隧道裂縫原因分析與治理

陳汝先

(山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原　030012)

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隧道裂縫原因分析與治理

陳汝先

(山西省交通規劃勘察設計院，山西 太原030012)

摘要：對公路隧道襯砌中裂縫的產生進行原因上的分析，并針對性的提出治理措施以供參考。

關鍵詞：公路隧道；裂縫；滲水；治理

1項目概況

呂梁境內干線公路隧道安全隱患治理工程，主要對呂梁境內干線公路的所有隧道隱患進行專項排查、治理，以確保呂梁境內的國省干線運輸通暢、安全。經過多年的使用，呂梁境內的14座公路隧道均出現了不同程度的破損、輪廓變形、襯砌強度達不到實際要求而且在厚度方面也存在著不足等病害。

2力學分析

(1)環向裂縫

當前來說主要的環向裂縫有幾種常見的，例如邊墻裂、沿邊墻環狀裂，這幾種分類在實際中經常用到，并且對整個道路安全產生了不利的影響。在環狀裂中又可以劃分為不同的類型，例如有的是沿著施工縫出現的，而且有些并不是沿著施工縫，這些問題的存在是多種原因共同作用的結構，考慮到施工縫的特殊性，通常情況下會發生環向裂縫問題。

針對環向裂縫分析之后，就要對相關的原因進行分析，這樣以來才能在實際中進行針對性的解決。

在眾多原因中最常見的是溫度問題，如果在實際中的水泥溫度過高就會在澆筑的過程中出現一些熱脹冷縮的問題，受到溫度降低帶來的實際影響，產生的裂縫相對來說比較均勻，而且裂縫的寬度比較小，深度也較低。

除了溫度之外，常見的就是基底不均勻，在實際中如果不均勻很容易在外界力量的影響下出現裂縫的問題，而且實際的裂縫寬度相對來說比較小，主要是受到地形的實際影響。

(2)拱頂壓潰及拱腰邊墻的彎矩拉裂(水平或斜向)

在隧道內部，如果存在著空洞，這就會導致在外力的作用下，使得相應的道路出現不必要的彎曲變形，嚴重的會出現一些裂縫，一旦超過設計的極限，就會發生相應的破壞，這種破壞更多的是一層層的剝離，在多種因素的影響下，拱腰邊墻會發生斷裂的問題。在實際中要認識到這種變化主要是水平方向發展的，同時也有一些斜裂，造成這種問題的原因在實際中有著明顯的區別，在分析時要區別對待。

3產生原因

(1)設計不完善：軟弱圍巖未設置仰拱；軟弱圍巖未采用曲墻式襯砌；設計確定圍巖類別偏高或設計時采用的圍巖力學指標太高。

(2)地質和地形條件不利；山體處于極限平衡，在淺埋偏壓地段，往往在雨后產生山體下滑，導致已成襯砌剪裂；高地應力軟巖大變形和膨脹性地層；巖層層間結合不良且產狀不利；地下水影響，如襯砌全封閉時的凈水壓力增加襯砌荷載和嚴寒地區地下水產生凍脹壓力使襯砌開裂。

(3)爆破震動：隧道襯砌澆注之后，如臨近點放炮地點藥量過大，爆破震動可能會造成襯砌開裂。

(4)施工質量問題：施工原因是造成襯砌裂損的主要原因，主要表現為：襯砌強度不合格；襯砌厚度不足；襯砌背后有空洞或不密實，使結構喪失地層抗力；施作噴錨初期支護時偷工減料；施作邊墻和仰拱前未徹底挖除虛渣和含水擾動層；施工方法不合理，過度擾動圍巖(如開挖分部過多，先拱后墻，噴錨施工不及時等)；曾發生塌方，襯砌上方有大量塌方荷載；模注混凝土拆模過早。

4治理方案

針對這些存在的問題，要在實際中采用相應的措施進行應對，這樣以來才能避免相關問題的發生，為了在實踐應用中取得良好的效果，主要的依據是現場的帶誤差報告以及檢測結果，從國內外相關的治理經驗出發，對隧道內部出現的問題進行有效的解決。

(1)隧道施工縫及環向裂縫滲水處理方案

在施工之前，要將發生問題的周圍的表面清洗干凈，這樣能夠避免雜物的干擾，同時又能夠提升實際工作質量和效率，清理完相關的雜物之后，就要對疏松的結構進行清理，同時還要清理表面的積水，使各項工作能夠沿著有效的方式進行。沿施工縫或環向裂縫向開一6 cm寬、5 cm深的矩形槽，直至電纜槽底部，將φ50 mm的半管嵌入槽中；用環氧砂漿填實半管周圍，最大填實厚27 mm；矩形槽其余空間用環氧樹脂填實；距矩形槽中心左右各15 cm共30 cm范圍內環向涂刷環氧樹脂1～2 mm厚。

(2)隧道不規則斜向裂縫處理方案

針對變形縫滲水的問題，要采用防水處理方式，首先也是要對周邊的雜物進行專業化的清理工作，建立一種特殊有效的施工環境，為后續工作的實施奠定基礎，沿施工縫或環向裂縫向開一6 cm寬、5 cm深的矩形槽并和最近的施工縫用槽連通，不規則斜向裂縫的處理相對來說比較復雜，要在實際的工作中，采用更為有效到方式，按照施工縫滲水的方法進行專業化的操作，通過特定的方式將水引入到施工縫內的半管中，之后在相應的半管交接處涂一層環氧砂漿，這樣以來可以使得交接處的鏈接更為緊密。

(3)隧道縱向和斜向貫通裂縫加固處理方案

隧道縱向和斜向貫通裂縫加固處理需要采用專業化的方式，對結構出現1～2道寬0.5～2.0 mm的縱向貫通裂縫，采用相應的錨桿加固的方式，確保其實際施工安全。在錨桿的應用中首先要確保開鑿墊板槽，之后在應用中建立一個特殊的中心鉆孔，墊板槽深度要嚴格按照各項操作規范進行，使其埋入襯砌內緣1 cm，之后插入相應的注漿錨桿。在注漿的過程中要注意到，實際工作質量如何會直接影響到后期的各項操作，只有一次性注滿才能達到實際目的，等其達到實際設計強度時再進行錨桿墊板工作。

在實際施工中對襯砌結構出現2道以上不同類型裂縫所要采取的實際方法有著一定的差異性，尤其是裂縫大于2 mm時，要采用的是襯砌環形H-15型鋼加固，利用這種加固方式，可以確保各項工作的實際安全，對后期的管理使用有著極為密切的影響。環形H型鋼拱架通常情況下要沿著隧道縱向布置，這樣以來可以確保后續工作的有效開展，在襯砌上面構造一個U形槽，其深度要達到18 cm，底部的寬度為16 cm，上面的口寬為18 cm。為了確保施工的設計質量，在鋼型的處理方面采用的是不銹鋼的方式，這樣以來在實際中能夠有效抵御各種腐蝕；最后用高效防水劑將型鋼內凹槽和平面填平，并在型鋼軸線兩側襯砌上涂抹30 cm寬1～2 mm厚；在裂縫的端部以外應多布置一環型鋼。

(5)裂縫注漿

對于寬度小于0.15 mm且已穩定不漏水的裂縫，可不處理(含受力裂縫)。

對于0.15～2 mm的裂縫，采用的是無損的方式，就是利用補漿嵌補的模式，在注漿的過程中采用的是無水模式，就是在施工總用砂輪整平裂縫表面；按間距20 cm用 HS密封膏粘合注漿器基座；用密封膏涂刷封閉裂縫表面；用注漿器注入環氧樹脂，注漿壓力0.5 MPa，自下而上進行；24 h后拆除注漿器，剝離基座。

對于裂縫寬度大于2 mm小于5 mm的，采用鑿淺槽注漿的方法，無水時注環氧樹脂，有水時注非溶性聚氨酯(氰凝)。具體施工工藝為：在襯砌上沿裂縫鑿5×5 cm的槽；在裂縫上鉆直徑10 mm的孔，深3 cm，(沿裂縫間距50～80 cm)；在裂縫內插入直徑10 mm的鋼管，長18 cm；在槽內填入堵漏膠漿并固定注漿鋼管，然后填入微膨脹棗強水泥砂漿，用小型手動注漿泵注漿，注漿壓力不大于0.5 MPa。

5結語

結合筆者的工程實踐經驗，就公路隧道中襯砌裂縫的產生和治理進行了闡述，為公路隧道病害的治理提供參考依據。

參考文獻：

[1]公路隧道設計規范(JTG D70-2004)[S].

[2]王鐵夢.工程結構裂縫控制[M].北京：中國建筑工業出版社，1998.

[3]關寶樹. 隧道力學概論[M].成都：西南交通大學出版社，1993.

Analysis and treatment of cracks in highway tunnel

CHEN Ru-xian

(Transportation Planning and Design Institute of Shanxi Province, Taiyuan, Shanxi 030012,China)

Abstract:This paper analyzes the causes of cracks in the lining of highway tunnel, and puts forward some measures for reference.

Keywords:highway tunnel; crack; seepage; treatment

中圖分類號：U457+.2

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)01-0112-02

作者簡介：陳汝先(1979-)，男，山西太原人，工程師，研究方向：公路路基及隧道。

收稿日期：2015-09-23