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        S303八洋線小漿隧道襯砌病害成因分析與治理措施

        2018-05-08 11:43:49■吳
        福建交通科技 2018年2期
        關(guān)鍵詞:混凝土施工

        ■吳 瀚

        (武夷山市交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督站,武夷山 354300)

        1 引言

        近年來,隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)速度不斷加快,國省干線建設(shè)質(zhì)量與速度也呈現(xiàn)飛速發(fā)展趨勢,隧道數(shù)量也在不斷增多。但隨著隧道數(shù)量增多以及其所發(fā)揮出來的經(jīng)濟(jì)建設(shè)價(jià)值不斷增大,已建隧道不同程度地存在著襯砌裂縫、空洞、滲漏水等問題,隧道病害防治已成為了國省干線病害防治的重點(diǎn)。

        2 工程概述

        本文以武夷山市境內(nèi)小漿隧道襯砌病害治理為背景,介紹病害的治理方案及治理效果。

        小漿隧道位于南平市武夷山市境內(nèi),屬S303八洋線,隧道全長238.0m。隧道中心樁號為K354+429.000,起點(diǎn)樁號為K354+310.000,終點(diǎn)樁號為K354+548.000。該隧道原設(shè)計(jì)凈空尺寸按一般二級山嶺重丘標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì),隧道寬為7m+2×1m。該隧道穿越山體表層厚為0.5~1.4m的坡殘積土,下部為弱微風(fēng)化碎斑熔巖,洞身巖體較為完整。進(jìn)出口端圍巖級別均為III級,中間段圍巖級別為II級。該隧道原施工過程襯砌結(jié)構(gòu)采用復(fù)合式曲墻襯砌,拱與邊墻為單心圓,半徑為4.9m,襯砌厚度分別為45cm、40cm以及35cm三種。隧道進(jìn)口仰坡采用噴水泥砼 (厚5cm)處理,出口采用自然坡,局部漿砌片石防護(hù)。洞門采用端墻式,兩側(cè)漿砌片石護(hù)墻,洞門外露均用花崗巖細(xì)鑿料石鑲面,增加美觀,如圖1所示。

        3 隧道病害現(xiàn)狀及成因分析

        為全面了解隧道病害情況,2013年武夷山市交通局組織對小漿隧道的裂縫位置、部位、傾角、長度、寬度、形態(tài)和滲漏水等情況進(jìn)行了現(xiàn)場調(diào)查,發(fā)現(xiàn)該隧道的襯砌質(zhì)量出現(xiàn)了不同程度的病害,主要表現(xiàn)在以下方面:

        圖1 小漿隧道現(xiàn)狀示意圖

        襯砌出現(xiàn)多條縱、斜、環(huán)向裂縫,且部分裂縫伴有滲水;局部襯砌背后存在空洞;局部襯砌表面砼剝落露筋;出口處襯砌大面積滲水。小漿隧道病害示意圖如圖2所示。

        病害主要成因分析:

        (1)襯砌:裂縫可能與施工過程中隧道欠挖,襯砌及拱圈混凝土澆搗后,由于混凝土厚度不均勻,引起收縮應(yīng)力集中,在薄弱處發(fā)生裂縫變形;部分段落存在二次襯砌混凝土厚度不足、襯砌背后脫空、超挖回填不密實(shí)等也是導(dǎo)致二次襯砌混凝土開裂的原因,同時(shí)也與圍巖壓力不均勻、不均勻沉降和滲漏水等有關(guān)。

        (2)隧道滲水可能與襯砌防排水設(shè)施設(shè)置不規(guī)范等有關(guān)。

        4 治理對策

        針對隧道襯砌方面的主要病害,并結(jié)合規(guī)范要求,提出治理方案如下:

        4.1 無滲水裂縫的處治

        (1)對于無滲水的裂縫,根據(jù)裂縫寬度,對襯砌裂縫類以0.2mm縫寬為界采取不同的修復(fù)方案,如表1所示。

        圖2 小漿隧道現(xiàn)狀病害示意圖

        表1 無滲水裂縫處治方案

        無滲水裂縫修復(fù)施工方法及要求如下:

        (1)裂縫寬度為 W<0.2mm,無滲水裂縫的修復(fù)。

        對此類裂縫僅進(jìn)行表面封閉:先剔除砼表面抹灰層,并用機(jī)械方法打磨平整。若表面殘留有輕度油污,可用丙酮擦拭干凈。涂刷低黏度改性環(huán)氧底膠。涂刷時(shí),應(yīng)使膠液在混凝土 表面充分滲透。微裂縫內(nèi)應(yīng)含膠飽滿,必要時(shí)可沿裂縫多道涂刷。在底膠干后,使用改性環(huán)氧膠水泥修補(bǔ)砼表面缺陷。

        (2)裂縫寬度為W≥0.2mm,無滲水的環(huán)、斜、縱向裂縫對此類裂縫采用埋管灌漿處理:

        ①沿裂縫延伸方向鑿上寬9cm、下寬13cm。若裂縫深度大于10cm時(shí) ,槽深H為10cm且埋設(shè)φ10mm注漿鋼管;若裂縫深度小于10cm時(shí),槽深H為裂縫深度,不埋設(shè)φ10mm注漿鋼管。鑿槽長度為裂縫起止點(diǎn)各向外延伸10cm。

        ②在槽里裂縫表面進(jìn)行騎縫鉆孔,作為注漿導(dǎo)向孔。沿縫鉆孔,一般孔深1cm,孔徑1cm,孔距50~80cm。

        ③用0.2MPa以上氣壓的壓縮空氣清除裂縫、鉆孔內(nèi)的灰渣和浮塵;沿槽長范圍內(nèi)表面用丙酮進(jìn)行清洗去污,并注意不得堵塞裂縫。

        ④在騎縫埋孔設(shè)一根L=20cm、Φ10mm注漿鋼管并使其固定,然后沿槽涂刷環(huán)氧樹脂砼,確保壓漿壓力作用下,封口密閉,且不得堵塞注漿孔和堵縫。

        ⑤在環(huán)氧樹脂砼固結(jié)強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求后,方可對注漿鋼管進(jìn)行注漿;在壓力注漿時(shí),應(yīng)保證壓漿頭與注漿鋼管密貼不漏氣;注漿壓力應(yīng)嚴(yán)格控制,進(jìn)漿通暢時(shí)壓力宜控制在0.3~0.4MPa,進(jìn)漿難時(shí)宜控制在 0.6MPa;注漿結(jié)束后,有注漿管的割掉注漿管外露部分

        4.2 有滲水裂縫的處治

        對于有滲水的裂縫,根據(jù)裂縫形態(tài)、方向等,制定病害修復(fù)方案,如表2所示。

        表2 有滲水裂縫處治方案

        對此類裂縫采用溝槽法處理:

        (1)沿裂縫延伸方向鑿上寬15cm、下寬20cm。若裂縫深度大于20cm時(shí),槽深H為二次砌厚度的一半;若裂縫深度小于20cm時(shí),槽深H為裂縫深度。鑿槽長度由裂縫最高點(diǎn)向上延伸10cm和裂縫最低點(diǎn)延伸電纜溝底而定。裂縫鑿槽過程中,環(huán)向鋼筋不截?cái)?。

        (2)用0.2MPa以上氣壓的壓縮空氣清除、裂縫、鉆孔內(nèi)的灰渣和浮塵;沿槽長范圍內(nèi)表面用丙酮進(jìn)行清洗去污,并注意不得堵塞裂縫;然后埋設(shè)φ10cmPVC半排水管,待排水管固定后沿槽縫填充凝、防水、附著性強(qiáng)及耐久性強(qiáng)的水泥砂漿。

        (3)當(dāng)防水水泥砂漿強(qiáng)度達(dá)到規(guī)范要求時(shí),在槽深10cm處對鑿槽兩側(cè)涂高1cm、寬2cm的遇水膨脹止水膏,確認(rèn)混凝土和遇水膨脹止水膏間是否有無縫隙,存在縫隙時(shí)用抹子抹平,遇水膨脹止水膏施工后至表面硬化需要約24h,在遇水膨脹止水膏表面硬化完全達(dá)到指觸干燥后,才可以進(jìn)行填充環(huán)氧樹脂砼。施工中應(yīng)注意保護(hù)遇水膨脹止水膏不要浸水,遇水膨脹止水膏的技術(shù)指標(biāo)按國標(biāo)執(zhí)行。

        4.3 襯砌背后空洞病害的處治

        為加固圍巖、改善襯砌受力狀態(tài),對于隧道襯砌背后的空洞或松散填充物進(jìn)行回填處理。施工前應(yīng)根據(jù)檢測報(bào)告提供的空洞位置,進(jìn)一步探明空洞的實(shí)際情況,對一般的初支回填不密實(shí)采用注漿回填措施處理病害,對存在的較大空洞采用泵送混凝土分層回填,一次回填厚度不得大于10cm,回填總厚度不大于原設(shè)計(jì)二襯厚度,對于局部脫空和較小空洞采用注漿回填的方式處理。具體處治步驟如下:

        (1)施工前根據(jù)檢測報(bào)告提供的空洞位置,進(jìn)一步探明空洞的實(shí)際情況;

        (2)對空洞進(jìn)行注漿回填處理;

        (3)在小導(dǎo)管注漿處挖鑿30cm×30cm的二襯砼,注意不要進(jìn)一步破壞老防水板;用一塊比二襯砼挖鑿處略小的防水板進(jìn)行貼補(bǔ);

        (4)重新澆筑二襯砼;

        (5)注漿材料采用1∶1水泥漿,配合比可在實(shí)際施工中適當(dāng)調(diào)整,注漿壓力應(yīng)小于20MPa,且注漿應(yīng)根據(jù)空洞實(shí)際情況分層進(jìn)行。

        4.4 二襯砼表面剝落、蜂窩麻面、鋼筋外露銹蝕等的處治

        (1)將缺陷部位表層的松散混凝土鑿除,露出新鮮混凝土,并進(jìn)行鑿毛處理;

        (2)根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況涂抹環(huán)氧砂漿至設(shè)計(jì)厚度;(3)在修補(bǔ)表面涂抹一層與原結(jié)構(gòu)砼顏色相近的改性環(huán)氧砂漿,進(jìn)行加封。

        4.5 洞口漏水的處治

        該隧道進(jìn)、出洞口漏水較為嚴(yán)重,擬定在洞口上方設(shè)置截水溝的處治方案。溝斷面可采用矩形斷面,尺寸采用60cm×60cm。

        小漿隧道維修加固完后斷面示意圖如圖3所示。

        圖3 小漿隧道維修加固后示意圖

        5 結(jié)語

        小漿隧道襯砌病害處理完成后,經(jīng)過近5年運(yùn)營期的不定期觀測,證明襯砌病害治理效果較好,達(dá)到原設(shè)計(jì)處治方案的目的,未發(fā)現(xiàn)新的病害出現(xiàn)。這次小漿隧道病害治理過程中,有幾點(diǎn)比較深的體會:

        (1)由于要求邊保暢通邊施工,增加了隧道襯砌病害治理的難度,這就要求工程技術(shù)人員要編制實(shí)用的交通導(dǎo)行方案和應(yīng)急方案,一旦堵車情況發(fā)生,即可即時(shí)采用應(yīng)急預(yù)案處理。

        (2)確定合理的施工方案,必要時(shí)應(yīng)召開專家會議,細(xì)化方案并進(jìn)行比選。隧道襯砌病害治理的工作必須要瞻前顧后,不可盲目進(jìn)行。

        (3)襯砌病害治理工作要穩(wěn)重求快。一旦方案確定,要立即調(diào)集人員、材料,處理時(shí)要連續(xù)施工,步步為營、環(huán)環(huán)相扣。

        (4)在運(yùn)營時(shí)注意加強(qiáng)對隧道各受理控制界面等重要部件的檢查和養(yǎng)護(hù),建立永久性控制監(jiān)測點(diǎn),定期觀測。

        總而言之,公路隧道是一項(xiàng)復(fù)雜且系統(tǒng)的工程,不僅施工難度大、影響因素多,在使用階段還極有可能產(chǎn)生各種病害?;诖?,為有效防止病害的產(chǎn)生,需先對病害成因進(jìn)行深入的分析,再根據(jù)病害的程度和類型,選擇有效的治理措施,將病害造成的影響與損失降低到最小限度,確保隧道通行安全、通暢。

        [1]蒲春平.隧道襯砌的裂縫與滲水及其整治研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué)碩士論文,1998.

        [2]李治國,張繼奎.病害隧道調(diào)查及裂縫治理技術(shù)[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2002(增刊).

        [3]JFG F60-2009,公路隧道施工技術(shù)規(guī)范[S].

        [4]GB 50367-2013,混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

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