某隧道裂缝检测与修补措施研究
2014-07-18 来源：中国论文网
1 概述
某公路隧道位于山西省某市东北1520km 处, 2008 年1 月竣工。隧道走向西北, 长488m,宽10.16m, 拱顶高7.75m。施工阶段, 距东洞口约117m 处曾发生拱顶围岩冒落 , 形成塌陷坑。竣工后, 以该冒落点为中心, 约200m 长度的隧道拱顶、拱壁出现不同程度裂缝。
2 地质环境条件
隧道区地貌形态为构造侵蚀剥蚀中等起伏中山区。隧道所在山区在构造上属褶断带的次级构造单元。受区域构造影响, 在隧道东洞口以西97m-120m 地表范围内, 出露一断层破碎带。受其影响,隧道施工时, 曾在东洞口以西117m处发生隧道拱顶围岩冒落, 冒落带直达地表,形成塌陷坑。隧道变形破坏形式主要表现为洞壁、洞顶裂缝。
3 隧道变形破坏成因分析
隧道施工质量、围岩稳定程度、地下采空情况、地表水与地下水的作用以及隧道覆盖情况、偏土压和偏水压等都是导致隧道出现变形破坏的影响因素。
（1）隧道地质条件差, 且隧道轴线选择不当。隧道围岩破碎，裂隙发育引起岩体变形过大，导致衬砌破损，发生裂缝漏水。在地质的条件发生变化时岩体易产生变形和不均匀沉降，用于衬砌的混凝土应设置一般变形缝，用于衬砌的混凝土施工结束后，由于岩体的变形和不均匀沉降，因此产生施工缝开裂，造成渗水。
（2）隧道的运行初温度应力会对荷载类裂缝的产生形成影响。隧道用于衬砌的混凝土施工时，相邻的两块混凝土浇筑间隔时间短，已完成浇筑的混凝土正在处于水泥水化热温升时，开始浇筑新混凝土，这两块混凝土相邻面的温度差异就会很大，膨胀与收缩就会不一致，此时荷载裂缝成了衬砌混凝土时候的薄弱面，在温度应力的作用下，就会产生裂缝。
（3）隧道衬砌应力考虑与实际情况不符，荷载裂缝止水失效或者施工时处理不当。在施工时，在隧道内部的施工缝内均设有止水设施。尽管裂缝止水条有一定的延展性和膨胀性，但粘合性较差，其膨胀后会被水流冲走，冲走后就成为一条渗水通道。止水设施应用钉子钉牢，避免混凝土面缝隙的存在，在混凝土浇筑和振捣时，砂浆会穿过缝隙，造成止水设施脱落在混凝土中，致使其失效。
（4）混凝土养护不利以及质量缺陷的存在。由于洒水养护监控不足，导致混凝土抗裂能力降低，混凝土养护的薄弱处拉裂。混凝土衬砌施工中会存在应力施工缝、温度裂缝的蜂窝和麻面等缺陷。工程没有进行固结灌浆导致混凝土与衬砌或者混凝土与围岩之间存在空隙。
4 裂缝处理
4.1 裂缝处理的前提条件
根据上述情况, 对隧道内的混凝土裂缝进行处理, 应先进行下述前期工作:（ 1） 对隧道内混凝土缺陷进行详细调查并取样, 采用先进的探测仪器,对裂缝长度深度、衬砌和围岩间的情况进行实地检测; （ 2） 对洞内的裂缝段进行合理的监测设备布置, 并对裂缝情况进行实时监测;
4.2 隧道裂缝现状
隧道内的混凝土裂缝由多方面的原因共同造成,判断混凝土裂缝的成因, 是一项非常艰巨和重要的工作, 需要研究和广泛试验。包括裂缝的详细现状、混凝土的物理及化学性质，水泥试验详细数据，荷载详细数据，地基详细数据等。对于隧道而言,详细分析混凝土裂缝成因十分困难。对于隧道的裂缝成因尚不明确的, 应首先做裂缝现状详细调查, 详细了解隧道内混凝土性能和工作状况。
4.3 建议处理方案
（1）灌浆。灌浆能堵塞衬砌混凝土内外渗水的通道，截断渗水的流动。对于裂缝宽度小于5mm的渗水裂缝，纯水泥灌浆能填塞裂隙，达到防渗目的。对大于5mm 的裂缝，用化学灌浆处理不仅费用较高而且浆液很难灌进及存在污染等，因此，对化学灌浆未曾考虑。实际施工时，我们结合回填灌浆情况，对裂缝渗水进行了处理。并先对裂缝周围的回填灌浆孔及浇混凝土时为引走地下水而埋设的排水管进行纯水泥浆的回填灌浆，然后再在渗水缝面打孔灌浆。经上述处理后，大量裂缝渗水被堵住，部分变为潮湿或滴水状态。这给我们很好的启示，由于纯水泥回填灌浆只能堵住小于5mm的渗水裂缝，如能再考虑固结灌浆，效果将更加显著。
（2）涂速凝防水混凝土。灌浆结束后，对缝面用速凝防水混凝土涂抹达到堵住渗水的目的，施工步骤为：先将缝面凿毛，深约10mm，并用清水洗刷干净，然后在缝面涂刷一层厚约5mm速凝防水混凝土，待硬化后再涂一层7mm的速凝防水混凝土并压实，最后再多次涂速凝防水混凝土直至与旧混凝土面齐平。为了加强效果，可使用喷灯烘烤速凝防水混凝土以加速其硬化。另一某隧道裂缝经这样处理后取得了很好的效果。它与化学方法相比，具有不需模具、配制简单、费用低、时间短等优点。
（3）封闭处理。缝宽小于12mm 的裂缝以及混凝土抗渗性能差的洞段, 进行喷涂封闭处理。喷涂材料应使速凝、黏合强度高、抗拉强度高、易渗透的材料, 建议使用聚脲弹性体材料、水泥基渗透结晶型防水材料或改性环氧树脂浆液。对载荷裂缝中有的生长期裂缝, 需要进行局部补强加固, 提高混凝土性能, 也可采用碳纤维补强加固或钢板补强加固技术。
5 结论
某隧道变形破坏成因一是隧道自身所处地质环境条件较差, 二是隧道施工时混凝土浇筑质量存在问题。隧道裂缝处理的施工工作是比较困难的，在隧道混凝土设计以及施工时，变形缝设计应当依据地质构造的断层破碎带、节理裂隙发育地段的实际情况，对混凝土分缝分块、止水条安装、混凝土养护等要高度重视，尽量避免裂缝产生。当出现裂缝时，应依据本文施工步骤及工艺安排进行处理。该施工措施具有造价低、施工简单、节省时间等优点，是一种有效的值得推广的处理隧道裂缝的方法。
