隧道结构裂缝病害治理方法研究

洪纪亮

摘要：由于隧道衬砌支护结构的材料主要为钢材和混凝土，抗拉强度较小，如果没有足够的强度，极易导致开裂。因此，论文基于以上结构病害问题，对公路隧道结构病害裂缝展开了系统性研究，创新分析了隧道设计、施工、运行阶段可能导致裂缝发展的因素，如材料强度和施工工艺等，并针对以上问题提出了相关处置方法。

关键词：隧道；结构；裂缝；治理

引言

隧道施工中，地质薄弱区域施工受水文条件、地质结构、地形的影响，容易出现地表开裂问题。而隧道施工地表开裂，地表发生沉降，会导致坍塌事故，增加工程施工安全隐患。针对此问题，需要及时对开裂区域进行处理，修补裂缝，结合地形、地质等条件因素对围岩进行加固，提高地表结构强度，使其可长期处于稳定状态。

1隧道衬砌裂缝产生的原因

1.1隧道开挖前

隧道开挖前，一般指的是隧道的勘察设计阶段。在进行隧道勘察设计时，若没有很好地对隧道选址区进行地质勘察，极易导致隧道修建在复杂地质环境中。从而使隧道产生裂缝，如果所处位置围岩软弱，隧道极易在修建过程中产生较大的沉降，不利于隧道施工，即使完成支护，也容易在围岩较大的变形作用下致使隧道衬砌结构产生较大的裂缝。如果隧道修建在高应力或软弱破碎围岩条件下，隧道衬砌结构也容易产生裂缝。若隧道选址区地下水较浅，容易导致隧道衬砌浸没在水中，水对钢筋混凝土的侵蚀作用也容易导致隧道发生裂缝，且容易对隧道的运维造成影响。

1.2隧道衬砌存在的缺陷

隧道衬砌存在的缺陷主要有衬砌厚度缺陷、衬砌混凝土质量缺陷、衬砌背后空洞或回填不密实。衬砌厚度缺陷的主要原因：岩体开挖不到位、模板支设出现偏差。衬砌混凝土质量缺陷的主要原因：①麻面。模板内表面粗糙、未清理干净、湿润不足，模板拼缝不严密而漏浆，混凝土振捣不密实，气泡未排出以及养护不规范。②露筋。绑扎钢筋或安装钢筋骨架时未放垫块或垫块位移、钢筋位移、结构断面较小、钢筋过密使钢筋紧贴模板，导致混凝土保护层厚度不足。③蜂窝。混凝土配比不准（浆少石多）或搅拌不匀、浇筑方法不当、振捣不合理，造成砂浆与石子分离；模板严重漏浆等。④孔洞。骨料粒径过大、钢筋配置过密导致混凝土下料中被钢筋挡住，混凝土流动性差、分层离析、振捣不实，混凝土受冻、混入泥块杂物等。⑤缝隙及夹层。施工缝处理不当以及混凝土中含有垃圾杂物。⑥缺棱、掉角。浇筑前模板未充分湿润，棱角过早拆模或拆模后保护不善。⑦裂缝。结构和地基产生不均匀沉降，水分蒸发过快，模板不牢固，混凝土内部和表面温差过大，拆模时混凝土受到剧烈震动，混凝土养护不良。⑧强度不足。地下水影响，混凝土振捣难以按施工规程要求实施，混凝土直接养护湿度难以达标。衬砌背后空洞的主要原因：①对超挖未按规范进行施工回填；②衬砌时拱顶灌注混凝土不饱满，振捣不够；③泵送混凝土在输送管远端由于压力损失、坡度等原因造成空洞；④防水板挂设松弛度控制不到位。

2隧道衬砌裂缝治理方法

2.1隧道勘察阶段的裂缝预防措施

隧道勘察阶段一般以预防裂缝发生为主。在此阶段，隧道尚未修建，但不准确的勘察结果会间接导致隧道产生裂缝。因此，勘察阶段应合理进行隧道选址，选择地质条件简单，如围岩品质良好，没有丰富的地下水的串流，没有高地应力，没有软弱围岩，没有破碎围岩，地质构造不明显区域等。

2.2衬砌掉块

近年来，运营隧道发生过多起由于施工缝错台、开裂、衬砌表面缺陷以及隧道渗漏水凿槽修补方法不当，造成修补部分混凝土、砂浆块脱落掉块，影响行车安全。衬砌掉块的整治方法：①对衬砌裂缝周围填充砂浆和浮浆进行凿除；②注浆或注环氧树脂进行嵌补；③对严重的衬砌裂纹进行套衬处理；④衬砌小范围掉块，采用“聚合物改性水泥基修补砂浆+挂网修补+玻璃纤维布”综合处理措施进行处理；⑤衬砌较大范围空洞掉块，采用凿除表层混凝土、重新施作二次衬砌的方法进行整治；⑥采用压浆的方法进行整治，压浆采用无收缩灌浆料；⑦“高强波纹板+锚杆”。高强波纹板是将2.0～7.0mm薄钢板或铝合金板板面压成波纹（正弦形状），经热镀锌、绝缘处理后制成波纹板片，其抗弯刚度和抗压强度较圆管大幅增加，具有较强的抗震能力，而且能适应较大的沉降与变形。建成后与衬砌结构形成一种组合结构共同受力，改善了结构的受力特性。

2.3低压注浆法

低压注浆法主要应用于爆破震动、应力集中等原因产生的裂缝问题，处理工序如下：先清理裂缝，然后制作符合工程要求的浆液，陆续开展压力注浆、二次注浆作业，并将表面清理干净。如果裂缝数量较多，首先要在表面铺设一层医用白胶布，然后使用毛刷蘸上浆液沿着裂缝反复涂刷，直至裂缝达到封闭状态为止，经过10min的静置，方可撕去胶布，如仍露出缝隙，可重复上述处治措施。注浆时，先用补缝器吸取注浆液，然后插入注浆咀，用手推动补缝器活塞，使浆液通过注浆咀压入裂缝，当相邻的咀中流出浆液时，就可以拔出补缝器，堵上铝铆钉。按照从上到下、从一侧到另外一侧的方式开展注浆作业，若要进一步提升注浆效果，可在注浆后0.5h反向开展补浆处理。

2.4综合处理

技术部门及施工部门在结束应急处置之后，制订支护方案以及注浆方案，可以解决施工地表开裂问题，保障隧道工程施工质量。具体处理方案如下：1）在A裂缝处设置工字钢护拱，长度为5m，纵向间距约为0.8m。每个钢架使用钢筋材料对其进行连接固定，环向间距控制在约1m，使用焊接技术使其连接牢固。在外侧区域采用准8mm钢筋铺设钢筋网，确保钢筋间距约为15cm。使其护拱的承载力在400kPa以上，距离混凝土表面0.06m。为了确保地基强度，可适当拓展拱脚的宽度，并对地基进行加固处理。2）暗挖区域设置5组钢管柱，每组之间的距离在4.8m，每组应用6根钢花管，规格型号为准106mm。钢管的长度为0.16m，经过准确测量后将钢管切割，埋入地下，深度控制在12m以上。暴露区域采用混凝土进行浇筑，使其结构稳定性增强。钢管插入钻孔15cm，并以梅花形布置注浆孔，在导管内部注入水泥浆液，为了提高水泥浆的稳定性，在水泥浆液中按照一定的比例加入水玻璃，对注浆量进行计算，确保注浆效果。3）在桩间区域设置挡板，为保障其稳定性，确定挡板的参数，确保其长×宽为4m×0.5m，厚度约控制在0.5m，装设在贴紧边坡的位置。为规避降雨影响，梅花形设置泄水孔，泄水孔面积为25cm2，使用碎石等进行填补。应用上述方案进行综合补救，对补救施工技术进行明确，严格按照规定参数装设相关材料，隧道工程质量良好。

结语

随着交通路网的不断发展、延伸，必定伴随出现越来越多的公路隧道，因而隧道病害问题也随之凸显。本文通过对浙江杭金衢高速既有新岭隧道的病害情况检测，分析了隧道病害的状况和病害发生的原因，提出了相应的较为完善的病害处治方案，这对于同类隧道病害处治工程具有较好的参考价值。

参考文献

[1]杨春平,胡强.高速公路隧道病害检测与处治技术研究[J].现代隧道技术,2021,58(4):237-245.

[2]杨香英.铁路隧道衬砌裂缝病害及其整治措施研究[J].居业,2020(7):100-101.

[3]王清江,王悦.隧道衬砌背后注浆防水及裂缝渗水整治技术研究[J].国防交通工程与技术，2014,(1).

[4]滕振楠.浅析隧道裂缝的危害及其整治技术[J].中国公路，2014，(3).