公路隧道衬砌裂缝检测与治理方案分析

发表时间:2020/10/12   来源:《基层建设》2020年第16期   作者:雷建红
[导读] 摘要:隧道衬砌属于隧道工程不可或缺的重要组成部分,衬砌的质量高低对于整体隧道质量高低影响很大,在隧道投入使用后需要对隧道质量进行定期检测,衬砌质量检测属于隧道质量检测重要内容之一。
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        摘要:隧道衬砌属于隧道工程不可或缺的重要组成部分,衬砌的质量高低对于整体隧道质量高低影响很大,在隧道投入使用后需要对隧道质量进行定期检测,衬砌质量检测属于隧道质量检测重要内容之一。衬砌裂缝属于隧道衬砌多发一种病害,本文结合实际案例分析衬砌裂缝检测与治理方案,希望可以起到一定借鉴意义。
        关键词:衬砌; 裂缝; 隧道; 检测; 治理;
        当前常用的隧道衬砌类型包括锚喷、拼装、明洞、复合式、砼等多种类型,施工企业会根据工程具体需要适当选择相应的衬砌形式,确保公路隧道质量。无论是何种衬砌形式,在长期公路隧道使用过程中,难免会受到自然因素、人为因素等影响,出现一定裂缝质量问题。全面检测裂缝、综合分析裂缝成因对于后期制定裂缝解决对策具有重要意义。
        1 隧道衬砌裂缝治理原则
        相关工程企业在隧道衬砌裂缝治理上需要遵循一定的原则,以最大化确保治理质量,确保隧道衬砌符合相关国家标准,可正常使用。一般衬砌裂缝质量问题治理原则如下:(1)适应性原则。在公路隧道衬砌裂缝治理上需要遵循适应性原则,即根据衬砌裂缝实际检测情况,从裂缝产生原因入手,制定相应的治理方案。在裂缝治理上必须先要使用专业仪器对衬砌裂缝进行检测,全面分析裂缝处的长度、深度、裂缝表现特点等,尽可能为后期裂缝治理方案的制定提供可靠数据支持。(2)技术性原则。在公路隧道衬砌裂缝治理上,相关人员需要利用相应的治理技术,确保隧道衬砌裂缝问题治理过程中不会造成新的危害,同时可以确保修补后的隧道质量符合相关标准,确保公路隧道的整体质量[1]。(3)排查原则。公路隧道衬砌裂缝问题治理前需要对裂缝治理区域进行排查,避免出现错漏等情况,全面确保隧道裂缝处理质量。(4)资料收集与整理。每次公路隧道衬砌裂缝治理完毕后,相关人员需要做好资料的整理与收集工作,完善相应隧道档案,为之后道路隧道衬砌裂缝的处理提供有力数据支持。
        2 某公路隧道衬砌裂缝检测治理——衬砌裂缝检测与治理方案
        2.1 工程概况
        某公路隧道位于我国某省境内,属于场内交通(水电枢纽工程)的重要通道,隧道等级为二级公路,公路隧道K2+689.35—K4+087为1397.0m,结构形式为单洞双车道,城门洞形断面,断面5.0m净高,9.5m净宽。隧道工程沿线地质情况十分复杂,地势较为陡峭,属于雅砻江左岸,45º—6Oº边坡坡度,190m最大埋深。隧道出口段主要为大理岩白色中厚层(下部)与角砾岩,进口段主要为片岩(角闪石)。利用超声波R某M-某Y5N检测仪、罗盘、钢卷尺、游标卡尺等仪器设备对隧道衬砌裂缝情况进行调查,并详细记录隧道裂缝情况,为后期隧道裂缝处理提供有效数据支持。
        2.2 公路隧道裂缝衬砌裂缝检测结果
        该隧道内检测出衬砌裂缝问题,衬砌裂缝有纵缝、横缝两种,其中横缝为3.01—6.03mm裂缝宽、纵缝为3.0—5.01mm裂缝宽,裂缝长度0.56—1.82m,裂缝深度3.52—16.32cm,设计衬砌厚度在30—45cm之间,裂缝形态为起伏裂缝无渗漏情况。其中纵向缝隙在K4+010—K4+065段直边墙(右侧),横向缝在K3+905—K4+065段直墙中部(左侧)。对裂缝发展情况进行砂浆条检测,7#、10#、12#、13#(隧道左侧)与2#、5#、9#、10#(隧道右侧)出现拉裂现象,K4+015—K4+061处(隧道左侧)出现一定衬砌错台现象。对隧道衬砌及整体隧道的承载力等参数进行调查统计,统计结果裂缝对隧道整体承载力无影响,隧道质量还符合相应标准要求,因此在后期处理上只需针对衬砌裂缝与边坡进行修补等处理即可,无须重新修建。


        2.3 公路隧道衬砌出现上述裂缝的原因分析
        裂缝检测者根据裂缝表现特点及裂缝主要集中区域,分析产生上述裂缝问题的原因主要包括以下几种:(1)围岩与二次衬砌(混凝土)之间存在脱空情况。在隧道衬砌回填灌浆中施工时,回填灌浆作业中听到明显的岩块掉落打击衬砌的声音,判断围岩与二次衬砌之间有一定的脱空现象,由于这种脱空存在,导致围岩与衬砌紧密性不足,当围岩发生形变后,混凝土衬砌受力不够均匀,部分混凝土应力过于集中,进而导致衬砌出现裂缝问题。(2)施工缝处理还不够科学。检测发现的衬砌裂缝主要集中在施工缝纵向延伸区域,此种情况出现与直墙式断面受力不够高有一定关系,在工程前期施工中未利用整体浇筑的形式,使得施工缝受力相对薄弱,一定程度上致使裂缝的产生[2]。(3)自然因素影响诱发隧道裂缝产生。该工程隧道主要位于雅砻江河谷沿岸,被河谷深切,江岸两侧坡度较大,隧道出口段最大坡度达到6Oº左右,导致隧道的偏压较为严重。加之坡体岩体(表层)松动风化厚度较大,达50m左右,雨季来临后浅层滑动现象多发,影响了隧道周边围岩,对衬砌的受力情况产生影响,诱发隧道衬砌裂缝的产生。在隧道出口段的地质情况排查中也发现了边坡和山体裂缝。
        2.4 公路隧道衬砌出现上述裂缝治理方案
        根据工程的实际情况与对工程裂缝情况的综合分析,施工企业根据公路隧道的衬砌位置不同,遵循相应治理方案制定原则,制定了不同的隧道治理方案,具体方案如下:(1)洞外加固治理。从该工程裂缝产生原因上来看,衬砌裂缝产生与洞外边坡自然环境有很大关系,故施工企业制定洞外边坡加固方案,尽可能减少隧道出口段浅层滑动的现象发生,力保边坡土质稳定,阻断衬砌裂缝的进一步发展,加固隧道衬砌[3]。根据该工程技术要求与实际裂缝出现原因,施工技术人员制定采用锚筋桩与锚索框架梁(预应力)的综合手段,加固边坡,减轻边坡下滑的可能。两排锚筋桩坡脚,框架梁形式连接单排锚筋桩,Φ28mm螺纹钢筋3根焊接Φ120mm钢管组成锚筋桩,5.0m×5.0m间距,20.0m以内的长度,设置注浆孔方便后期注浆施工。边坡加固采用无粘结拉力的锚索,在锚索连接上采用框架梁,200.0cm×100.0cm梁断面尺寸,6.0m以上锚固长度,5.0m×5.0m间距,150.0kN设计拉力,M20砂浆材料注浆,整个锚索施工在完整的基岩内进行。为了进一步提升边坡稳定性,利用沥青封闭坡体裂缝提升雨水防渗能力,减少雨水对边坡造成的不利影响。(2)隧道内衬砌加固处理。K33+850—K44+080段内衬砌裂缝处理,采用L=6.0m、Φ28mm砂浆锚杆梅花形加固方式,锚杆端部加设钢垫板15cm×15cm×0.8cm,1.5m间排距。衬砌加固处理上先对锚杆进行作业施工,之后需要立即回填灌浆(拱顶和侧墙)作业,80.00mm灌浆孔径、2.0m间排距(灌浆孔)、9m孔深0.1—0.3MPa灌浆压力、0.5:1—1:1水灰比控制,全面确保加固质量。衬砌裂缝治理完毕后再次质量检测,裂缝问题已经解决,半年后再次进行检查裂缝并未扩大,无新裂缝问题出现,并将相应处理资料整理录入保存。(3)严格控制水泥混凝土作业方案1)提升打孔工艺手段,提升钻孔系数指标,提升光洁表面爆燃效果,强化隧道工程挖掘剖面检验,严格管控超级欠挖工艺水平,为隧道工程衬砌作业创造优质的现场工作条件。2)隧道工程水泥混凝土二次衬砌作业周期,应当在围岩层与初始阶段支撑防护形变基本趋于稳固时实行。当围岩层形变非常明显、流变特征变化显著,需要提前实行二次衬砌的时候,一定要对初始阶段支撑防护或者衬砌结构采取强化手段。3)水泥混凝土的搅拌与混合。a.作业原材料严格按一定比例进行计量,定期监测校正计量设备。提升砂石原材料含水比例的检验标准,及时优化水泥混凝土搅拌混合的用水量。b.管控水泥混凝土入模时的温度。在暑期作业时,当温度>+32℃时,砂石原材料、搅拌设备应该搭建遮阳棚,使用凉水清洗碎石原材料使其温度降低。尽可能安排在晚间灌注水泥混凝土。
        3 结束语
        综上所述,公路隧道衬砌裂缝检测与治理方案的制定要结合具体工程实际情况,综合分析衬砌出现裂缝的具体原因,并按照适应性、技术性、排查、资料整理等原则,制定相应治理方案,收集相应资料,促进衬砌裂缝处理技术应用与发展。
        参考文献:
        [1]张晓萍,张廷雄,王鹏诚.地下洞库衬砌裂缝监测分析及抢修方案研究[J].江苏建筑,2018,194(06):83-86.
        [2]董泽,许怀玉,李进斌.南杖子隧道衬砌裂缝检测分析[J].科技风,2018,No.347(15):96.
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