承德市某二級公路隧道于1999年竣工,全長361m。隧道內凈空寬12m,高6.4m,結構采用復合式襯砌。隧道圍巖為晶體玻質凝灰巖,巖體節理較發育,出口段風化嚴重。隧道內有斷層通過,斷層通過帶和兩端洞口襯砌加強段均采用厚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構,墻體為現澆砼,邊墻高2.65m ,斷層通過段墻寬70cm,其它區段墻寬60cm。
工程建成運行至今,發現隧道襯砌局部出現裂縫,并伴有滲水現象,對隧道結構有重大影響的變形一處,隧道底鼓,邊墻的變形,以及隧道襯砌的脫空現象嚴重?,F對隧道病害及其防治簡述如下:
一、病害的分類及成因
(一)病害的分類
公路隧道襯砌結構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的隧道病害,包括隧道襯砌開裂、嚴重錯臺及滲漏水等,非表面病害一般包括襯砌厚度不夠,強度未達到設計標準及襯砌背后空洞等。該隧道存在主要病害有:1、表面病害:發現2條明顯的混凝土裂縫,長度分別為5.2m、70m,寬度為0.33mm ;同時發現有49條襯砌施工縫滲水現象,滲水段施工縫累計長度為308.3m ,同時對隧道結構還存在重大影響的變形為一處隧道底鼓和一處邊墻向內變形。2、非表面病害,隧道襯砌的脫空現象嚴重。(1)拱頂脫空現象比較普遍,累計脫空長度為221m 占整條線的61.1%,脫空厚度范圍為3-10cm 。(2)左拱肩累計脫空長度為41m ,占整條線的11.3%,脫空厚度范圍為7-8m。(3)右拱肩累計脫空長度為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
?、乓r砌開裂。主要成因有未能預料的外力作用造成開裂,施%考/試大/工方法不適當造成開襯砌開裂,混凝土收縮開裂。
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。
?、且r砌變形。主要成因有地質原因(如軟弱圍巖、地層偏壓及山體滑坡等),設計不完善,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,超挖末按規范要求回填。
⑵襯砌混凝土強度不足。成因主要有砂石料不合格,粗細骨料級配不合理,未嚴格按照混凝土配合比施工;施工中試件取樣不規范。
⑶襯砌背后嚴重空洞。成因主要有超挖回填或未回填;坍方過大造成空洞;混凝土搗固不密;水灰比過大,混凝土干縮;兩側墻結構發生相對位移以至拱頂下沉。
二、隧道病害的治理對策
1.干裂縫治理方案
對沒有滲漏水的環向干裂縫,一般采用注漿工藝進行治理。方法如下:用丙酮或無水酒精清除裂縫表面油污,沿裂縫表面每隔20—50cm 粘貼一個注漿嘴,然后進行封縫,封縫材料與貼注漿嘴可采用環氧膠,用丙酮進行試壓,壓力為0.3-0.5 MPa,如沒有問題,就可進行注漿,注漿材料采用環氧樹脂漿液。
2.滲漏水治理方案
隧道裂縫是產生滲漏水的根源,對隧道裂縫的治理應將裂縫與滲漏水的治理相合。治理原則為:排堵結合,對于隧道拱頂縱向裂縫滲水、漏水以堵為主,對于邊墻集中涌水、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
對于襯砌背后較大的空洞,建議采用混凝土輸送泵,在襯砌混凝土上開口以泵送混凝土進行回填,然后再由洞內進行注漿加固。對因混凝土搗固質量差引起的襯砌混凝土密實度不好及局部背后存在小的空洞,只需從洞內進行注漿填充和加固即可。
注漿參數:孔深以穿透二次襯砌厚度為準,孔徑50mm ;注漿壓力0.75MPa;保壓≥10min。
4.底鼓治理方案
對于隧道路面底鼓的治理采用結構抽換技術,結構抽換是指拆除隧道底鼓部位混凝土,拆除后對未拆除部位進行斜向注漿加固,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
對邊墻變形部位采用套襯補強技術。套襯補強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展,另一方面與原襯砌混凝土共同作用成為新的承載結構。其技術要點: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合成一個整體。
6.斷層帶加固方案
斷層帶采用注漿加固增設仰拱方案,注%考/試大/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,從而達到阻止襯砌結構繼續變形或破壞。漿液能充填巖體裂(孔)隙(洞),降低地層透水系數,同時能夠修補襯砌混凝土結構裂縫,達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漿液等。
三、結語
總之,公路隧道病害的原因十分復雜,多種因素交織一起,必須及時針對病害產生的原因,綜合運用各種技術,采取合理的措施,本著“一次根治,不留后患”的治理原則進行整治。
參考文獻:
浙江省交通設計院,公路隧道設計規范,北京:人民交通出版社,1990年。考試大