S303八洋線小漿隧道襯砌病害成因分析與治理措施

■吳 瀚

（武夷山市交通建設工程質量監(jiān)督站，武夷山 354300）

1 引言

近年來,隨著我國經濟建設速度不斷加快，國省干線建設質量與速度也呈現飛速發(fā)展趨勢，隧道數量也在不斷增多。但隨著隧道數量增多以及其所發(fā)揮出來的經濟建設價值不斷增大，已建隧道不同程度地存在著襯砌裂縫、空洞、滲漏水等問題,隧道病害防治已成為了國省干線病害防治的重點。

2 工程概述

本文以武夷山市境內小漿隧道襯砌病害治理為背景，介紹病害的治理方案及治理效果。

小漿隧道位于南平市武夷山市境內，屬S303八洋線，隧道全長238.0m。隧道中心樁號為K354+429.000，起點樁號為K354+310.000,終點樁號為K354+548.000。該隧道原設計凈空尺寸按一般二級山嶺重丘標準設計，隧道寬為7m+2×1m。該隧道穿越山體表層厚為0.5～1.4m的坡殘積土，下部為弱微風化碎斑熔巖，洞身巖體較為完整。進出口端圍巖級別均為III級，中間段圍巖級別為II級。該隧道原施工過程襯砌結構采用復合式曲墻襯砌，拱與邊墻為單心圓，半徑為4.9m，襯砌厚度分別為45cm、40cm以及35cm三種。隧道進口仰坡采用噴水泥砼 （厚5cm）處理，出口采用自然坡，局部漿砌片石防護。洞門采用端墻式，兩側漿砌片石護墻，洞門外露均用花崗巖細鑿料石鑲面，增加美觀，如圖1所示。

3 隧道病害現狀及成因分析

為全面了解隧道病害情況,2013年武夷山市交通局組織對小漿隧道的裂縫位置、部位、傾角、長度、寬度、形態(tài)和滲漏水等情況進行了現場調查，發(fā)現該隧道的襯砌質量出現了不同程度的病害，主要表現在以下方面：

圖1 小漿隧道現狀示意圖

襯砌出現多條縱、斜、環(huán)向裂縫，且部分裂縫伴有滲水；局部襯砌背后存在空洞；局部襯砌表面砼剝落露筋；出口處襯砌大面積滲水。小漿隧道病害示意圖如圖2所示。

病害主要成因分析：

（1）襯砌：裂縫可能與施工過程中隧道欠挖，襯砌及拱圈混凝土澆搗后，由于混凝土厚度不均勻，引起收縮應力集中，在薄弱處發(fā)生裂縫變形；部分段落存在二次襯砌混凝土厚度不足、襯砌背后脫空、超挖回填不密實等也是導致二次襯砌混凝土開裂的原因，同時也與圍巖壓力不均勻、不均勻沉降和滲漏水等有關。

（2）隧道滲水可能與襯砌防排水設施設置不規(guī)范等有關。

4 治理對策

針對隧道襯砌方面的主要病害，并結合規(guī)范要求，提出治理方案如下：

4.1 無滲水裂縫的處治

（1）對于無滲水的裂縫，根據裂縫寬度，對襯砌裂縫類以0.2mm縫寬為界采取不同的修復方案，如表1所示。

圖2 小漿隧道現狀病害示意圖

表1 無滲水裂縫處治方案

無滲水裂縫修復施工方法及要求如下：

（1）裂縫寬度為 W＜0.2mm，無滲水裂縫的修復。

對此類裂縫僅進行表面封閉：先剔除砼表面抹灰層，并用機械方法打磨平整。若表面殘留有輕度油污，可用丙酮擦拭干凈。涂刷低黏度改性環(huán)氧底膠。涂刷時，應使膠液在混凝土 表面充分滲透。微裂縫內應含膠飽滿，必要時可沿裂縫多道涂刷。在底膠干后，使用改性環(huán)氧膠水泥修補砼表面缺陷。

（2）裂縫寬度為W≥0.2mm，無滲水的環(huán)、斜、縱向裂縫對此類裂縫采用埋管灌漿處理：

①沿裂縫延伸方向鑿上寬9cm、下寬13cm。若裂縫深度大于10cm時 ，槽深H為10cm且埋設φ10mm注漿鋼管；若裂縫深度小于10cm時，槽深H為裂縫深度，不埋設φ10mm注漿鋼管。鑿槽長度為裂縫起止點各向外延伸10cm。

②在槽里裂縫表面進行騎縫鉆孔，作為注漿導向孔。沿縫鉆孔，一般孔深1cm，孔徑1cm，孔距50～80cm。

③用0.2MPa以上氣壓的壓縮空氣清除裂縫、鉆孔內的灰渣和浮塵；沿槽長范圍內表面用丙酮進行清洗去污，并注意不得堵塞裂縫。

④在騎縫埋孔設一根L=20cm、Φ10mm注漿鋼管并使其固定，然后沿槽涂刷環(huán)氧樹脂砼，確保壓漿壓力作用下，封口密閉，且不得堵塞注漿孔和堵縫。

⑤在環(huán)氧樹脂砼固結強度達到規(guī)范要求后，方可對注漿鋼管進行注漿；在壓力注漿時，應保證壓漿頭與注漿鋼管密貼不漏氣；注漿壓力應嚴格控制，進漿通暢時壓力宜控制在0.3～0.4MPa，進漿難時宜控制在 0.6MPa；注漿結束后，有注漿管的割掉注漿管外露部分

4.2 有滲水裂縫的處治

對于有滲水的裂縫，根據裂縫形態(tài)、方向等，制定病害修復方案，如表2所示。

表2 有滲水裂縫處治方案

對此類裂縫采用溝槽法處理：

（1）沿裂縫延伸方向鑿上寬15cm、下寬20cm。若裂縫深度大于20cm時，槽深H為二次砌厚度的一半；若裂縫深度小于20cm時，槽深H為裂縫深度。鑿槽長度由裂縫最高點向上延伸10cm和裂縫最低點延伸電纜溝底而定。裂縫鑿槽過程中，環(huán)向鋼筋不截斷 。

（2）用0.2MPa以上氣壓的壓縮空氣清除、裂縫、鉆孔內的灰渣和浮塵；沿槽長范圍內表面用丙酮進行清洗去污，并注意不得堵塞裂縫；然后埋設φ10cmPVC半排水管，待排水管固定后沿槽縫填充凝、防水、附著性強及耐久性強的水泥砂漿。

（3）當防水水泥砂漿強度達到規(guī)范要求時，在槽深10cm處對鑿槽兩側涂高1cm、寬2cm的遇水膨脹止水膏，確認混凝土和遇水膨脹止水膏間是否有無縫隙，存在縫隙時用抹子抹平，遇水膨脹止水膏施工后至表面硬化需要約24h，在遇水膨脹止水膏表面硬化完全達到指觸干燥后，才可以進行填充環(huán)氧樹脂砼。施工中應注意保護遇水膨脹止水膏不要浸水，遇水膨脹止水膏的技術指標按國標執(zhí)行。

4.3 襯砌背后空洞病害的處治

為加固圍巖、改善襯砌受力狀態(tài)，對于隧道襯砌背后的空洞或松散填充物進行回填處理。施工前應根據檢測報告提供的空洞位置，進一步探明空洞的實際情況，對一般的初支回填不密實采用注漿回填措施處理病害，對存在的較大空洞采用泵送混凝土分層回填，一次回填厚度不得大于10cm，回填總厚度不大于原設計二襯厚度，對于局部脫空和較小空洞采用注漿回填的方式處理。具體處治步驟如下：

（1）施工前根據檢測報告提供的空洞位置，進一步探明空洞的實際情況；

（2）對空洞進行注漿回填處理；

（3）在小導管注漿處挖鑿30cm×30cm的二襯砼，注意不要進一步破壞老防水板；用一塊比二襯砼挖鑿處略小的防水板進行貼補；

（4）重新澆筑二襯砼；

（5）注漿材料采用1∶1水泥漿，配合比可在實際施工中適當調整，注漿壓力應小于20MPa，且注漿應根據空洞實際情況分層進行。

4.4 二襯砼表面剝落、蜂窩麻面、鋼筋外露銹蝕等的處治

（1）將缺陷部位表層的松散混凝土鑿除，露出新鮮混凝土，并進行鑿毛處理；

（2）根據現場實際情況涂抹環(huán)氧砂漿至設計厚度；（3）在修補表面涂抹一層與原結構砼顏色相近的改性環(huán)氧砂漿，進行加封。

4.5 洞口漏水的處治

該隧道進、出洞口漏水較為嚴重，擬定在洞口上方設置截水溝的處治方案。溝斷面可采用矩形斷面，尺寸采用60cm×60cm。

小漿隧道維修加固完后斷面示意圖如圖3所示。

圖3 小漿隧道維修加固后示意圖

5 結語

小漿隧道襯砌病害處理完成后，經過近5年運營期的不定期觀測，證明襯砌病害治理效果較好，達到原設計處治方案的目的，未發(fā)現新的病害出現。這次小漿隧道病害治理過程中，有幾點比較深的體會：

（1）由于要求邊保暢通邊施工，增加了隧道襯砌病害治理的難度，這就要求工程技術人員要編制實用的交通導行方案和應急方案，一旦堵車情況發(fā)生，即可即時采用應急預案處理。

（2）確定合理的施工方案，必要時應召開專家會議，細化方案并進行比選。隧道襯砌病害治理的工作必須要瞻前顧后，不可盲目進行。

（3）襯砌病害治理工作要穩(wěn)重求快。一旦方案確定，要立即調集人員、材料，處理時要連續(xù)施工，步步為營、環(huán)環(huán)相扣。

（4）在運營時注意加強對隧道各受理控制界面等重要部件的檢查和養(yǎng)護，建立永久性控制監(jiān)測點，定期觀測。

總而言之，公路隧道是一項復雜且系統的工程，不僅施工難度大、影響因素多，在使用階段還極有可能產生各種病害。基于此，為有效防止病害的產生，需先對病害成因進行深入的分析，再根據病害的程度和類型，選擇有效的治理措施，將病害造成的影響與損失降低到最小限度，確保隧道通行安全、通暢。

[1]蒲春平.隧道襯砌的裂縫與滲水及其整治研究[D].上海:同濟大學碩士論文,1998.

[2]李治國,張繼奎.病害隧道調查及裂縫治理技術[J].現代隧道技術,2002（增刊）.

[3]JFG F60-2009,公路隧道施工技術規(guī)范[S].

[4]GB 50367-2013,混凝土結構加固設計規(guī)范[S].