，拱墻施工縫結合不好，影響了拱墻整體受力效果，特別是跳馬口做邊墻時后澆馬口段邊墻與拱頂的結合更差，拱墻結合部基本不能承受水平剪力，加上設計時隧道未設仰拱，結構本身就不是太合理，造成邊墻承受較大的側壓力，導致邊墻外移，產生錯臺裂縫。

4 病害整治原則

由于本次本次隧道需要治理的病害主要為混凝土裂縫和剝落、掉塊因此需進行綜合治理，在確保安全，滿足使用要求的前提下盡可能節約投資。

5 病害的整治措施

5.1 襯砌裂縫較寬段落(裂縫寬度大于1cm)

加固的主要措施為:襯砌背后注漿結合I16型工字鋼+R32N自進式中空注漿錨桿+縱向連接鋼筋的聯合方式加固隧道，具體段落為K45+170～K45+200和K45+140～K45+145，共計35m。

5.1.1 襯砌背后注漿

襯砌背后注漿的發放:采用φ24mm鋼花管，間距2.0m×2.0m，長管短交叉布置。首先在襯砌上布置牙漿孔，然后利用鑿巖機鉆壓漿孔，鉆孔深度以深入襯砌背后1～2m為宜。鉆孔完成后，用高壓風清除孔內的粉渣。壓漿材料采用加固型TGRM水泥基特種灌漿材料，漿液水灰比0.4～0.6.壓漿時應按由下向上，兩側對稱，先兩側后中間的順序進行，壓漿壓力控制在0.5MPa以內，以防壓力過大損壞襯砌。

5.1.2 安設型鋼拱架及噴射鋼釬維混凝土

(1)原襯砌向鑿槽安裝I16工字鋼，工字鋼縱向間距1.0m，槽寬和槽深均為22cm，嚴禁鑿槽過深，保證構筑物的安全厚度，預留中空注漿錨桿的位置，每隔每梠鋼架間設置φ22縱向連接筋，環向間距1.0m，在原襯砌上鑿3m×3cm槽安裝連接筋。

(2)錨桿間排距均為:1.5m×1.0m(環向×縱向)，錨桿采用:R32N自進式中空注漿錨桿，長度為4.0mm，梅花型布置;錨桿施工完成后，在規定的時間內，對錨桿作拉拔試驗檢查。在錨桿端頭一側設置I16型工字鋼，錨桿端頭、工字鋼以及縱向連接鋼筋相互焊接，為保證鋼拱架與錨桿的有效焊接，可將鋼拱架翼緣上焊燒一半圓型缺口，增加焊接長度。在鋼拱架和縱向連接筋上焊接φ8mm的短鋼筋，預埋短鋼筋垂直于襯砌表面，每平方米不少于4根，預埋短鋼筋與后續鋼筋網進行有效焊接或牢固綁扎。

(3)中空錨桿注漿漿液采用加固型TGRM水泥基特種灌漿材料。

(4)完成工字鋼與注漿管、錨桿及縱向連接筋的安裝焊接后，噴射C25鋼釬維混凝土，對拉槽密實回填。

(5)對該治理段原襯砌表面鑿毛，為保證噴射混凝土與原襯砌的密貼，鑿毛至露出混凝土粗骨料為至，鑿毛平均厚度不小于20mm。

(6)在混凝土襯砌表面鉆設φ3cm，深10cm的孔，用錨固劑固定鋼筋網掛鉤。

(7)用高壓水沖洗鑿毛面后的混凝土表面，掛鋼筋網，鋼筋網與預埋的φ8mm鋼筋和鋼筋網掛鉤進行焊接。

(8)噴射C25鋼釬維混凝土3～5cm，清理混凝土及表面抹平。

(9)施工完混凝土后檢查隧道界限不得超限。

5.2 襯砌裂縫較窄段落(裂縫寬度小于1cm)

針對襯砌裂縫較窄滲漏水等病害，加固的主要措施為:襯砌背后注漿結合裂縫注漿封堵，然后在混凝土表面粘貼碳纖維布的聯合加固方式加固隧道，具體段落為K45+135～K45+140段，共計5m。

5.2.1 襯砌背后注漿工藝同上

5.2.2 裂縫補修

(1)襯砌小裂縫采用超細型TGRM水泥基特種灌漿材料封堵的方法治理。順裂縫鑿槽，嚴禁鑿槽過深，保證結構物的安全厚度，打入φ10mm的鋼管，對裂縫處進行注超細型TGRM水泥基特種灌漿材料，可根據空的深淺將導管插入孔或直接將注漿嘴埋入洞內，埋設注漿嘴的間距30～80mm。

(2)注漿完成后在混凝土表面鋪設碳纖維布。

(3)針對滲水嚴重部位，增設塑料排水板進行引排，外包25mm厚的玻璃棉保溫層，將水引排至水溝。

5.3 碳纖維布施工工藝

炭纖維布施工工藝:混凝土表面打磨修整→涂刷底膠→粘貼炭纖維布→涂刷保護膠→養護。

6 主要技術指標

注漿花管:φ42mm鋼花管;

注漿漿液:加固型TGRM水泥基特種灌漿材料，水灰比0.4～0.6;

工字鋼架:I16型鋼鋼架;

中空注漿錨桿:R32 N自進式中空注漿錨桿;

錨桿注漿材料:加固型TGRM水泥基特種灌漿材料;

噴射混凝土:C25鋼釬為混凝土;

窄裂縫注漿材料:超細型TGRM水泥基特種灌溉材料。

7 施工注意事項

7.1 接觸網對施工的要求:

(1)施工過程中不得對接觸網設備造成損壞;

(2)鑿槽及打入注漿管位置距定位點、懸掛點化學錨栓不得小于500mm，距中錨化學錨桿不得小于1000mm;

(3)過程結束后，襯砌面與絕緣子帶電側的最小空氣絕緣距離不得小于240mm;與回流線距離不得小于75mm，不能保證時，需安裝絕緣護套管;

(4)每次噴射混凝土前，必須對工作影響范圍捏的絕緣子全覆蓋，噴射結束后及時清理。

7.2 本次隧道病害治理環境保護要有專項負責人

嚴格執行國家《環保法》和內蒙古自治區有關環境保護的有關規定，開工前對施工人員進行培訓教育，認真學習法律法規，增強施工人員的環保意識，形成全員全過程安全意識。

施工營地和施工現場的生活垃圾、施工垃圾分類堆放，并安排專人及時清理。施工廢漿廢液按規定排放。

7.3 保證隧道病害治理工程質量的主要技術措施

(1)隧道內拆除，開挖以及鑿除較深的地段應分段跳槽進行，分段長度應控制在3m/段以內，線路縱向兩端要確保斷面有效尺寸，嚴禁超范圍開挖。

(2)對鑿除、鑿毛的襯砌表面，必須用高壓水沖洗干凈，檢查并徹底清除松動部分，裂縫及施工縫內雜物必須清除并打鑿至完整面。

(3)加強隧道病害治理所有材料的質量檢查，嚴格按照質量標準和規定程序對所有材料進行組織驗收，嚴禁不合格材料進場。

(4)施工用的化學漿液、外加劑等應嚴格按照配合比過稱，科學配料，保證施工質量。

(5)施工中加強用水管理，供水源應派專人專職管理，現場做到用水時供水，不用時停水，對開挖時基礎底低于排水溝的，應派專人排水，防止施工用水浸泡道床。

(6)施工遇到滲漏水時，應做好洞內引排水，將水引排至隧道水溝。

(7)注漿壓力及漿液配合比以圖紙數據為參考，必須經現場試驗確定。

(8)鋼架和鑿槽之間的縫隙用C25鋼釬維混凝土噴射密實。

8 結語

按照上述綜合整治，加強了拱墻結合部較弱現象，整治隧病害裂縫和剝落、掉塊取得較好效果，經實踐證明，隧道先拱后墻的施工方法應該拋棄，隧道結構不設仰拱更應慎重。