內套鋼拱架在沙灣供水隧洞縱向裂縫應急處理中的應用

馬晉毅

(深圳市東江水源工程管理處，廣東 深圳 518000)

內套鋼拱架在沙灣供水隧洞縱向裂縫應急處理中的應用

馬晉毅

(深圳市東江水源工程管理處，廣東 深圳 518000)

隧洞內套鋼拱架具有施工簡單、速度快的特點，適用于停水檢修時間短的供水隧洞出現縱向裂縫時需采取應急處理的情況。該處理方案在東江水源供水網絡干線工程沙灣隧洞縱向裂縫應急處理中得到了應用，取得了明顯效果。

隧洞 裂縫 鋼拱架 處理

1 工程概況

東江水源供水網絡干線工程是深圳市供水系統的重要組成部分，由東至西全長47.89公里，設計流量24m3/s，是“生命線”工程。沙灣隧洞位于網絡干線的中部，起點在深圳水庫庫尾西側，終點在深圳市戒毒所南側，正洞全長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，發現沙灣隧洞樁號K85+917～K85+977段左邊墻隧洞起拱處和左邊墻出現了縱向裂縫，襯砌裂縫中滲水較為嚴重，部分段攜帶著泥沙滲出，樁號約K85+960處涌水量較大，襯砌有隆起變形跡象，局部出現錯臺現象，情況較為緊急。

2 工程任務

根據現場調查及有關水文地質勘探資料，經專家現場研究，認為該處（樁號K85+917～K85+977段）產生問題主要有三個方面，一是該處圍巖裂隙較為發育；二是本次停水檢修時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，確定工程任務如下：（1）對襯砌出現較大縱向裂縫段進行加固處理；（2）疏通及增設排水孔。

3工程方案

3.1 隧洞裂縫處理的一般方法

根據國內外隧洞裂縫處理經驗，針對不同裂縫產生原因及產生的危害，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、增加鋼板內襯或粘貼高強纖維布、灌漿等。結合本工程實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結構整體性有影響或有防滲要求的混凝土裂縫的修補，它是利用壓力設備將膠結材料壓入混凝土的裂縫中，膠結材料硬化后與混凝土形成一個整體，從而起到封堵加固的目的。常用的膠結材料有水泥漿、環氧樹脂等化學材料。工藝流程：裂縫清洗→鉆斜孔→清孔、埋管→表面封縫→通風檢查→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

通過內襯鋼板對混凝土結構進行補強加固，加固后，鋼板、砼襯砌及圍巖可共同承受水壓力，改善襯砌結構安全，阻止裂縫進一步開展。相比于拆除襯砌重新澆筑而言，具有造價低、施工快速、效果好等優點。鋼襯加固的一般工序為原混凝土襯砌鑿毛及清洗→測量→設置錨桿→鋼板放樣及安裝→焊接→外漏錨桿切除→灌漿→防腐處理。但要注意的是對外水壓力較大或地質情況不良的洞段，應進行詳細計算，避免鋼襯出現失穩破壞。

3.2 加固措施分析

根據隧洞裂縫處理的一般方法及現場實際，由于該工程為水源工程，受每年停水檢修時間短的影響，難以采用灌漿、內襯鋼板加固等手段，僅能通過應急處理措施進行臨時加固，然后再根據裂縫情況，通過永久措施，逐年、逐段解決裂縫問題。鑒于此，根據地質雷達監測結果，擬采用內套鋼拱架、結合增設排水孔等方式對沙灣隧洞進行加固處理。

3.2.1內套鋼拱架

（1）隧洞橫向支撐：兩側邊墻及拱部布置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K85+927～K85+972每0.5m設置一道；在樁號K85+917～K85+927、K85+972～K85+977每1.0m設置一道；

（2）內嵌套鋼拱架與隧洞襯砌之間采用植筋（2級鋼，直徑20mm）、上螺栓的方式連接；每榀鋼拱架之間通過型號為100×8的角鋼雙面焊接連接，并在樁號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工字鋼與槽鋼用對接焊縫連接。

（3）防腐：待鋼結構焊接完成后，及時進行補漆施工，防止銹蝕。

（4）安裝監測儀器：拱架安裝完后，安裝裂縫計、應力應變計進行監測。

3.2.2增設排水

樁號K85+927～K85+972左側墻排水孔間距為2m，樁號K85+927～K85+972右側墻排水孔間距為4m，頂拱排水孔間距為4m，樁號K85+917～K85+927、樁號K85+972～K85+977側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入圍巖115cm或165cm為原則控制，排水管長度有1.5m和2.0m兩種；排水孔應避開施工縫設置，其間距遇施工縫可作適當調整，排水管與排水孔間采用麻蘭填縫。

3.3 施工難點及對策分析

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13m，不能一次成型，頂拱部分搬運過程中極易發生由于捆綁不到位導致脫落。為此，鋼拱架頂拱與立柱應分開加工，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積水影響

由于洞內積水較多，電焊作業施工困難。為此，施工過程中應視情況每隔10m搭設一條圍堰，并安裝水泵24h不間斷抽水，使焊接處于干地狀態。

4、結論

由于停水檢修時間短，本次僅通過隧洞內套鋼拱架暫時緩解供水隧洞縱向裂縫險情，具有方法簡單、速度快、效果好的優點，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，繼續對裂縫進行處理。

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

[2] 朱新民，胡平，崔煒，等.深圳市東江水源工程隧洞裂縫處理技術工藝咨詢［R］.北京：中國水利水電科學研究院，2011.

[3] 胡小龍，張國正，鐘紅春. 圓形水工隧洞鋼襯加固技術[J]. 人民長江. 2011，42(12)：56-59.

TU75

B

1007-6344（2015）04-0122-01