某隧道裂縫檢測與修補(bǔ)措施研究
2014-07-18 來源：中國論文網(wǎng)
1 概述
某公路隧道位于山西省某市東北1520km 處, 2008 年1 月竣工。隧道走向西北, 長488m,寬10.16m, 拱頂高7.75m。施工階段, 距東洞口約117m 處曾發(fā)生拱頂圍巖冒落 , 形成塌陷坑。竣工后, 以該冒落點(diǎn)為中心, 約200m 長度的隧道拱頂、拱壁出現(xiàn)不同程度裂縫。
2 地質(zhì)環(huán)境條件
隧道區(qū)地貌形態(tài)為構(gòu)造侵蝕剝蝕中等起伏中山區(qū)。隧道所在山區(qū)在構(gòu)造上屬褶斷帶的次級(jí)構(gòu)造單元。受區(qū)域構(gòu)造影響, 在隧道東洞口以西97m-120m 地表范圍內(nèi), 出露一斷層破碎帶。受其影響,隧道施工時(shí), 曾在東洞口以西117m處發(fā)生隧道拱頂圍巖冒落, 冒落帶直達(dá)地表,形成塌陷坑。隧道變形破壞形式主要表現(xiàn)為洞壁、洞頂裂縫。
3 隧道變形破壞成因分析
隧道施工質(zhì)量、圍巖穩(wěn)定程度、地下采空情況、地表水與地下水的作用以及隧道覆蓋情況、偏土壓和偏水壓等都是導(dǎo)致隧道出現(xiàn)變形破壞的影響因素。
?。?）隧道地質(zhì)條件差, 且隧道軸線選擇不當(dāng)。隧道圍巖破碎，裂隙發(fā)育引起巖體變形過大，導(dǎo)致襯砌破損，發(fā)生裂縫漏水。在地質(zhì)的條件發(fā)生變化時(shí)巖體易產(chǎn)生變形和不均勻沉降，用于襯砌的混凝土應(yīng)設(shè)置一般變形縫，用于襯砌的混凝土施工結(jié)束后，由于巖體的變形和不均勻沉降，因此產(chǎn)生施工縫開裂，造成滲水。
?。?）隧道的運(yùn)行初溫度應(yīng)力會(huì)對(duì)荷載類裂縫的產(chǎn)生形成影響。隧道用于襯砌的混凝土施工時(shí)，相鄰的兩塊混凝土澆筑間隔時(shí)間短，已完成澆筑的混凝土正在處于水泥水化熱溫升時(shí)，開始澆筑新混凝土，這兩塊混凝土相鄰面的溫度差異就會(huì)很大，膨脹與收縮就會(huì)不一致，此時(shí)荷載裂縫成了襯砌混凝土?xí)r候的薄弱面，在溫度應(yīng)力的作用下，就會(huì)產(chǎn)生裂縫。
（3）隧道襯砌應(yīng)力考慮與實(shí)際情況不符，荷載裂縫止水失效或者施工時(shí)處理不當(dāng)。在施工時(shí)，在隧道內(nèi)部的施工縫內(nèi)均設(shè)有止水設(shè)施。盡管裂縫止水條有一定的延展性和膨脹性，但粘合性較差，其膨脹后會(huì)被水流沖走，沖走后就成為一條滲水通道。止水設(shè)施應(yīng)用釘子釘牢，避免混凝土面縫隙的存在，在混凝土澆筑和振搗時(shí)，砂漿會(huì)穿過縫隙，造成止水設(shè)施脫落在混凝土中，致使其失效。
?。?）混凝土養(yǎng)護(hù)不利以及質(zhì)量缺陷的存在。由于灑水養(yǎng)護(hù)監(jiān)控不足，導(dǎo)致混凝土抗裂能力降低，混凝土養(yǎng)護(hù)的薄弱處拉裂。混凝土襯砌施工中會(huì)存在應(yīng)力施工縫、溫度裂縫的蜂窩和麻面等缺陷。工程沒有進(jìn)行固結(jié)灌漿導(dǎo)致混凝土與襯砌或者混凝土與圍巖之間存在空隙。
4 裂縫處理
4.1 裂縫處理的前提條件
根據(jù)上述情況, 對(duì)隧道內(nèi)的混凝土裂縫進(jìn)行處理, 應(yīng)先進(jìn)行下述前期工作:（ 1） 對(duì)隧道內(nèi)混凝土缺陷進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查并取樣, 采用先進(jìn)的探測儀器,對(duì)裂縫長度深度、襯砌和圍巖間的情況進(jìn)行實(shí)地檢測; （ 2） 對(duì)洞內(nèi)的裂縫段進(jìn)行合理的監(jiān)測設(shè)備布置, 并對(duì)裂縫情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測;
4.2 隧道裂縫現(xiàn)狀
隧道內(nèi)的混凝土裂縫由多方面的原因共同造成,判斷混凝土裂縫的成因, 是一項(xiàng)非常艱巨和重要的工作, 需要研究和廣泛試驗(yàn)。包括裂縫的詳細(xì)現(xiàn)狀、混凝土的物理及化學(xué)性質(zhì)，水泥試驗(yàn)詳細(xì)數(shù)據(jù)，荷載詳細(xì)數(shù)據(jù)，地基詳細(xì)數(shù)據(jù)等。對(duì)于隧道而言,詳細(xì)分析混凝土裂縫成因十分困難。對(duì)于隧道的裂縫成因尚不明確的, 應(yīng)首先做裂縫現(xiàn)狀詳細(xì)調(diào)查, 詳細(xì)了解隧道內(nèi)混凝土性能和工作狀況。
4.3 建議處理方案
?。?）灌漿。灌漿能堵塞襯砌混凝土內(nèi)外滲水的通道，截?cái)酀B水的流動(dòng)。對(duì)于裂縫寬度小于5mm的滲水裂縫，純水泥灌漿能填塞裂隙，達(dá)到防滲目的。對(duì)大于5mm 的裂縫，用化學(xué)灌漿處理不僅費(fèi)用較高而且漿液很難灌進(jìn)及存在污染等，因此，對(duì)化學(xué)灌漿未曾考慮。實(shí)際施工時(shí)，我們結(jié)合回填灌漿情況，對(duì)裂縫滲水進(jìn)行了處理。并先對(duì)裂縫周圍的回填灌漿孔及澆混凝土?xí)r為引走地下水而埋設(shè)的排水管進(jìn)行純水泥漿的回填灌漿，然后再在滲水縫面打孔灌漿。經(jīng)上述處理后，大量裂縫滲水被堵住，部分變?yōu)槌睗窕虻嗡疇顟B(tài)。這給我們很好的啟示，由于純水泥回填灌漿只能堵住小于5mm的滲水裂縫，如能再考慮固結(jié)灌漿，效果將更加顯著。
?。?）涂速凝防水混凝土。灌漿結(jié)束后，對(duì)縫面用速凝防水混凝土涂抹達(dá)到堵住滲水的目的，施工步驟為：先將縫面鑿毛，深約10mm，并用清水洗刷干凈，然后在縫面涂刷一層厚約5mm速凝防水混凝土，待硬化后再涂一層7mm的速凝防水混凝土并壓實(shí)，最后再多次涂速凝防水混凝土直至與舊混凝土面齊平。為了加強(qiáng)效果，可使用噴燈烘烤速凝防水混凝土以加速其硬化。另一某隧道裂縫經(jīng)這樣處理后取得了很好的效果。它與化學(xué)方法相比，具有不需模具、配制簡單、費(fèi)用低、時(shí)間短等優(yōu)點(diǎn)。
（3）封閉處理。縫寬小于12mm 的裂縫以及混凝土抗?jié)B性能差的洞段, 進(jìn)行噴涂封閉處理。噴涂材料應(yīng)使速凝、黏合強(qiáng)度高、抗拉強(qiáng)度高、易滲透的材料, 建議使用聚脲彈性體材料、水泥基滲透結(jié)晶型防水材料或改性環(huán)氧樹脂漿液。對(duì)載荷裂縫中有的生長期裂縫, 需要進(jìn)行局部補(bǔ)強(qiáng)加固, 提高混凝土性能, 也可采用碳纖維補(bǔ)強(qiáng)加固或鋼板補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)。
5 結(jié)論
某隧道變形破壞成因一是隧道自身所處地質(zhì)環(huán)境條件較差, 二是隧道施工時(shí)混凝土澆筑質(zhì)量存在問題。隧道裂縫處理的施工工作是比較困難的，在隧道混凝土設(shè)計(jì)以及施工時(shí)，變形縫設(shè)計(jì)應(yīng)當(dāng)依據(jù)地質(zhì)構(gòu)造的斷層破碎帶、節(jié)理裂隙發(fā)育地段的實(shí)際情況，對(duì)混凝土分縫分塊、止水條安裝、混凝土養(yǎng)護(hù)等要高度重視，盡量避免裂縫產(chǎn)生。當(dāng)出現(xiàn)裂縫時(shí)，應(yīng)依據(jù)本文施工步驟及工藝安排進(jìn)行處理。該施工措施具有造價(jià)低、施工簡單、節(jié)省時(shí)間等優(yōu)點(diǎn)，是一種有效的值得推廣的處理隧道裂縫的方法。
