內(nèi)套鋼拱架在沙灣供水隧洞縱向裂縫應(yīng)急處理中的應(yīng)用

馬晉毅

(深圳市東江水源工程管理處，廣東 深圳 518000)

內(nèi)套鋼拱架在沙灣供水隧洞縱向裂縫應(yīng)急處理中的應(yīng)用

馬晉毅

(深圳市東江水源工程管理處，廣東 深圳 518000)

隧洞內(nèi)套鋼拱架具有施工簡(jiǎn)單、速度快的特點(diǎn)，適用于停水檢修時(shí)間短的供水隧洞出現(xiàn)縱向裂縫時(shí)需采取應(yīng)急處理的情況。該處理方案在東江水源供水網(wǎng)絡(luò)干線工程沙灣隧洞縱向裂縫應(yīng)急處理中得到了應(yīng)用，取得了明顯效果。

隧洞 裂縫 鋼拱架 處理

1 工程概況

東江水源供水網(wǎng)絡(luò)干線工程是深圳市供水系統(tǒng)的重要組成部分，由東至西全長(zhǎng)47.89公里，設(shè)計(jì)流量24m3/s，是“生命線”工程。沙灣隧洞位于網(wǎng)絡(luò)干線的中部，起點(diǎn)在深圳水庫(kù)庫(kù)尾西側(cè)，終點(diǎn)在深圳市戒毒所南側(cè)，正洞全長(zhǎng)3590m，城門洞型，門洞直墻段高3.2m，洞頂圓弧半徑為2.1m，斷面凈尺寸4.2*5.3m（寬×高）。

2013 年停水檢修期間，發(fā)現(xiàn)沙灣隧洞樁號(hào)K85+917～K85+977段左邊墻隧洞起拱處和左邊墻出現(xiàn)了縱向裂縫，襯砌裂縫中滲水較為嚴(yán)重，部分段攜帶著泥沙滲出，樁號(hào)約K85+960處涌水量較大，襯砌有隆起變形跡象，局部出現(xiàn)錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象，情況較為緊急。

2 工程任務(wù)

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及有關(guān)水文地質(zhì)勘探資料，經(jīng)專家現(xiàn)場(chǎng)研究，認(rèn)為該處（樁號(hào)K85+917～K85+977段）產(chǎn)生問題主要有三個(gè)方面，一是該處圍巖裂隙較為發(fā)育；二是本次停水檢修時(shí)間正處于深圳的雨季，地下水較為豐富；三是該段隧洞中大部分排水管堵塞失效。為此，確定工程任務(wù)如下：（1）對(duì)襯砌出現(xiàn)較大縱向裂縫段進(jìn)行加固處理；（2）疏通及增設(shè)排水孔。

3工程方案

3.1 隧洞裂縫處理的一般方法

根據(jù)國(guó)內(nèi)外隧洞裂縫處理經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)不同裂縫產(chǎn)生原因及產(chǎn)生的危害，需采取不同加固措施，具體包括增加鋼筋砼襯砌厚度或拆除原襯砌重新澆筑鋼筋砼襯砌、增加鋼板內(nèi)襯或粘貼高強(qiáng)纖維布、灌漿等。結(jié)合本工程實(shí)際主要介紹灌漿封堵法以及鋼襯加固法。

3.1.1灌漿封堵法

灌漿封堵法主要適用于對(duì)結(jié)構(gòu)整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補(bǔ)，它是利用壓力設(shè)備將膠結(jié)材料壓入混凝土的裂縫中，膠結(jié)材料硬化后與混凝土形成一個(gè)整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結(jié)材料有水泥漿、環(huán)氧樹脂等化學(xué)材料。工藝流程：裂縫清洗→鉆斜孔→清孔、埋管→表面封縫→通風(fēng)檢查→漿液配制→注漿→封孔處理→待凝檢查→表面處理。

3.1.2鋼襯加固

通過內(nèi)襯鋼板對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)加固，加固后，鋼板、砼襯砌及圍巖可共同承受水壓力，改善襯砌結(jié)構(gòu)安全，阻止裂縫進(jìn)一步開展。相比于拆除襯砌重新澆筑而言，具有造價(jià)低、施工快速、效果好等優(yōu)點(diǎn)。鋼襯加固的一般工序?yàn)樵炷烈r砌鑿毛及清洗→測(cè)量→設(shè)置錨桿→鋼板放樣及安裝→焊接→外漏錨桿切除→灌漿→防腐處理。但要注意的是對(duì)外水壓力較大或地質(zhì)情況不良的洞段，應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)計(jì)算，避免鋼襯出現(xiàn)失穩(wěn)破壞。

3.2 加固措施分析

根據(jù)隧洞裂縫處理的一般方法及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，由于該工程為水源工程，受每年停水檢修時(shí)間短的影響，難以采用灌漿、內(nèi)襯鋼板加固等手段，僅能通過應(yīng)急處理措施進(jìn)行臨時(shí)加固，然后再根據(jù)裂縫情況，通過永久措施，逐年、逐段解決裂縫問題。鑒于此，根據(jù)地質(zhì)雷達(dá)監(jiān)測(cè)結(jié)果，擬采用內(nèi)套鋼拱架、結(jié)合增設(shè)排水孔等方式對(duì)沙灣隧洞進(jìn)行加固處理。

3.2.1內(nèi)套鋼拱架

（1）隧洞橫向支撐：兩側(cè)邊墻及拱部布置I14工字鋼支撐，底板布置8#熱軋普通槽鋼支撐，隧洞鋼拱架沿隧洞軸線方向在樁號(hào)K85+927～K85+972每0.5m設(shè)置一道；在樁號(hào)K85+917～K85+927、K85+972～K85+977每1.0m設(shè)置一道；

（2）內(nèi)嵌套鋼拱架與隧洞襯砌之間采用植筋（2級(jí)鋼，直徑20mm）、上螺栓的方式連接；每榀鋼拱架之間通過型號(hào)為100×8的角鋼雙面焊接連接，并在樁號(hào)K85+927～K85+972段鋼拱架之間間隔5.0m用I18工字鋼橫撐；I18工字鋼與I14工字鋼、I14工字鋼與槽鋼用對(duì)接焊縫連接。

（3）防腐：待鋼結(jié)構(gòu)焊接完成后，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)漆施工，防止銹蝕。

（4）安裝監(jiān)測(cè)儀器：拱架安裝完后，安裝裂縫計(jì)、應(yīng)力應(yīng)變計(jì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

3.2.2增設(shè)排水

樁號(hào)K85+927～K85+972左側(cè)墻排水孔間距為2m，樁號(hào)K85+927～K85+972右側(cè)墻排水孔間距為4m，頂拱排水孔間距為4m，樁號(hào)K85+917～K85+927、樁號(hào)K85+972～K85+977側(cè)墻和頂拱排水孔間距均為4m；與底板距離為0.5m和1.0m，梅花形布置。

排水管采用外包無紡布、具有反濾作用的DN50PVC排水花管，無紡布與土工反濾管口部用鋼絲扎緊；排水孔鉆孔孔徑為63mm，排水孔鉆孔以鉆穿二襯和一襯并進(jìn)入圍巖115cm或165cm為原則控制，排水管長(zhǎng)度有1.5m和2.0m兩種；排水孔應(yīng)避開施工縫設(shè)置，其間距遇施工縫可作適當(dāng)調(diào)整，排水管與排水孔間采用麻蘭填縫。

3.3 施工難點(diǎn)及對(duì)策分析

3.3.1鋼拱架的制作及安裝

由于鋼拱架頂部為拱形，且工字鋼部分總長(zhǎng)13m，不能一次成型，頂拱部分搬運(yùn)過程中極易發(fā)生由于捆綁不到位導(dǎo)致脫落。為此，鋼拱架頂拱與立柱應(yīng)分開加工，鋼拱架安裝采用先安裝頂拱，然后與立柱焊接連接。

3.3.2底梁槽鋼焊接受洞內(nèi)積水影響

由于洞內(nèi)積水較多，電焊作業(yè)施工困難。為此，施工過程中應(yīng)視情況每隔10m搭設(shè)一條圍堰，并安裝水泵24h不間斷抽水，使焊接處于干地狀態(tài)。

4、結(jié)論

由于停水檢修時(shí)間短，本次僅通過隧洞內(nèi)套鋼拱架暫時(shí)緩解供水隧洞縱向裂縫險(xiǎn)情，具有方法簡(jiǎn)單、速度快、效果好的優(yōu)點(diǎn)，但并未徹底解決裂縫問題，在未來停水檢修中仍需通過灌漿、鋼板加固等方式，繼續(xù)對(duì)裂縫進(jìn)行處理。

[1] 杜明克. 小斷面隧洞鋼拱架支護(hù)的受力分析[J]. 公路與汽運(yùn). 2010(5)：191-194.

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TU75

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1007-6344（2015）04-0122-01