高寒地區公路隧道襯砌裂縫的治理

郭慧珍　張愛玲

摘 要：隨著我國交通運輸業持續增長，公路、鐵路等基礎設施隨之快速發展，于是國內新建了大量鋼筋混凝土結構形式的橋梁及隧道，而且逐漸在向高海拔、高寒冷的地區發展。但是在這些高寒地區因氣候影響所產生的結構裂縫問題非常嚴重，其中因混凝土裂縫而影響工程質量甚至造成事故的問題也屢見不鮮，對正常的干線運營會產生不良影響。從而影響了工程結構的安全使用性能。文章結合高寒地區某公路隧道出現裂縫的問題進行了綜合性的分析，并給出新的簡單可行的加固治理措施，為以后類似工程實踐來提供參考。

關鍵詞：隧道；凍脹裂縫；檢測；施工；治理

1 工程概況

該工程項目是位于東北高寒地區的一條長度為3000米的雙向四車道公路隧道，其表面覆蓋粉質黏土，植被比較稀疏，無基巖，也無地下水。其中包含Ⅳ級圍巖500m、Ⅴ級圍巖466m，Ⅵ級圍巖250m，其余均為Ⅲ級圍巖。本地區氣候特征為：年平均氣溫為2℃左右，冬季平均氣溫-20℃，最低溫度-37℃，有時甚至達到-39℃，土壤最大凍結深度3.3m，全年有效施工季節很短，施工條件及施工環境非常惡劣。該隧道于2006年5月開工起建，2009年10月完工。2010年5月檢查發現進口淺埋段襯砌受凍，解凍后發現存在若干條縱向水平細微裂紋，持續幾個月觀察后無明顯發展；2011年發現進口處DK280+240～DK280+600里程段邊墻上出現了極其明顯的縱向水平裂縫，并在襯砌表面產生錯位現象。經過現場統計，其隧道襯砌裂縫共有23道，其中環向裂縫6道，縱向裂縫17道，其中有4條最寬裂縫達到7.2mm的寬度。

2 確定凍脹裂縫檢測方案

2.1 裂縫檢測目的

通過對本隧道所有裂縫排查，對其出現的位置、產生狀態、走向、寬度、長度等各個方面數據進行匯總統計，用來確定是靜止裂縫還是活動裂縫或者尚在發展的裂縫，為下一步制定裂縫整治措施提供科學依據。

2.2 裂縫標識

（1）裂縫編號：現場對隧道的每一條裂縫都進行標識，并統一編號。（2）縱向水平裂縫：根據現場實際情況，隧道縱向水平裂縫全部位于邊墻部位，在每條裂縫的最大縫寬處和裂縫兩端都采用紅漆劃線進行位置標識。（3）斜向裂縫：同縱向水平裂縫。（4）環向裂縫（豎直裂縫）：對于僅存在于邊墻部位的豎直裂縫，標識方法同縱向水平裂縫；對于環向貫通裂縫，在左、右側襯砌的邊墻上各設一個標識，位置選在裂縫較寬處。

2.3 裂縫觀測方法

裂縫寬度觀測采用貼玻璃片和刻度顯微鏡相結合的方法進行觀測，裂縫長度直接量出。對于寬度為1mm以下的細裂縫，在裂縫寬度的標識處直接采用刻度顯微鏡進行觀測；對于裂縫寬為1mm以上的裂縫，在裂縫寬度的劃線標識處兩側各貼一張玻璃片，使兩張玻璃相互搭接并用紅油漆劃線，當裂縫寬度有發展時，裂縫兩側的玻璃片就會隨之移位，使油漆劃線產生斷裂，然后再用刻度顯微鏡觀測其發展變化值；對于裂縫長度發展變化的觀測，每次觀測時在裂縫末端做出位置標識，直接采用尺子量取的方法確定其長度變化。注意采用刻度顯微鏡測量縫寬時，刻度顯微鏡十字絲要與裂縫標識線相重合，以確保每一次觀測數據的準確性。

2.4 裂縫數據采集和分析

裂縫觀測中，裂縫寬度數據應精確至0.1mm，裂縫長度數據應精確至1mm，每次觀測數據形成觀測記錄，并分析裂縫寬度變化值和長度變化值，便于后面進行分析與計算。每一次測量完成后，對測量數據進行比對，隨時掌握裂縫發展情況，每周觀測一次，當發現裂縫發展速度增快時，改變頻次，變為每2天觀測一次，必要時每天1次。

3 裂縫治理施工方案

鑒于以上的檢測結果和現場特點，利用混凝土結構在開裂后應力已經得到釋放，經觀察裂縫發展已經達到穩定，提出裂縫部位采用灌漿加固再配合填充密封的施工方案，確保結構的整體性、耐久性以及結構抗震性能。

3.1 開槽、鉆孔、清槽、埋設灌漿嘴

（1）開槽，用電動切割機沿裂縫方向加深、向兩側加寬鑿槽，外口寬約5～10mm，深約10mm。（2）鉆孔，用沖擊鉆打孔，孔徑為12mm，孔距為400mm，孔深50～100mm，分布于凹槽兩側。鉆孔時，鉆頭向凹槽傾斜，使孔在凹槽背后穿過裂縫。（3）清槽，用鋼絲刷及清水把凹槽和鉆孔內的碎屑石粉清除干凈，并清除松動的塊石。（4）埋設灌漿嘴，插入自密封型灌漿嘴，轉動灌漿嘴使之牢牢固定在孔內。

3.2 硅酮結構密封膠密封

待凹槽干燥后，采用專用注膠槍，順著凹槽注入一層H-995硅酮結構密封膠，施膠后5分鐘內修整膠縫。

3.3 環氧樹脂砂漿封縫

（1） 環氧樹脂砂漿配合比。環氧樹脂：乙二胺：水泥：砂=100：10：150：300。其中水泥采用P.0.425水泥，砂采用細砂（篩掉0.63mm以下與2.5mm以上顆粒，用水清洗干凈，并烘干）。（2）配制方法。環氧樹脂加熱溶化→加入乙二胺→攪拌均勻→加入水泥、砂→攪拌均勻→環氧樹脂砂漿配制完成。（3）封縫方法。用抹刀將環氧樹脂砂漿填入凹槽內，邊抹邊壓，在砂漿收縮前確保抹壓密實，并刮平整以防止產生小孔和氣泡。樹脂砂漿填入槽內約5mm厚，預留部分便于抹調色砂漿。

3.4 注入雙液型改性環氧樹脂

（1）灌漿材料為RX-505雙液型改性環氧樹脂。（2）灌漿前先對灌漿機具、器具及管子進行檢查，運行正常后開始灌漿如。（3）將RX-505雙液型改性環氧樹脂灌漿材料放入搪瓷桶，把標尺插進桶中，并作灌漿記錄；壓漿時，保持在0.2Mpa以上的壓力，并且逐漸升高。注意觀察灌漿嘴的排氣情況，待有純漿排出，即可堵住灌漿嘴。待最后一個灌漿嘴流出漿液時，堵住漿嘴，再繼續壓注5分鐘左右，關上進漿嘴上的轉芯閥門，即結束灌漿。（4）灌漿結束后，立即拆除管道，并把管道、設備清洗干凈。（5）灌漿后經2～4天，待漿液凝結后，再用水泥砂漿抹平漿嘴進行封孔。

3.5 抹調色灰漿

（1）調色灰漿的配制。根據襯砌結構自然色，調配調色灰漿，其基本配合比為：水泥：膩子粉：107膠=1；1：1，通過對膩子粉摻量的微調，使其顏色盡量接近襯砌結構的自然色。（2）進行飾面處理時，將調配制好的調色灰漿抹在槽內的樹脂砂漿表面，與襯砌的混凝土抹平，以保證外觀質量。

4 注漿施工的注意事項

針對不再繼續發展的環向貫通裂縫，在開槽前，先在裂縫附近兩側和水溝內向仰拱背后地層注入P.O.42.5普通硅酸鹽水泥漿。水灰比在0.8到1之間；注漿壓力在0.4到0.6MPa，注漿速度為10到15L/min。（1）鉆孔，環向裂縫附近兩側水溝內，采用專用打孔設備，分別向混凝土內鉆一個直徑為50mm的孔，深度要進入仰拱背后土層。（2）埋設Φ40注漿管，在注漿外纏繞一層橡膠，以封堵孔與注漿管之間的間隙。注漿管纏繞完成后，打入孔內。（3）注漿，注漿之前，連接注漿管路，并對管路進行試壓力，以此確定管路是否為空載或漏漿。（4）拔管及封堵，注漿完成待漿液凝固后，將注漿管沿其根部用手砂輪割除，然后將管口清刷干凈，襯砌鉆孔處切記一定要采用高標號防滲水砂漿進行封堵密實。

5 結束語

本隧道結構自2011年治理后，至今尚未出現問題，因此結合這一成功案例，詳細的描述了高寒地區裂縫治理過程中合理且可行的技術方案，此方案成本較低且安全可靠，對于其工程質量及其經濟性方面都有很好的影響。并且以成功案例能為今后類似的工程實踐問題作參考。

參考方獻

[1]鐵路隧道工程施工質量驗收標準.TB10417-2003.中華人民共和國鐵道部發布[S].

[2]鐵路運營隧道襯砌安全等級評定暫行規定.鐵運函[2004]174號文[S].

作者簡介：郭慧珍（1977，1-），女，碩士，講師，2007年畢業于西南交通大學結構工程專業。