柴浩

中鐵二十二局集團(tuán)第四工程有限公司 天津 301700

混凝土作為三相體，由骨料顆粒、水泥漿體及兩者間的界面過(guò)渡帶組成，在其結(jié)構(gòu)中，骨料顆粒性能相對(duì)穩(wěn)定，而水泥漿體和過(guò)渡帶一般含有不同類(lèi)型和數(shù)量的孔隙和氣穴，他們不均勻分布，且會(huì)隨著時(shí)間、環(huán)境、溫濕度的影響而發(fā)生變化，在外荷載、變形、化學(xué)腐蝕、施工操作等因素的干擾下，會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)性能不穩(wěn)定，從而引發(fā)各種質(zhì)量問(wèn)題和安全隱患。

裂縫的形成因素很復(fù)雜，且?guī)в胁豢深A(yù)見(jiàn)性，且裂縫出現(xiàn)后會(huì)隨著時(shí)間的變化而變化，尤其在環(huán)境惡劣地區(qū)發(fā)展速度異常驚人，破壞能力不可小覷，如若不引起足夠重視，并加以處理，將直接影響建筑物的使用壽命，從而對(duì)人民財(cái)產(chǎn)和生命安全造成威脅。

1 概述

1.1 工程概況

神朔鐵路是我國(guó)“八五”計(jì)劃重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目之一，是我國(guó)繼大秦鐵路之后的第二條西煤東運(yùn)的大通道。霍家梁隧道位于山西省保德縣境內(nèi)，隧道全長(zhǎng)4719m，為雙線隧道，起訖里程K102+012～K106+731，該隧道1992年3月開(kāi)工建設(shè)，1995年3月竣工。

霍家梁隧道洞身大部分在二疊系泥巖和砂巖互層中，階地主要為黃土質(zhì)砂土、黃土質(zhì)砂黏土和卵石土，裂隙水發(fā)育。二疊系上統(tǒng)泥巖、砂巖互層為霍家梁山體的基本地層，巖體呈單斜構(gòu)造，泥巖屬膨脹巖，質(zhì)弱且易風(fēng)化，風(fēng)化后呈碎塊或碎屑狀[1]。

該隧道洞內(nèi)以Ⅳ級(jí)圍巖為主，進(jìn)、出口為Ⅴ級(jí)圍巖。

1.2 病害特征

該隧道病害主要表現(xiàn)為：拱墻及基底裂縫、襯砌滲水、滴水、水溝裂縫等。

依據(jù)《鐵路運(yùn)營(yíng)隧道襯砌安全等級(jí)評(píng)定暫行規(guī)定》（鐵運(yùn)函【2004】-174號(hào)），綜合霍家梁隧道檢查和檢測(cè)結(jié)果，對(duì)其土建結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況和使用功能評(píng)價(jià)，隧道評(píng)定分類(lèi)為A1。

經(jīng)無(wú)損檢測(cè)后，隧道主要病害情況為：

1.2.1 襯砌裂縫

隧道鋼筋混凝土襯砌段共134條裂縫，其中縱向裂縫82條，環(huán)狀裂縫33條，斜向裂縫19條，裂縫均伴有泌出物封閉裂縫。

1.2.2 襯砌滲水

隧道襯砌在施工縫處局部存在滲水現(xiàn)象，兩側(cè)拱腰和拱頂處存在大面積滲水現(xiàn)象。

1.3 病害原因分析

隧道施工時(shí)建筑標(biāo)準(zhǔn)低，隧道施工采用的先拱后墻，最后施工仰拱的施工方法，是造成病害原因之一。

襯砌背后露空：部分襯砌背后回填不密實(shí)、存在空洞、脫空現(xiàn)象，致使結(jié)構(gòu)受力不均，在列車(chē)震動(dòng)影響下，襯砌局部受力開(kāi)裂。

變形縫、施工縫防排水措施不到位，使得基巖裂隙水從縫隙里滲出，加劇裂縫形成，且裂隙水凍脹造成襯砌及防排水設(shè)施破壞[2]。

2 處理方案

2.1 裂縫處理

根據(jù)多方案對(duì)比，考慮到鐵路正常營(yíng)運(yùn)對(duì)施工的影響程度，隧道利用“垂直天窗”施工，本著便于組織、施工高效、質(zhì)量可靠等原則，本工程采用“壁可法”施工工藝，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)裂縫進(jìn)行修補(bǔ)。

2.2 滲、漏水處理

寒冷地區(qū)隧道滲、漏水地段采用以堵為主，堵排結(jié)合的原則。

本文主要圍繞壁可注入法修補(bǔ)裂縫展開(kāi)，對(duì)其它病害的整治不再一一贅述。

3 壁可法的原理及與傳統(tǒng)方法的對(duì)比

3.1 壁可法原理

用密封膠將裂縫表面封閉，使其內(nèi)部空間只能通過(guò)預(yù)先安裝的注入坐與外界相通，然后通過(guò)具有恒定壓力的橡膠管注入器，把低粘度樹(shù)脂膠緩慢均勻的壓注至裂縫中，同時(shí)，恒定壓力可以有效防止裂縫中積存的空氣產(chǎn)生氣阻，從而確保修補(bǔ)質(zhì)量。

3.2 與傳統(tǒng)方法對(duì)比

傳統(tǒng)方式：高壓、快速、瞬間壓力高；注入器手動(dòng)或橡皮筋加壓，壓力控制不穩(wěn)定；注入膠滲透力弱，有收縮，粘結(jié)力??；注漿方式為逐個(gè)注漿，一個(gè)注漿孔注漿，另一個(gè)注漿孔出漿即為注滿(mǎn)；漿液在裂縫中呈線性擴(kuò)散，由于裂縫內(nèi)部有空氣，存在氣阻，漿液無(wú)法向裂縫深處流動(dòng)，因此注漿不飽滿(mǎn)；注漿效果只能起封閉作用[3]。

壁可法：低壓、慢速、持續(xù)壓力且穩(wěn)定；專(zhuān)用注入器依靠本身膨脹收縮產(chǎn)生的壓力注漿，操作簡(jiǎn)單；注入膠粘度很低，滲透性強(qiáng)，固化后無(wú)收縮，有對(duì)結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)的作用；所有注漿孔同時(shí)注漿，注入器內(nèi)始終有殘留的少量膠液，確保膠液壓力穩(wěn)定且維持到固化；膠液注入后呈扇形擴(kuò)散，只進(jìn)不出，穩(wěn)定持壓將裂縫空氣擠入混凝土毛細(xì)孔中，有效避免氣阻，因此漿液可到達(dá)0.02mm微細(xì)裂縫的末端，達(dá)到漿液充滿(mǎn)全部裂縫的目的；注漿完成后，膠液除了對(duì)裂縫有封閉作用外，固化后的膠液強(qiáng)度超過(guò)了混凝土原有強(qiáng)度，對(duì)混凝土有補(bǔ)強(qiáng)作用。

綜上所述，與傳統(tǒng)方法相比，壁可法具有高效的裂縫修補(bǔ)能力，它施工簡(jiǎn)單、質(zhì)量可靠，功效顯著高于傳統(tǒng)方法，在裂縫修補(bǔ)領(lǐng)域值得推廣。

4 壁可法工藝流程

4.1 表面處理

根據(jù)裂縫走向和混凝土表面情況，采用鋼絲刷、抹布、鋼釬、錘子、丙酮等工具，清理裂縫兩側(cè)5cm、8～10cm范圍的混凝土表面，保證清理后的混凝土表面堅(jiān)實(shí)，無(wú)疏松混凝土塊和砂粒，且無(wú)油污、浮塵，裂縫應(yīng)干燥，達(dá)到該條件后，進(jìn)入下一步工序操作[4]。

4.2 粘接注入座

將#101樹(shù)脂粘接劑（干燥裂縫封口膠）（潮濕、滲水處使用WB-SEAL封口膠）按規(guī)定配比在托灰板上使用抹刀反復(fù)攪拌，攪拌至顏色呈現(xiàn)均勻的灰色后，每邊以8mm寬、5mm厚的方式將膠刮在注入座底面四邊，將注入孔對(duì)正裂縫中心，稍加力按壓，使膠布滿(mǎn)座子底面并從四個(gè)小孔中擠出，注意注入孔不要被膠塞，粘好后不要再移動(dòng)注入座（圖1）。

圖1 注入座封底

由于注入座在注膠時(shí)承受壓力，要對(duì)其進(jìn)行加固，方法為一手按住注入座的頂端，防止其移位，另一只手用抹刀取膠將底板的各邊包覆，抹成緩坡，抹膠部分內(nèi)側(cè)應(yīng)蓋住4個(gè)小孔，外側(cè)擴(kuò)展至直徑8-10cm的圓形范圍，抹膠連續(xù)無(wú)斷層，完成以后，注入座的藍(lán)色底邊應(yīng)完全被遮蓋（圖2）。注入座根據(jù)裂縫情況每30-35cm間隔布置一個(gè)。

圖2 注入座外側(cè)包覆

4.3 密封裂縫、養(yǎng)生

用抹刀刮抹封口膠,沿裂縫走向封閉5cm寬的范圍，厚度3mm左右，細(xì)微龜裂比較多的部位，應(yīng)抹至8-10cm寬，為防止出現(xiàn)卷邊，應(yīng)按壓膠的邊緣，以確保封閉嚴(yán)密。密封完成后，讓封口膠自然凝固硬化，固化階段要注意防水。

4.4 注入膠灌注

注入器有BL型和DD型兩種，根據(jù)裂縫情況，選擇不同的注入器進(jìn)行操作。

BL注入器一般適用于需要補(bǔ)充膠液且方便操作的地方，先將注入器與注入座相連后，在進(jìn)行灌注膠灌注（圖3）。

圖3 BL注入器

DD注入器則適用于無(wú)需二次添加以及高空等不方便作業(yè)的地方，先將灌注膠灌注在注入器內(nèi)，在將注入器與注入座相連（圖4）。

圖4 DD注入器

注入器安裝務(wù)必按照接口顏色對(duì)接，否則無(wú)法正常注膠或造成膠液逆流。壁可法注入器安裝方法（圖5）。

圖5 BICS注入器安裝方法

4.4.1 BL注入器灌注

a、將BL注入器藍(lán)色連接端與注入座相連，卡緊卡口兩扣掛鉤，力度應(yīng)合適，避免損壞注入座。

b、將灌注膠主劑和硬化劑按比列裝入盛器中，充分?jǐn)嚢杈鶆颍瑱z查黃油槍狀態(tài)，確保活塞無(wú)翻轉(zhuǎn)和變形。

c、將混合后的膠裝入黃油槍?zhuān)w好蓋，倒置黃油槍?zhuān)蜷_(kāi)閥門(mén)，推動(dòng)活塞排出管道內(nèi)的空氣，直至有膠連續(xù)流出，此時(shí)連接注入器底座，開(kāi)始注膠。

d、水平走向的裂縫從一端開(kāi)始逐個(gè)注入，傾斜或垂直走向的裂縫要從較低一端開(kāi)始向上推進(jìn)。當(dāng)橡膠管部分膨脹至充滿(mǎn)塑料限制套時(shí)，停止注入，此時(shí)注入器將以0.3MPa的恒壓將橡膠管內(nèi)的膠液緩慢壓入裂縫中。如注入器膨脹后收縮較快，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)灌膠液。

e、一個(gè)注入器注入完成后，先關(guān)閉閥門(mén)，再小心地脫開(kāi)白色端的連接，避免藍(lán)色端之間的連接松動(dòng)，移到下一個(gè)注入器繼續(xù)注入。

f、操作時(shí)兩人配合，一人操作黃油槍?zhuān)硪蝗送蟹鲎⑷肫骱烷y門(mén)，不要讓注入座的頸部不正常受力。

4.4.2 DD注入器灌注

a、將裝滿(mǎn)膠的黃油槍與DD注入器連接好，直接將膠灌入注入器。

b、注入器膨脹至充滿(mǎn)塑料限制套時(shí)，停止注入，關(guān)閉閥門(mén)。

c、依次灌入另一個(gè)，直至把整條裂縫所需的DD注入器全部灌滿(mǎn)。

d、將注入器逐個(gè)安裝到注入座上，注入器將通過(guò)自身收縮壓力，開(kāi)始對(duì)裂縫進(jìn)行恒壓注入灌注膠。

4.5 收尾工作

a、灌膠工作完成后，用丙酮和清水清洗工器具，晾干后組裝以備下次使用。

b、灌入的膠液根據(jù)氣溫情況穩(wěn)步固化（10～24h），氣溫越高，固化越快。

c、當(dāng)注入器管內(nèi)膠液完全固化后，可判斷裂縫中的膠液亦固化完成，此時(shí)使用工具拆卸注入器和注入座，有必要時(shí)，打磨平整膠口[5]。

5 壁可法工藝特點(diǎn)

操作簡(jiǎn)便，無(wú)需對(duì)裂縫進(jìn)行鉆孔、鑿槽處理。對(duì)作業(yè)人員無(wú)技術(shù)上的要求，注膠過(guò)程自動(dòng)完成，節(jié)省人力注入壓力恒定，不受氣阻影響，能注入至裂縫最末端，使膠液完全充滿(mǎn)整條裂縫。注入材料的凝固確認(rèn)只需檢查余留在注入器中的材料狀態(tài)，即可對(duì)比已注入裂縫中的膠液固化情況，施工管理和工藝控制簡(jiǎn)單精確。膠液固化后不僅抗拉、抗壓強(qiáng)度高于混凝土本身，且固化后能起到錨注作用，使膠體與周?chē)炷晾喂探Y(jié)為一體，同時(shí)裂縫被完全密封，既恢復(fù)了混凝土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，又可防止外部有害物質(zhì)（雨水、酸、堿、鹽等）對(duì)混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)和鋼筋的侵入腐蝕，對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)物有良好的補(bǔ)強(qiáng)、加固和保護(hù)作用[6]。配套使用的材料全面、系統(tǒng)、專(zhuān)業(yè)，具有穩(wěn)定性好，耐老化、耐腐蝕，膠液粘度低，滲透性強(qiáng)，固化過(guò)程不收縮等特點(diǎn)。根據(jù)施工環(huán)境，裂縫特性、發(fā)生部位、結(jié)構(gòu)要求等采用不同性能的注入材料，可在低溫（-5℃對(duì)應(yīng)）、水下、不同黏度、彈性等要求的前提下配合使用相應(yīng)材料開(kāi)展施工。

6 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)神朔鐵路霍家梁隧道的病害整治，針對(duì)不同的裂縫情況，采用壁可法施工工藝，有效處理了由各種不利因素引起的質(zhì)量問(wèn)題，該工法的應(yīng)用極大提高了營(yíng)業(yè)線天窗點(diǎn)隧道裂縫整治施工的效率，完工后對(duì)修補(bǔ)質(zhì)量進(jìn)行檢驗(yàn)，結(jié)果表明，隧道裂縫得到了有效修復(fù)，修復(fù)后的混凝土各項(xiàng)性能得到極大的提高，達(dá)到預(yù)期效果，為線路的穩(wěn)定運(yùn)營(yíng)提供了有力的保障。該技術(shù)的應(yīng)用為營(yíng)運(yùn)中鐵路隧道裂縫的處理和同類(lèi)型工程的整治提供了參考和借鑒。