浅析公路隧道衬砌裂缝检测和治理对策

GXF360 2019-09-14

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随着社会经济的持续增长，我国的交通运输体系在经济发展中占据着越来越重要的地位，隧道工程建设在其中发挥着很大的作用。公路隧道施工方法多源于施工经验和工程类比，受技术发展水平限制和地下环境不确定因素的影响，隧道往往出现渗漏水，严重时衬砌结构出现开裂，直接关系到隧道施工质量和人员生命财产安全。衬砌裂缝是一种常见的病害，多是因为施工技术不佳、施工工艺不佳、施工材料不佳和专业人员操作水平过低造成的。如果能够采用合适的检测方法来判断病害的影响程度，并寻找科学的对策来解决，那么也就能够找到合适的方法消除隧道工程中存在的缺陷，从而较好地保证公路隧道通车运营。

1.工程概况

本文主要通过选取青海省国道569克图至大通隧道KDSG6项目老营庄隧道二次衬砌来对其进行全面研究。隧道全长1205m，隧道二衬高8.8m，侧墙的高度为6.4m，隧道埋深在1.8m～45m之间，隧道初期支护为喷锚和钢筋网片支护，二次衬砌为C30模筑混凝土。在建设的过程中，出现过包括水害、冻害和不良地质、未按规范要求施工等原因使得隧道的衬砌出现开裂和变形的状况，甚至局部出现剥落或者疏松。

据统计，隧道开裂发生在个别节段的侧墙、顶板。裂缝宽度基本上小于0.2mm，只有小部分裂缝宽度大于0.2mm，整体呈现中间较宽而两头较细且长短不一，少量渗水在混凝土裂缝处形成。

6）加强库内通风换气。经常检查，一旦发现虎皮病有发生苗头，立即组织出库销售，杜绝病害蔓延，避免整库果实染病，造成重大损失。

2.原因分析

统计发现裂缝多出现在隧道的节段侧墙处，呈现不规则形状，据此分析可以认定该问题主要是由于混凝土配合比不合理导致的非受力变形引起的。少量出现在顶部，经试验检测拱顶有空洞，部分衬砌根本没有达到设计要求中所要求的相关厚度，推断为施工工艺不规范的同时，由于整个隧道工程的矢跨比较小，而围岩整体埋置深度大都较浅，二次衬砌在垂直的方向上会面临较大的围岩压力，再加上在设计的过程中也没有考虑到其他加固、抗渗和抗震的措施，在围岩排水不畅时，局部水压力过大应力集中，主体结构在运行的过程中容易出现裂缝。同时，发现在二衬衬砌较厚的位置裂纹多而较薄的裂纹少，据此对比分析判定大体积混凝土水化热产生的温度应力和混凝土收缩应力与裂纹的产生有直接影响。

3.裂缝常规检测方法

检测方法见表1。

4.隧道裂纹处置对策

4.1 科学畅通的排水系统

施工缝处是常见的渗水和漏水的部位，少量裂缝处有渗水出现。因此，在治理前要根据围岩内水头实际情况合理设置YAS排水半管永久排水，在施工过程中为适应整体围岩表面各种形状裂缝的要求，避免围岩泥沙直接进入而造成的堵塞，使得地下水被阻挡到隧道外部，而停留在隧道两侧沟渠内的水会在之后排除出管道外部。

表1 隧道衬砌裂缝常规检测方法

检测名称方法检测结果游标卡尺测量直接测量精度低，主观因素影响大裂缝宽度仪（HC-CK102）现场拍照，自动识别判读裂缝范围一般为0～8mm，精度0.01mm

图1 抹上环氧砂浆排水管道图

隧道开挖过程中地下水通路被开挖断面截断时，隧道排水系统要采取防、堵、截、排相结合，要在隧道开挖线以外设置不小于原通路的排水管，连通截断的出入水口，必要时在排水管上钻孔，管的表面抹上一层专业的环氧砂浆，疏导结合，如图1。

4.2 砼配合比优化设计，提高抗渗等级

提高混凝土抗渗性能，通常是掺用引气型外加剂，改善孔隙结构，堵塞渗透通道，提高混凝土的密实度，也就是自密实混凝土。同时，混凝土的水灰比不宜过大，一般应控制在0.6以下。施工过程中保证混凝土振捣质量，主要是采用插入式振捣棒和二衬台车上固定的附着式振动器相结合，保证振固密实，过程中连续灌注不间断，减少施工缝，减少防水薄弱环节。混凝土不能连续浇筑时，在混凝土调度安排上，要保证混凝土拌合后经搅拌站出场到浇筑下层混凝土施工缝的间隔时间，应按以下标准控制：当气温＜25℃，应≤3h；气温＞25℃时，应≤2.5h。拆模后，应根据现场气温条件及时覆盖和洒水、喷雾养生，避免因砼表面风干或养护不及时造成收缩烈纹。

4.3 衬砌空洞注浆处置

（1）按要去在拱顶位置每隔3m预留一道PVC注浆口，注浆口位置应突出衬砌内缘4cm～6cm，便于与注浆管连接。特殊地段可在施工缝位置设置环向可维护注浆管，确保衬砌背后混凝土浇筑出现空洞时通过注浆填塞饱满。

（2）为避免拱背空洞出应力突出，结构开裂破坏渗水，在二衬强度达到设计强度后需及时进行拱背注浆，确保初支、防水板及二衬相互密贴。浆液优先选择1:1水泥净浆，回填时注浆压力维持0.1-0.15MPa。

4.4 裂缝处理

4.4.1 材料

裂缝处理材料优先建筑用环氧树脂胶黏剂，它具有较强的粘结强度和耐化学性能，，稳定性好、收缩小、机械强度高。环氧树脂的理想配比：

主要材料为环氧树脂（胶结材料）、丙酮（稀释剂）、乙二胺（固化剂）。调配比例为100:17:8，采用人工拌合。

蠕虫状链中的连接单元是假想的自由旋转链,P-K方法所得均方末端距表达式如式(15)所示.仔细分析这种蠕虫状链均方末端距的处理过程不难发现其中所存在的问题.

（3）岩石与蚀变标志：区内含矿伟晶岩具有良好的分带，铌钽矿主要赋存于中间带钠长石化较强的中粗粒钠长石、白云母伟晶岩中，钠长石化、白云母化越强，铌钽矿化越好。因此钠长石化、白云母化较强的伟晶岩是非常有效的间接找矿标志。

（1）＞0.2mm且贯穿有渗水的裂缝处理

①对裂纹进行标记，将混凝土表面水渍清除干净，用油性笔勾出裂缝走向与长度。

②通过细针孔向裂缝灌注水溶性吸水树脂。

③待裂缝处砼表面干燥后，用锉刀把裂缝凿深至8mm，宽至5mm，用配制好的环氧树脂进行封堵，并同时在裂纹处埋设注浆咀。注浆嘴间距为20cm～40cm，沿着裂纹方向布置。每条裂缝至少应布置2个注浆咀，即有1个进浆孔和1个出气孔，注浆嘴周围用树脂封闭密实。

④待树脂固化后，应进行封缝效果检查。方法为沿缝涂一层肥皂水，堵住出气孔，从压浆嘴处向缝中吹气，若有冒泡现象则封闭效果不好，应进行修补确保密封。

⑤拌制环氧树脂：根据温度、湿度以及裂纹宽度和长度选择合适的树脂液，保证树脂液能够顺利填筑到裂纹中。每次浆液不宜过多，避免长时间使用造成粘度过大而失效。

⑥灌浆：将拌制浆液倒入压浆罐，拧紧盖防止漏气，打开空气压缩机，待罐内压力为0.25MPa～0.35MPa时，打开出浆嘴，持续灌浆。当相邻的高位浆咀流出浆液并持压一段时间后，才可停止，此时该处裂缝已经充满浆液。

所谓“任务驱动”，就是在学习专业技术的过程中，学生在教师的帮助下，紧紧围绕一个共同的任务活动中心，在强烈的问题动机的驱动下，通过对学习资源的积极主动应用，进行自主探索和互动协作的学习，并在完成既定任务的同时，引导学生产生一种学习实践活动。这种教学方法特别适用于学生学习操作类的知识和技能，尤其适于学习工程机械驾驶与维修方面的知识和技能。因此，“任务驱动”教学法在铁道工程机械系统故障排除课程教学中已得到运用，就笔者的教学实践来看，要有效地实施任务驱动教学，应注重以下几个方面。

⑦压浆后的浆嘴处理：待缝内浆液初凝后，拆卸压浆嘴及出气孔，采用配置好的环氧树脂封闭孔口，并抹平，保证混凝土颜色一致性。

（2）＞0.2mm无渗水的裂缝处理

处理方法除了无需先封闭渗水外，主要步骤一直，直接采用环氧树脂灌注，工艺流程如下：

表面处理→必要时扩缝处理→埋设灌浆嘴、出气孔→将裂缝表面封闭→密封检查→浆液配置→压力注浆→缝口拆除→面层检查。

（3）＜0.2mm裂缝的处理

对于缝宽＜0.2mm的裂缝，采用吸水树脂表层封闭处理后干燥，用配制好的环氧树脂对面层压抹，此时树脂液要求有一定的流动性。具体工序如下：

2.4 花果管理盘克汉姆梨的花粉香味淡，不易吸引蜜蜂等昆虫传粉，通常采用人工授粉或机械喷粉。开始人工授粉的适宜时间是30%的花开放时，授粉时梨花与苹果花不同的是要以边花为主，每个花序点授1～2朵。也可以在全园梨树50%的花开放时机械喷粉。花粉液配方：0.2%尿素+0.3%硼砂+0.01%花粉+0.3%白砂糖。花后及时疏果，每隔20 cm留1个果，或保证40个叶片以上留1个果。

采用双填砂管并联驱替实验的方法[7]，渗透率级差分别设置为1倍、5倍、8倍、10倍和25倍，常规水驱至含水98%(w)后用聚合物驱油并记录不同渗透率岩心的产液量。实验结果显示，不同的渗透率级差对提高采收率程度的影响明显(见图1)。在渗透率级差逐渐上升的阶段(1～5倍)，由于低渗岩心动用程度提高，因此提高采收率的幅度呈上升趋势(见图1)。当渗透率级差进一步扩大(5～10倍)，提高采收率的幅度达到峰值(27.4%)之后缓慢下降。当渗透率级差超过10倍之后，由于聚合物分子在高渗岩心中形成指进减弱了聚合物提高波及效率的能力，从而使得提高采收率的能力逐渐下降[8-10]。

①标记：检查裂缝，定位裂缝位置并做好标记。

第五，法制教育缺失。用社会主义法律的基础知识来教育年轻一代，使他们从小就受到守法的教育，懂得和善于履行社会主义公民的权利和义务，增强法制观念，养成自觉遵守法律的行为习惯是学校与家庭教育的题中之义。在格鲁吉亚,大学生、中学生的法制教育是不到位的，结果群体性突发事件中“出现了一批没有原则的年轻流氓”,“他们可以为了自己的‘朋友’和‘伙伴’不惜去犯罪。”[6](P211)他们法制意识淡薄有多种原因，其中学校和家庭法制教育的缺失和弱化，应该被看着是主要原因。

②表面初步处置：对混凝土表面的裂缝，可用钢丝刷清除面层灰土、浮渣及松散物；再用软毛刷蘸吸水树脂有机溶剂将缝两侧2cm～4cm范围擦拭干净。

③压缝密封：使用刮刀沿垂直裂缝方向将配制好的环氧树脂加压反复刮摸，保证树脂液粘结好，延伸率大。

④待树脂完全固化后可根据现场情况进行表面修饰。

2.2.1 对玉米根际土壤细菌的影响减量化肥处理B，C对玉米根际土壤细菌的影响显著大于其他处理(表2)。对于先玉335处理，除全量化肥与复合微生物菌剂(D)无显著差异，其他处理间细菌数量均差异显著(P<0.05)，处理效果最佳的是B，较A、E处理分别增加1.310和3.705倍。对于金穗4号，各处理间均差异显著(P<0.05)，表现出处理B>C>A>D>E的趋势，且处理B分别较处理A和E提高1.94和4.8倍。且先玉335的根际细菌数量高于金穗4号。