隧道工程襯砌及病害處治探析

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摘要：近年來，我國隧道工程迅速發展起來，新技術、新工藝和新材料研究與應用也層出不窮，設計施工技術已接近了國際先進水平，復雜水文、地質和各種條件下的隧道施工技術也在日益成熟。鑒于此，本文對隧道工程襯砌及病害處治作了詳細的研究。

關鍵詞：隧道工程；襯砌；病害處治

1隧道概述

1.1隧道分類

①按長度分為：特長隧道L>3000m、長隧道1000<L≤3000m、中隧道500<L≤1000m、短隧道L≤500m。②按埋置深度：深、淺埋分界標準：Hp=（2～2.5）Hq≈2.5H（Ⅳ～Ⅵ），H為開挖隧道斷面高。③按隧道上層界質不同分為：山嶺隧道、水下隧道（河底隧道、海底隧道）、地下隧道（地鐵、下穿式地道、部分軌道交通等）。④按結構分為：普通單洞隧道、左右雙向分離式隧道、聯體隧道、雙層隧道（單洞分上下層）。

1.2隧道圍巖分級

根據隧道工程的地質、圍巖的整體性、種類、強度及水文狀況，共分為六級，級別越高，巖質越差（2000年以前為類別，類別越高，巖質越好）。Ⅰ、Ⅱ級為堅石，整體性很好，其二次混凝土襯砌基本上是裝飾性襯砌，但也有強制性要求，厚度≥20cm；Ⅲ級為次堅石；Ⅳ、Ⅴ級分別為弱風化石、強風化石，需在初期支護上增設型鋼等結構進行加強防護；Ⅵ級為風化顆粒碎碴及土質，一般在進出洞口段和大斷層夾層中，其進洞需增加土層加固措施，如超前管棚、地表注漿加固等措施。

1.3隧道工程常見病害原因

（1）混凝土施工中滲漏水通道。

①在隧道混凝土施工中，由于沒有嚴格控制混凝土調配比例會導致水灰比過大，也容易導致毛細型滲水，也就是說水分過多混凝土材料在使用中不利于攔截滲水。②在隧道混凝土施工中如果材料不利于拌合，那么泥漿材料將無法縫隙粘結，進而導致出現各種形狀縫隙，也會導致滲水病害。③在隧道混凝土施工中，混凝土材料拌合會存在雜物，混凝土澆筑完后雜物腐蝕形成空隙也會導致混凝土縫隙和滲漏，因此這也是隧道滲水的一個原因。④在隧道混凝土施工中沒對“三縫”進行密封處理，就會導致縫隙漏水，如果對混凝土隧道縫隙不能進行填補和預防，就會導致隧道工程的滲漏。⑤在隧道工程混凝土施工中，有關部門防水板安裝并不合理，沒達到相關質量標準也會導致接縫破損，進而導致排水管滲漏，出現滲水現象。

（2）隧道襯砌結構破損。

隧道結構破損也是導致滲水的原因，因此在隧道施工中，相關部門要加強對結構問題的預防與控制。一般來說，隧道工程結構破損原因有地質因素、設計因素及施工因素。其中反映在施工施工中的問題是比較普遍的，如強度不足、厚度不夠、模板變形及澆筑時機不合適等，但地質原因在襯砌結構破損中起主要作用，尤其是地基不均勻沉陷和山體滑移錯動。

2隧道復合襯砌

2.1初期支護

軟弱圍巖段施工必須堅持“先支護、后開挖、短進尺、弱爆破、早封閉、勤量測”的施工原則，初支緊跟掌子面；Ⅳ～Ⅵ圍巖初支必須保證盡早封閉成環。初期支護以錨噴混凝土支護為主，輔以型鋼、隔柵支架、小導管注漿等加固軟弱圍巖段（Ⅳ級以下圍巖）的支護體系，保障后續工程的施工安全。①按設計布打錨桿（Ⅳ級以下先初噴混凝土后，再打錨桿），掛網噴射混凝土。②按設計布設型鋼或鋼筋隔柵支架，分部支護必須做好連接件及鎖腳錨桿，鎖腳錨桿一般采用2根以上準25中空錨桿且桿長大于3.5m的進行鎖定，使鋼架安全穩固。③復噴射混凝土達到設計厚度，且將型鋼或隔柵完全置于噴射混凝土中，形成初期支護的整體結構。噴射混凝土2h后必須采取正常的噴水養護，時間不小于7d。④初支量測設置：必測項目為拱頂下沉和周邊位移，按規范觀測，繪制量測曲線，待穩定后，可進入二次襯砌混凝土的施工。⑤初支檢測項目：錨桿長度、數量、抗拔力、鋼架垂直度、連接件及縱向間距、噴射混凝土厚度、強度等。⑥提高噴混凝土的實體質量，改正操作程序和采取相應的技術措施，提高噴混凝土的密實度，如接長噴射頭、噴管，減少回彈，降低造價。

2.2永久性支護

永久性支護的前提條件必須在初期支護沉降、收斂穩定后方可進行進行施工。①掛設防水卷材，要求牢固密貼噴射混凝土面，防水卷材采用真空粘貼，充氣檢驗，形成整體防水體系。②臺車就位，通過進料口檢查各部位襯砌厚度，合格后臺車固定，如不合格，退臺車整改，整改后復位待澆灌混凝土。③泵送混凝土由于工作條件的要求，混凝土的水灰比較大，在保證泵送混凝土不堵管的前提下，適當降低水灰比，以減小混凝土收縮變形量。④模注混凝土利用臺車進料口，必須兩側對稱灌注混凝土，不能產生過大高差而形成偏載，防止不對稱偏載對臺車不均勻受力而產生位移。⑤拱部混凝土澆筑時，壓注混凝土滿后仍需繼續持壓10min，盡可能使拱部不脫空或減輕脫空現象，并預留3個注漿孔（9m臺車，注漿孔位1.5m、4.5m、7.5m處分布）。⑥模板臺車長度應該控制在9m過長混凝土收縮裂紋增多，過短對施工不利，接縫多處治不利。⑦二次襯砌完成后，應使用地質雷達對二次襯砌厚度、脫空情況選擇5條線進行檢測，兩拱腰和拱頂必須檢測，另隨機抽檢2條和每200m且每種二次襯砌斷面形式沿拱圈環向抽檢不少于一個斷面。

3隧道二襯混凝土表面裂縫及處治方案

3.1裂縫產生的原因

混凝土在硬化過程受溫度影響產生收縮和膨脹，其收縮和膨脹受圍巖開挖面糙度的制約，而產生表面收縮裂縫。

3.2處治方案

以裂縫封閉為主，構造裂縫以增補強度、鋼度為主。①收縮裂縫：根據隧道養護規范規定，大于3mm寬度的裂縫必須修補，3～5mm裂縫采用10cm寬碳纖維布粘貼；大于5mm的裂縫切成V型槽，壓注環氧樹脂漿液處治。②構造裂縫：不論裂縫寬度大小，構造裂縫必錯臺，系受力不均所致，必須補強。

4隧道二襯混凝土厚度不足、脫空處治方案

4.1二襯拱頂脫空

一般脫空均應在澆灌混凝土前預留注漿孔（或重鉆注漿孔）壓注水泥漿灌滿即可。

4.2隧道二襯混凝土厚度不足

①Ⅰ、Ⅱ級圍巖：混凝土二襯主要是起安全儲備的功能，其襯砌厚度達到設計的2/3厚且不少于20cm，可暫不作加固處理，但不能評優。②其他級別圍巖，混凝土二襯起到承重圍巖壓力的作用，必須進行加固處理。二襯厚度不足（但不脫空）主要原因是嚴重欠挖，圍巖開挖面侵入襯砌斷面造成二襯厚度不足，根據檢測資料，可按下列方法補強治理：a.二襯檢測厚度大于2/3設計厚度，采用外部加固拱厚。b.二襯檢測厚度小于2/3設計厚度，采用鑿除混凝土及圍巖，達到設計標準后，再重新立模壓注混凝土。c.二襯內夾雜防水卷材：其治理方案：鑿除混凝土20cm以上，植筋膠植準20鋼筋（長50cm、孔深25cm、間距50cm），混凝土槽周邊鑿除順直也進行植筋膠植準20鋼筋（長80cm、孔深25cm、間距50cm），使后噴混凝土與原襯砌良好結合，噴射混凝土20cm后，表面打磨裝飾涂料。上述處治方案是基于該段圍巖為Ⅱ級，襯砌起安全儲備作用，且無任何滲漏水現象，如有滲水，噴射混凝土中應增添防水材料。

5結束語

公路隧道在運營過程中，襯砌會不同程度的出現開裂、滲水、混凝土剝落等現象，直接威脅運營安全，因此研究隧道二次襯砌病害及處治措施具有重要的工程意義。

參考文獻

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作者：劉世元 單位：中星路橋工程有限公司