公路隧道橫洞與加寬帶襯砌混凝土裂紋的成因及防治

文/陳江 云南云嶺橋隧科技有限公司 云南昆明 650000

1、案例工程概況

某公路隧道工程全長1456米，全隧道遵循二級公路相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，隧道埋深大約為100米到200米。該公路隧道在洞口段Ⅱ類圍巖對二次襯砌進(jìn)行采用。該公路隧道橫洞與加寬帶襯砌完成后，陸續(xù)產(chǎn)生了混凝土裂紋，裂紋寬度大致保持在0.2mm到1.0mm范圍之間，且無錯位現(xiàn)象，少數(shù)裂紋存在0.1mm到0.2mm的錯位現(xiàn)象；在地質(zhì)條件較差的部位，存在較多的裂紋，且呈現(xiàn)出環(huán)向、縱向以及交叉等多種形式。

2、公路隧道橫洞與加寬帶襯砌混凝土裂紋的成因

2.1 地質(zhì)條件差

案例公路隧道工程實(shí)際地質(zhì)條件不符合相關(guān)設(shè)計(jì)要求，實(shí)際上隧道圍巖主要是V類圍巖，且節(jié)理存在極為豐富的裂隙，且斷層碎裂帶較多，同時存在較多的不良結(jié)構(gòu)面。另外，大斷層構(gòu)造嚴(yán)重影響了隧道圍巖的穩(wěn)定性[1]。

2.2 缺乏合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)

案例公路隧道工程的實(shí)際圍巖與相關(guān)設(shè)計(jì)存在較大差異性，且未能及時對支護(hù)結(jié)構(gòu)實(shí)施補(bǔ)強(qiáng)，造成多次坍塌，多次引發(fā)應(yīng)力重分布，對受力條件造成了較大改變。另外，襯砌厚度只有25cm，為預(yù)防裂紋，應(yīng)采用鋼筋網(wǎng)對之進(jìn)行防護(hù)[2]。其次在橫洞位置，初支與二襯在洞身位置出現(xiàn)支護(hù)斷環(huán)，荷載集中在橫擔(dān)工字鋼及加強(qiáng)鋼筋網(wǎng)上，對施工過程控制有較高要求。

2.3 未對防水層進(jìn)行設(shè)置

對于公路隧道橫洞與加寬帶襯砌而言，對防水板進(jìn)行設(shè)立不僅能有效防水，還具備隔離層的相應(yīng)作用，能有效消除存在于混凝土襯砌以及噴錨支護(hù)之間的約束力，并削弱圍巖變形對襯砌造成的不良影響，避免裂紋出現(xiàn)[3]。在案例工程中，橫洞與加寬帶襯砌未對防水層進(jìn)行設(shè)置，導(dǎo)致了裂紋的集中分布。

2.4 混凝土干縮且養(yǎng)護(hù)不及時

公路隧道橫洞與加寬帶襯砌完成后，公路隧道貫通后，隧道內(nèi)產(chǎn)生較大風(fēng)速，且洞內(nèi)溫、濕度出現(xiàn)較快變化，造成混凝土干縮并引發(fā)裂紋產(chǎn)生。另外，對脫模之后的襯砌混凝土養(yǎng)護(hù)不及時，也是引發(fā)裂紋的重要原因。

2.5 開挖及支護(hù)工藝時間過長

公路隧道對橫洞及加寬帶施工重視度不夠，加寬帶與橫洞經(jīng)常需要定做模板，常采取跳過加寬帶與橫洞二襯支護(hù)的策略。因支護(hù)時間長，在地質(zhì)條件較差的情況下很容易發(fā)生較大變形。

3、公路隧道橫洞與加寬帶襯砌混凝土裂紋的防治措施

3.1 防治原則

在確保隧道結(jié)構(gòu)安全，并避免阻礙交通運(yùn)行的基礎(chǔ)上，主要對系統(tǒng)錨桿以及局部錨桿進(jìn)行采用，并實(shí)施注漿加固，并對裂紋進(jìn)行封堵和整修，輔之以防滲漏處理，有效實(shí)現(xiàn)對裂紋的綜合治理。另外，相關(guān)質(zhì)檢單位檢驗(yàn)，裂紋處理合格后，對之噴刷涂料進(jìn)行裝修。

3.2 防治方法

3.2.1 系統(tǒng)錨桿加固

在公路隧道橫洞與加寬帶襯砌結(jié)構(gòu)上密集分布，嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)安全的裂紋，要采用系統(tǒng)錨桿對該襯砌段相應(yīng)的整拱實(shí)施加固。所采用的系統(tǒng)錨桿應(yīng)為鋼質(zhì)漲殼式中空注漿錨桿，其規(guī)格為25×5mm，錨桿長3米。鋼質(zhì)漲殼錨頭相應(yīng)的工作荷載具體值為50kN，錨桿相應(yīng)的環(huán)向間距在1.5米以下。情況較為特殊時，可適當(dāng)對錨桿進(jìn)行加密。主要對隧道圓心上部相關(guān)部位實(shí)施加固。采用環(huán)氧樹脂漿液對裂紋實(shí)施壓注，并對注漿壓力進(jìn)行控制，使之保持在0.3MPa到0.5MPa范圍之間。

3.2.2 局部錨桿加固

對于縱向裂紋以及影響隧道結(jié)構(gòu)安全的裂紋，可采用錨桿在裂紋兩側(cè)進(jìn)行交錯布置，對之實(shí)施局部加固鎖定。所采用的錨桿因?yàn)殇撡|(zhì)漲殼式中空注漿錨桿，其規(guī)格為 25×5mm，錨桿長3米。鋼質(zhì)漲殼錨頭相應(yīng)的工作荷載具體值為50kN。采用環(huán)氧樹脂漿液對裂紋實(shí)施壓注，并對注漿壓力進(jìn)行控制，使之保持在0.3MPa到0.5MPa范圍之間。

3.2.3 裂紋處理

部分干縮裂紋開裂程度相對較輕，且不會嚴(yán)重影響隧道結(jié)構(gòu)安全?？刹捎铆h(huán)氧樹脂漿液對此類裂紋實(shí)施壓注，并對注漿壓力進(jìn)行控制，使之保持在0.3MPa到0.5MPa范圍之間。另外，對于實(shí)施鉆孔后，滲出地下水的情況，要先對滲出的地下水進(jìn)行處理，再對隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，并對裂紋實(shí)施處理。對滲水進(jìn)行處理，要有效結(jié)合以下兩種方法：采用水泥—水玻璃雙液實(shí)施注漿堵水；鑿槽，并將盲溝埋設(shè)與槽內(nèi)，實(shí)施引水。最后，采用涂料對襯砌表面混凝土實(shí)施噴刷，改善外觀。

3.3 技術(shù)措施

3.3.1 錨桿施工

錨桿施工主要包括以下步驟：①布眼。在現(xiàn)場采用油漆對錨桿位置進(jìn)行標(biāo)注。②鑿坑。借助手持電鋸等工具，將錨桿眼位作為中心，對20×20×6cm的方坑進(jìn)行開鑿。③鉆眼。借助風(fēng)動鑿巖機(jī)，對方坑內(nèi)部實(shí)施鉆眼，并使鉆眼方向與襯砌混凝土表面保持垂直，參照錨桿長度對深度進(jìn)行控制，鉆眼結(jié)束后實(shí)施清孔處理。④對錨桿進(jìn)行安設(shè)。對錨頭與錨桿實(shí)施連接，并將之插入鉆孔內(nèi)，對止?jié){塞以及墊板進(jìn)行安裝，并將螺母上好擰緊。⑤注漿。借助擠壓式注漿機(jī)，將水泥砂漿向錨桿孔內(nèi)實(shí)施注入，并對注漿壓力進(jìn)行控制，使之保持在0.2MPa到0.3MPa范圍之間。⑥封口。采用C30無收縮水泥砂漿對錨桿端頭相應(yīng)的方坑實(shí)施封口處理。

3.3.2 壓漿施工

壓漿施工主要包括以下步驟：①清紋。借助毛刷等工具對裂紋表面存在的灰塵進(jìn)行清除，并采用酒精對紋隙表面存在的油跡進(jìn)行清洗。②標(biāo)識。將灰塵以及水泥對裂紋封堵的具體部位進(jìn)行標(biāo)識。③貼嘴。沿著裂紋，使用F—Ⅱ封紋膠液對相應(yīng)的注漿嘴進(jìn)行粘貼。④注漿嘴加固。貼嘴完成兩個小時之后，使用F—Ⅱ封紋膠水泥漿液對注漿嘴邊緣進(jìn)行涂抹。⑤封紋。使用F—Ⅱ封紋膠水泥漿液對注漿嘴間存在的裂紋進(jìn)行涂抹。⑥試注。借助注漿機(jī)將丙酮壓注入各個注漿嘴之中，并對注漿嘴及封紋進(jìn)行檢驗(yàn)，避免滲漏，避免相鄰的注漿嘴產(chǎn)生連通，對試注存在問題的相應(yīng)部位實(shí)施修補(bǔ)和有效封堵。⑦注漿。借助MY—Ⅲ注漿機(jī)將環(huán)氧漿液對注漿嘴實(shí)施壓漿，并采用鐵釘對注漿完成的注漿嘴實(shí)施釘堵。

結(jié)語：

綜上所述，地質(zhì)條件差、缺乏合理的支護(hù)結(jié)構(gòu)、未對防水層進(jìn)行設(shè)置、混凝土干縮且養(yǎng)護(hù)不及時等原因均會導(dǎo)致公路隧道橫洞與加寬帶襯砌混凝土裂紋。要在實(shí)施系統(tǒng)錨桿加固或者局部錨桿加固的基礎(chǔ)上，采取相關(guān)技術(shù)措施，對裂紋進(jìn)行有效處理。