高速隧道襯砌裂縫病害分析及整治技術研究

劉云云

中鐵十七局集團第二工程有限公司 陜西西安 7 10000

1 高速隧道襯砌裂縫病害分析

大量隧道的建設和投入運營，隧道襯砌的病害也隨之出現，其中襯砌裂縫是最常見的一種病害。襯砌裂縫的發展可能會帶來滲水、掉塊、掉拱等病害，進而對行人和車輛的安全產生威脅，影響公路的正常運營。為了對隧道進行綜合整治，對襯砌裂縫的形成原因、分布狀況和處治措施進行研究顯得非常重要。因此，結合實際情況，對某高速公路中所涉及到的一些隧道出現的襯砌裂縫進行分析發現，其所存在的裂縫類型主要有環向裂縫、縱向裂縫、斜向裂縫，在這當中，所選取的隧道中環向裂縫分布較多，所占比例較大；并且隧道均有不同程度的縱向裂縫存在；有少量斜向裂縫[1]。通過對裂縫產生的病害原因進行分析，總結如下：

1.1 設計方面

該高速公路隧道設計設計年代較早，使用JTJ026—90公路隧道設計規范，同地區、同類型隧道的設計經驗偏少。該高速公路隧道由于地質條件較差，圍巖壓力較大。初期支護施作后變形較大，從而導致二次襯承受了較大的圍巖壓力，而且大部分二次襯砌用的是素混凝土，襯砌安全儲備不夠，隧道運營后出現了較多、較嚴重的裂縫。當時設計中采用JTJ026—90規范，與目前設計規范相比，設計中有以下幾方面的不足：①中空錨桿長度較短；②鋼筋格柵拱架用的多，工字鋼型鋼拱架用的少。格柵高度偏小，圍巖較好一點時還不使用鋼筋網；③初期支護噴射混凝土厚度偏小，強度較低；④預留變形量沉落量偏大；⑤二次模注混凝土襯砌為素混凝土，強度較低，且厚度偏小；⑥隧道設計時永久荷載未考慮地下水的作用。

1.2 施工方面

隧道施工中，沒有重視監控量測工作，對測量數據和資料未及時進行分析整理與反饋，從而未能指導設計和施工。在隧道施工過程中沒有充分利用圍巖、初期支護及二次襯砌三者之間的關系，施工時引起的變形縫、接槎縫是導致裂縫出現的重要因素。在施工過程中還存在如下問題：①二次襯砌模筑混凝土施工工藝有缺陷，豎向分塊或堵頭模板設置不當，大體積混凝土澆筑中分層連續澆筑做的不好；②預留拱部下沉量設置不當，邊墻基礎的虛碴未及時清理；③過早拆模，混凝土強度還未達到設計強度的75%，就去掉支撐和模板；④混凝土澆筑施工中有中斷現象，且中斷時間超過初凝時間，繼續澆時，原有混凝土表面處理不當[2]。

1.3 環境方面

（1）溫差影響。該高速某段溫差較大，冬季特別冷，溫度非常低，氣溫突然下降時，封閉環狀襯砌結構表面溫度下降很快，而襯砌內側與圍巖密貼，溫度基本保持穩定，且變形受到圍巖約束，內外側劇烈的溫度差使襯砌結構產生較大的拉應力，導致襯砌混凝土開裂。

（2）地下水影響。這幾坐隧道均有滲水痕跡，但是舊公路隧道設計規范中隧道的永久荷載沒有考慮水的影響，水壓力對隧道襯砌結構的作用是很大的。如果地下水不能排出，地下水將作用于支護結構，使得襯砌側向壓力加大，導致隧道從拱部到邊墻出現水平裂縫以及環狀開裂。除此之外，地下水還會使初期支護中的格柵鋼筋銹蝕，降低初期支護承載能力，從而加速二次襯砌裂縫等病害的發生和發展[3]。

2 整治技術

根據現場實際情況、以往經驗和施工隊伍的習慣，采用如下整治技術：

2.1 不漏水的斜向、環向裂縫

對于不漏水的斜向、環向裂縫主要采用“鑿槽填充”法來整治：沿裂縫鑿一深、寬為5cm×5cm的槽，并清槽；向槽內填充4cm厚的高強度膨脹砂漿（配合比為水泥:細骨料:膨脹料UEA:速凝劑=1:1.2:1.2:0.6）；用配色砂漿（配合比為普通水泥:細骨料:白水泥:水=1.8:4.0:1.0:1.1）抹平剩余1cm厚的槽面。

2.2 有滲漏水的環向及斜向裂縫

對于有滲漏水的環向及斜向裂縫主要采用“鑿槽+導流+填充”法來整治，即沿裂縫走向將水引向裂縫最低點處的接縫排水管中，鑿槽與透水管連通，槽內用半片φ50PVC導流管進行引排水處理，然后做填充與抹面：沿裂縫鑿一深、寬為5cm×8cm的槽，再在該槽內中間部位繼續鑿一深、寬為3cm×5cm的導流槽，并清槽；在導流槽內安設半片φ50PVC管，用雙液漿（水泥漿∶水玻璃液=1:1）封口抹平，并用單面塑料膠帶貼封，然后填充2cm厚的高強度膨脹砂漿，接著再用單面塑料膠帶貼封，在貼封膠帶上再填充2cm厚的高強度膨脹砂漿，最后用配色砂漿抹平剩余1cm厚的槽面。

2.3 縱向裂縫

對于縱向裂縫，不論是有水還是沒有水，都采用壓漿封堵的辦法進行處理，以保證隧道襯砌結構的安全。具體做法是：沿裂縫鑿一深、寬為8cm×8cm的槽，并清槽；往槽內填充7cm厚的高強膨脹砂漿，填充中沿槽每隔60cm預埋一個“6”型的注漿尖嘴（注漿尖嘴長為8cm），注漿嘴須頂在鑿槽底部，以確保下一步的注漿效果；高強膨脹砂漿凝固后向注漿尖嘴里注入事先調配好的漿液（環氧樹脂∶二丁脂∶乙二氨∶滑石粉=1:1.2:0.7:0.8），直到注滿為止；注漿完畢，用配色砂漿抹平剩余1cm厚的槽面。對于局部縱向裂縫較多的地方，采用打設錨桿進行加強處理。

3 結語

在隧道施工與運營過程中，因受到設計方案、施工操作不規范、初期支護中錨桿效果不佳、襯砌周圍巖層結構變化、環境溫差、地下水等多種因素的作用，容易導致襯砌結構受力發生變化，當襯砌結構的拉應力大于極限應力時，襯砌表面就會出現裂縫。對于運營隧道，要做好日常維護保養，加強裂縫觀測，及時掌握裂縫發展變化趨勢與規律，發現問題及時處治，以確保隧道結構安全和行車安全。