張孝錢

(保利長(zhǎng)大工程有限公司，廣東 廣州 511431)

0 引 言

隧道在開(kāi)挖過(guò)程中，周圍的巖體需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)力重分布，同時(shí)又因?yàn)閿鄬?、空洞、溫度等多方面因素的影響使得隧道在修建完成之后二襯出現(xiàn)不同程度的裂縫。隧道的二襯產(chǎn)生裂縫，襯砌的整體性發(fā)生破壞，對(duì)圍巖的承載力會(huì)被大大削弱。此外由于二襯裂隙的原因，車輛的快速通過(guò)會(huì)在隧道之內(nèi)引發(fā)空氣動(dòng)力學(xué)效應(yīng)，導(dǎo)致拱部襯砌出現(xiàn)掉塊現(xiàn)象。由于裂隙的原因在富水的區(qū)域還會(huì)加大滲水漏水的概率，銹蝕鋼筋，使得鋼筋和混凝土的耐久性受到嚴(yán)重的影響，整個(gè)隧道的承載力也會(huì)隨之被削減，為車輛的正常運(yùn)營(yíng)留下了安全隱患。加強(qiáng)對(duì)二襯裂縫產(chǎn)生原因及機(jī)理的分析，并有針對(duì)性的采取措施，是目前隧道運(yùn)營(yíng)和養(yǎng)護(hù)過(guò)程中的重點(diǎn)。

1 工程概況

獅子嶺隧道工程在隧道修建完成之后，右線YK38+458內(nèi)側(cè)發(fā)現(xiàn)1條裂縫，呈環(huán)向分部，裂縫寬0.3～0.4 mm，長(zhǎng)度為2.2 m，深度32 cm，裂縫距離二襯端頭4.15 m，始于二襯拱腳底部65 cm，此板二襯基本處于IVa與IVb交接處。

2 隧道二襯裂縫的分類及產(chǎn)生原因分析

2.1 隧道二襯裂縫的分類

根據(jù)裂縫走向與隧道縱軸方向的相互關(guān)系，可以將隧道裂縫分為縱向裂縫斜向裂縫以及環(huán)向裂縫，其主要分布的位置及危害的程度如表1所示。根據(jù)隧道二襯變形形態(tài)與開(kāi)裂的形式又可將隧道裂縫劃分為二次襯砌受彎張口型裂縫、內(nèi)緣受擠壓閉口形裂縫、二次襯砌受剪錯(cuò)臺(tái)型裂縫和收縮性環(huán)向裂縫；根據(jù)裂縫產(chǎn)生的原因，又可將裂縫劃分為干縮裂縫、溫度裂縫、沉陷裂縫和其他裂縫。

表1 縱向、斜向、環(huán)向裂縫的危害程度及分布位置

2.2 隧道二襯裂縫產(chǎn)生的原因分析

(1)溫度應(yīng)力因素

襯砌混凝土由于溫度的變化會(huì)產(chǎn)生溫度應(yīng)力，在應(yīng)力達(dá)到一定程度的情況下就會(huì)使混凝土產(chǎn)生裂紋?；炷林詴?huì)產(chǎn)生溫度的變化其主要的原因在于自身的水化產(chǎn)生的熱量以及周圍溫度的變化這兩方面的因素。水化產(chǎn)生的熱量主要是在混凝土澆筑的過(guò)程中產(chǎn)生的，主要是由混凝土的材料所決定的。而溫度的變化則是由當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件所決定的?；炷敛牧蠝囟壬邥?huì)出現(xiàn)膨脹的現(xiàn)象，降低發(fā)生收縮。而骨料和水泥的熱脹冷縮系數(shù)存在差異性，所以在溫度發(fā)生變化時(shí)，骨料和水泥的體積會(huì)發(fā)生不同程度的變化，兩者體積的變化也產(chǎn)生了差異，進(jìn)而導(dǎo)致了裂縫的產(chǎn)生。

(2)施工因素

在施工的過(guò)程中如果在混凝土結(jié)合面處理的不夠徹底、振搗也不充分、偷工減料、支護(hù)類型選擇不合理且標(biāo)準(zhǔn)較低、襯砌厚度較小等多方面的因素綜合作用下就可能會(huì)造成二襯出現(xiàn)裂縫。此外在隧道爆破的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，影響圍巖的穩(wěn)定性，而二襯的混凝土就需要承受較大的外部壓力，引發(fā)裂縫的形成。在施工中如果仰拱、二襯的環(huán)向施工未能夠在一個(gè)環(huán)，反而是錯(cuò)開(kāi)設(shè)置，從而會(huì)產(chǎn)生沉降而拉裂二襯混凝土，而且部分地段也未能夠按照設(shè)計(jì)的要求設(shè)置沉降縫，使得支護(hù)結(jié)構(gòu)之間出現(xiàn)了不均勻沉降。另外在二襯施工時(shí)如果過(guò)早的拆?？赡艽嬖诙r混凝土的強(qiáng)度未能夠達(dá)到設(shè)計(jì)的要求，不能滿足設(shè)計(jì)要求的承載力。應(yīng)用光面爆破容易出現(xiàn)超挖和欠挖的現(xiàn)象，超挖會(huì)使得回填不夠密實(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)空洞，而欠挖使得進(jìn)尺未能達(dá)到設(shè)計(jì)的要求則需要繼續(xù)開(kāi)挖，就會(huì)再次對(duì)圍巖造成擾動(dòng)。以上種種施工過(guò)程中的操作都會(huì)引起隧道二襯某部位出現(xiàn)應(yīng)力集中的現(xiàn)象，進(jìn)而引發(fā)裂縫的產(chǎn)生。

(3)隧道的不均勻沉降

對(duì)于同一隧道，如果所使用的襯砌類型不同，其承載作用也是具有差異的，在圍巖作用下的反應(yīng)也會(huì)有所差異。所以在兩種不同類型的襯砌出極易出現(xiàn)沉降差而導(dǎo)致裂縫的出現(xiàn)。

2 隧道二次襯砌混凝土裂縫的預(yù)防措施

2.1 工程設(shè)計(jì)中的預(yù)防措施

(1)重視隧道的地質(zhì)勘察，準(zhǔn)確劃分各區(qū)域的各級(jí)圍巖，同時(shí)結(jié)合圍巖情況和具體的工程選擇合理的襯砌結(jié)構(gòu)。如果圍巖的劃分不夠詳盡，需要在設(shè)計(jì)圖紙中進(jìn)行表明，提醒施工單位重視。

(2)面對(duì)特殊地層或者不良地質(zhì)區(qū)域，襯砌需要有針對(duì)性的進(jìn)行加強(qiáng)，確保承載力可以滿足要求。例如對(duì)于軟弱和易風(fēng)化的圍巖地段，加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)，必要的情況下需要提高襯砌等級(jí)并加設(shè)錨桿等。

2.2 工程施工中的預(yù)防措施

(1)施工單位應(yīng)當(dāng)配備地質(zhì)工程師及時(shí)對(duì)已開(kāi)挖地段的地質(zhì)情況進(jìn)行分析，如果在施工過(guò)程中發(fā)現(xiàn)隧道該區(qū)域?qū)嶋H的地質(zhì)情況與勘察設(shè)計(jì)中有較大的出入，應(yīng)當(dāng)及時(shí)的上報(bào)建設(shè)單位組織設(shè)計(jì)變更。

(2)加強(qiáng)對(duì)施工質(zhì)量的控制，盡可能的避免拱部澆筑出現(xiàn)間歇的情況，避免在施工縫處出現(xiàn)裂縫、蜂窩麻面的現(xiàn)象。在二襯澆筑完成之后根據(jù)規(guī)定進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)。嚴(yán)格控制混凝土配合比，減少混凝土的拌和誤差。

(3)重視隧道施工的過(guò)程控制，避免在澆筑混凝土的過(guò)程中出現(xiàn)斷澆、間隔澆筑、蜂窩麻面等情況。除此之外，在混凝土澆筑之后需要嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)定進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)工作。

(4)盡可能的采取措施來(lái)減少由于爆破而造成的裂縫。在硬巖地區(qū)，需要將二襯與掌子面之間的距離控制的更大，而對(duì)于軟巖地段則需要適當(dāng)減少每個(gè)循環(huán)的開(kāi)挖進(jìn)尺量。

3 K38+458二襯混凝土裂縫處理方案

通過(guò)測(cè)量發(fā)現(xiàn)K38+458處二襯混凝土裂縫的寬度為0.46 mm，因此綜合考慮各方面的因素，擬采用壓力注入環(huán)氧樹(shù)脂的方式對(duì)裂隙進(jìn)行處理。在進(jìn)行施工之前需要對(duì)施工的環(huán)境詳細(xì)考察，更加合理的對(duì)配合比進(jìn)行調(diào)整，并且可以對(duì)注漿效果進(jìn)行有效的控制。為了確保施工的質(zhì)量以及施工過(guò)程的連續(xù)性，首先需要對(duì)基面進(jìn)行清理，以防有雜質(zhì)對(duì)混凝土的效果產(chǎn)生影響，之后再應(yīng)用丙酮進(jìn)行更深一步的清理。然后用電鉆沿著裂縫兩側(cè)打孔，孔的布設(shè)需要交叉進(jìn)行，兩個(gè)孔之間的距離保持在200 cm左右，其中鉆頭的直徑約為12 cm，鉆孔的角度最好小于45°，深度小于26.7 cm。鉆孔需要穿過(guò)裂縫，但是不能夠打穿結(jié)構(gòu)。然后再用刻槽機(jī)沿著裂縫刻一個(gè)寬度約為1 cm左右的槽口，待刻槽完成清理完畢之后，運(yùn)用環(huán)氧樹(shù)脂砂漿封閉裂縫，一般情況在24 h之后才可進(jìn)行壓漿，壓漿的壓力控制在0.3 MPa左右，直到裂縫表面處或者是相鄰的孔出現(xiàn)出漿現(xiàn)象，然后繼續(xù)保持20 s左右即可結(jié)束壓漿。

4 結(jié) 語(yǔ)

(1)隧道二襯出現(xiàn)裂縫的主要原因包括了溫度應(yīng)力因素、施工因素以及不均勻沉降等。

(2)文章從工程設(shè)計(jì)和施工兩個(gè)方面提出了預(yù)防措施。

(3)結(jié)合該隧道的特點(diǎn)提出壓力注入環(huán)氧樹(shù)脂填充裂縫來(lái)對(duì)裂縫進(jìn)行有效的處理。