承德市某二級(jí)公路隧道于1999年竣工,全長(zhǎng)361m。隧道內(nèi)凈空寬12m,高6.4m,結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式襯砌。隧道圍巖為晶體玻質(zhì)凝灰?guī)r,巖體節(jié)理較發(fā)育,出口段風(fēng)化嚴(yán)重。隧道內(nèi)有斷層通過(guò),斷層通過(guò)帶和兩端洞口襯砌加強(qiáng)段均采用厚50 cm 的模筑混凝土,其它段襯砌厚為90cm。隧道采用直墻圍拱結(jié)構(gòu),墻體為現(xiàn)澆砼,邊墻高2.65m ,斷層通過(guò)段墻寬70cm,其它區(qū)段墻寬60cm。
工程建成運(yùn)行至今,發(fā)現(xiàn)隧道襯砌局部出現(xiàn)裂縫,并伴有滲水現(xiàn)象,對(duì)隧道結(jié)構(gòu)有重影響的變形一處,隧道底鼓,邊墻的變形,以及隧道襯砌的脫空現(xiàn)象嚴(yán)重。現(xiàn)對(duì)隧道病害及其防治簡(jiǎn)述如下:
一、病害的分類及成因
(一)病害的分類
公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)的病害一般分為表面病害和非表面病害兩種。所謂表面病害即指肉眼可見(jiàn)的隧道病害,包括隧道襯砌開(kāi)裂、嚴(yán)重錯(cuò)臺(tái)及滲漏水等,非表面病害一般包括襯砌厚度不夠,強(qiáng)度未達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及襯砌背后空洞等。該隧道存在主要病害有:1、表面病害:發(fā)現(xiàn)2條明顯的混凝土裂縫,長(zhǎng)度分別為5.2m、70m,寬度為0.33mm ;同時(shí)發(fā)現(xiàn)有49條襯砌施工縫滲水現(xiàn)象,滲水段施工縫累計(jì)長(zhǎng)度為308.3m ,同時(shí)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)還存在重影響的變形為一處隧道底鼓和一處邊墻向內(nèi)變形。2、非表面病害,隧道襯砌的脫空現(xiàn)象嚴(yán)重。(1)拱頂脫空現(xiàn)象比較普遍,累計(jì)脫空長(zhǎng)度為221m 占整條線的61.1%,脫空厚度范圍為3-10cm 。(2)左拱肩累計(jì)脫空長(zhǎng)度為41m ,占整條線的11.3%,脫空厚度范圍為7-8m。(3)右拱肩累計(jì)脫空長(zhǎng)度為30m ,占整條線的8.7%,脫空厚度范圍為3-12cm。
(二)病害成因分析
1.表面病害
⑴襯砌開(kāi)裂。主要成因有未能預(yù)料的外力作用造成開(kāi)裂,施%考//工方法不適當(dāng)造成開(kāi)襯砌開(kāi)裂,混凝土收縮開(kāi)裂。
⑵襯砌混凝土滲水。主要成因有噴射混凝土厚度不夠,防水板破損,襯砌混凝土密度不夠,排水盲溝(管)堵塞或失效。
⑶襯砌變形。主要成因有地質(zhì)原因(如軟弱圍巖、地層偏壓及山體滑坡等),設(shè)計(jì)不完善,施工原因,其他人為的原因(如在隧道附近取土采礦等)。
2.非表面病害
⑴襯砌混凝土厚度不夠。成因主要有久挖,超挖末按規(guī)范要求回填。
⑵襯砌混凝土強(qiáng)度不足。成因主要有砂石料不合格,粗細(xì)骨料級(jí)配不合理,未嚴(yán)格按照混凝土配合比施工;施工中試件取樣不規(guī)范。
⑶襯砌背后嚴(yán)重空洞。成因主要有超挖回填或未回填;坍方過(guò)造成空洞;混凝土搗固不密;水灰比過(guò),混凝土干縮;兩側(cè)墻結(jié)構(gòu)發(fā)生相對(duì)位移以至拱頂下沉。
二、隧道病害的治理對(duì)策
1.干裂縫治理方案
對(duì)沒(méi)有滲漏水的環(huán)向干裂縫,一般采用注漿工藝進(jìn)行治理。方法如下:用丙酮或無(wú)水酒精清除裂縫表面油污,沿裂縫表面每隔20—50cm 粘貼一個(gè)注漿嘴,然后進(jìn)行封縫,封縫材料與貼注漿嘴可采用環(huán)氧膠,用丙酮進(jìn)行試壓,壓力為0.3-0.5 MPa,如沒(méi)有問(wèn)題,就可進(jìn)行注漿,注漿材料采用環(huán)氧樹(shù)脂漿液。
2.滲漏水治理方案
隧道裂縫是產(chǎn)生滲漏水的根源,對(duì)隧道裂縫的治理應(yīng)將裂縫與滲漏水的治理相合。治理原則為:排堵結(jié)合,對(duì)于隧道拱頂縱向裂縫滲水、漏水以堵為主,對(duì)于邊墻集中涌水、施工縫滲漏水則以排為主。采取注漿封堵,滲漏水集中后鑿槽加設(shè)塑料半圓管用防水砂漿抹平,將水引入水溝排出。
3.襯砌混凝土背后空洞治理方案
對(duì)于襯砌背后較的空洞,建議采用混凝土輸送泵,在襯砌混凝土上開(kāi)口以泵送混凝土進(jìn)行回填,然后再由洞內(nèi)進(jìn)行注漿加固。對(duì)因混凝土搗固質(zhì)量差引起的襯砌混凝土密實(shí)度不好及局部背后存在小的空洞,只需從洞內(nèi)進(jìn)行注漿填充和加固即可。
注漿參數(shù):孔深以穿透二次襯砌厚度為準(zhǔn),孔徑50mm ;注漿壓力0.75MPa;保壓≥10min。
4.底鼓治理方案
對(duì)于隧道路面底鼓的治理采用結(jié)構(gòu)抽換技術(shù),結(jié)構(gòu)抽換是指拆除隧道底鼓部位混凝土,拆除后對(duì)未拆除部位進(jìn)行斜向注漿加固,然后施作仰拱鋼筋混凝土,仰拱部位回填,重新施作新的混凝土路面。
5.墻變形治理方案
對(duì)邊墻變形部位采用套襯補(bǔ)強(qiáng)技術(shù)。套襯補(bǔ)強(qiáng)是指在原襯砌混凝土表面再灌注一定厚度的混凝土,一方面抑制原混凝土裂縫的發(fā)展,另一方面與原襯砌混凝土共同作用成為新的承載結(jié)構(gòu)。其技術(shù)要點(diǎn):套襯混凝土的厚度不低于20cm ,使用鋼筋混凝土,要保證隧道凈空斷面要求,套襯混凝土要與原混凝土襯砌結(jié)合成一個(gè)整體。
6.斷層帶加固方案
斷層帶采用注漿加固增設(shè)仰拱方案,注%考//漿作為加固圍巖的一種手段,在隧道病害治理中所起的作用主要表現(xiàn)在加固地層以提高圍巖的承載力和充填襯砌背后空洞使襯砌均勻受力,從而達(dá)到阻止襯砌結(jié)構(gòu)繼續(xù)變形或破壞。漿液能充填巖體裂(孔)隙(洞),降低地層透水系數(shù),同時(shí)能夠修補(bǔ)襯砌混凝土結(jié)構(gòu)裂縫,達(dá)到加固和阻水的雙重目的;通常采用的漿液有普通硅酸鹽水泥(或特殊)單液漿,水泥、水玻璃雙組份漿液及化學(xué)漿液等。
三、結(jié)語(yǔ)
總之,公路隧道病害的原因十分復(fù)雜,多種因素交織一起,必須及時(shí)針對(duì)病害產(chǎn)生的原因,綜合運(yùn)用各種技術(shù),采取合理的措施,本著“一次根治,不留后患”的治理原則進(jìn)行整治。
參考文獻(xiàn):
浙江省交通設(shè)計(jì)院,公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范,北京:人民交通出版社,1990年。