隧道病害诊治.doc

目 录第1章 工程概况- 1 -第2章 隧道裂缝宏观处治方案- 1 -2.1 隧道病害全方位调查- 1 -2.2 裂缝修复- 2 -2.3 长期观测- 2 -第3章 隧道裂缝细观处治方案- 2 -3.1 概述- 2 -3.2 素混凝土衬砌裂缝处治- 3 -3.3 钢筋混凝土衬砌裂缝处治- 4 -3.3.1 纵向、斜向裂缝处治- 4 -3.3.2 环向裂缝处治- 7 -3.3.3 裂缝补强- 8 -第4章 建议- 8 - 第1章 工程概况石子山隧道属于杭州湾跨海大桥南岸接线工程，分左右两条隧道，全长1180m，属长隧道，于2008年建成通车。长溪岭隧道全长756m，为中隧道。2010年7月，宁波市交通建设工程试验检测中心对这两座隧道的主体结构和附属设施进行了全面的检测，根据检测统计可知：石子山隧道左右线墙底至灯架之间衬砌共257条（其中左线56条，右线201条），拱顶裂缝共213条（左线拱顶63条，右线拱顶150条）。长溪岭隧道左右线墙底至灯架之间衬砌共778条（其中左线173条，右线605条），拱顶裂缝共174条（左线拱顶68条，右线拱顶96条）。裂缝会导致衬砌承载力下降，为渗漏水提供路径，影响隧道结构的安全性和耐久性。根据裂缝性质、大小、部位分宏观和细观两方面对裂缝进行治理。第2章 隧道裂缝宏观处治方案裂缝是混凝土结构中普遍存在的一种现象，它的出现不仅会降低隧道的抗渗能力及其使用功能，而且会引起钢筋的锈蚀，混凝土的碳化，降低材料的耐久性，影响隧道的承载能力，对隧道衬砌混凝土裂缝应采用合理的方法进行处理，采取各种有效的预防措施来预防裂缝的出现和发展。2.1 隧道病害全方位调查在公路隧道建设过程中，衬砌裂缝是一种常见质量缺陷。有些裂缝是由施工原因造成的，这种裂缝多发生在衬砌上部，而且由于隧道内光线昏暗，能见度差，出现裂缝后难以及时发现，往往导致同类裂缝在整条隧道中多次出现。全面检查裂缝的长度、宽度及分布情况的工作非常重要。隧道裂缝的深度对二衬的承载力影响较大（尤其拱顶纵向裂缝），因此需要要对隧道重点部位的裂缝深度进行探测，从而根据裂缝长度、宽度、深度等信息综合判定裂缝的健康等级，同时要对裂缝处渗漏水进行调查，为后续裂缝处治提供依据。2.2 裂缝修复对于隧道中的环向裂缝由于对隧道承载力影响不大，或者调查裂缝深度较浅，张开度较小的纵向和斜向裂缝，主要采用涂抹浇灌法来封闭修复，有渗漏水时采取“封堵”措施；对于开裂深度较大的纵向裂缝和斜向裂缝，采用灌浆法进行处理，有渗漏水时宜采取“先引排，后封堵”的措施。2.3 长期观测衬砌裂缝大致可分为两类：一类是围岩形变压力引起，另一类则是由于衬砌自身结构、施工方法或其他缺陷等因素引起。对于前者，裂缝表征多为动态的、发展的，一般随着时间的推移，裂缝会逐渐增大，收敛时间也很长。而对于后者，裂缝多表征为静态，收敛时间很短，这种裂缝一般在发现后很短一段时间内，甚至在刚发现时就不再发展。针对目前裂缝的分布情况，选取有代表性的裂缝定期观测其长度、宽度及深度变化情况，如拱顶纵向裂缝，由于对隧道整体稳定性影响较大，需要选取代表性裂缝进行长期稳定性监测，如无发展，则进行裂缝封闭处理，如还在发展，则需要详细分析裂缝发展原因，制定更为详细的裂缝处理和补强方案。第3章 隧道裂缝细观处治方案3.1 概述隧道衬砌裂缝一般是指二次衬砌混凝土中的不连续面，肉眼可见的裂缝范围一般以0.05mm为界，一般的工业和民用建筑中，宽度小于0.05mm的裂缝对防水、防腐、承重都无危险性。对于一般的隧道二次衬砌宽度小于0.05mm的裂缝对隧道的正常使用、承载无太大影响，可以不进行治理。因此，我们只针对宽度大于0.05mm的裂缝进行加固和修补。由检测报告知，石子山隧道和长溪岭隧道衬砌在拱顶、拱腰和边墙位置均存在不同程度的环向、纵向和斜向分布的裂缝（见下图裂缝示意图），裂缝形式的不同对衬砌结构受力的影响也不同，以下针对不同的衬砌类型、不同的裂缝类型分别提出处治方案。图3.1 裂缝形式示意图3.2 素混凝土衬砌裂缝处治石子山隧道和长溪岭隧道针对IV、V类围岩设计为S4、S5型衬砌，二衬均为素混凝土结构。IV、V类围岩岩性较好，衬砌裂缝的产生一般不是因为围岩压力产生，可能是由于施工因素、环境因素等引起，一般裂缝宽度和数量均较小，对隧道的承载能力和稳定性影响较小，对隧道正常使用影响不大。一般可根据裂缝性质采取以下几种处治措施：（1）表面涂抹法。对于裂缝宽度较小（0.1mm），裂缝较多、分布面较广，且无明显的剪切错动和渗漏水迹象，不影响结构安全和正常使用的裂缝，可采用直接涂抹法进行表面修补。施工方法：将裂缝附近的混凝土表面凿毛；用钢丝刷配以高压水清洗并洒水湿润；然后刷一层水泥砂浆，再用1：（12）水泥砂浆分23层涂抹，总厚度控制在1020mm左右，并用铁抹压密抹光。（2）骑缝注浆法。对于宽度不大（0.1mm0.2mm），范围较小，数量较少，大部分为环向裂缝，有渗漏水迹象的裂缝，可采用此方法。施工方法：沿裂缝布孔，将水集中引排；埋管注浆，先堵小水，后堵大水；割管，防水砂浆找平。（3）挂网喷浆法。对于宽度略宽（0.2mm），数量较少，对承载力影响较小的裂缝，可采用此法。施工方法：凿除局部破坏部位；打钎钉、挂钢筋网；喷混凝土或钢纤维混凝土；防水砂浆找平。一般情况下，由于围岩岩性较好，素混凝土衬砌结构不会出现较大裂缝，但是，一旦出现较大的剪切错动裂缝，将会对结构安全造成很大的威胁，处理不当会导致塌方等事故发生。因此，在采取裂缝处治的基础上，应密切关注素混凝土衬砌结构裂缝的发展。3.3 钢筋混凝土衬砌裂缝处治隧道衬砌混凝土表面常出现一些无扩展性的细微裂缝（裂缝宽度小于0.2mm），这种裂缝是稳定的，不会影响结构的使用和耐久性。从美观考虑，可先清洗干净裂缝表面，然后涂刷环氧树脂浆液二至三遍，最后用刮抹料、调色料处理混凝土表面，使其颜色与周围衬砌混凝土颜色一致。环氧树脂浆液配比，环氧树脂：501稀释剂：二甲苯：乙二胺1：0.2：0.35：0.08。刮抹料配比，水泥：细砂：水1：2：0.35。调色料配比，水泥：白水泥：107胶5：3：1。国内外隧道裂缝的治理技术，主要有拆除重建法、锚固注浆法、挂网喷浆法、套衬补强法、骑缝注浆法、凿槽嵌补法、直接涂抹法等，根据裂缝的特征选取适宜的方法进行处置。3.3.1 纵向、斜向裂缝处治3.3.1.1 纵向、斜向裂缝处治（1）纵向、斜向裂缝对隧道衬砌结构安全性影响较大，一般选用注浆法，沿裂缝走向钻孔，注入前先清除裂缝表面浮渣、灰尘等污物，用毛刷蘸甲苯、丙酮等有机溶液清洗表面并保持干燥，然后安装注入嘴，用环氧树脂将其余部分裂缝封闭，最后注入环氧树脂。图3.2 纵向、斜向裂缝处理措施示意图（2）衬砌混凝土表面开裂并伴有渗水的情况。该种裂缝基本上为贯穿型裂缝，因此，对有水裂缝的处治必须是在衬砌内部封填裂缝，阻断水的通道，以阻止地下水引起的钢筋锈蚀和加固治理的耐久性。施工中对渗漏水裂缝一般先进行表面清洗，寻找到裂缝轨迹后，根据渗漏水情况采取对应的凿槽注浆堵漏与凿槽引排的措施。1）对于有渗漏水的情况，当细小裂缝或孤立的渗水点不便引排的情况下，宜采取凿槽注浆堵漏措施，一般开槽的深度不宜大于8cm，不宜小于4cm。具体操作参考：先沿渗水裂缝凿宽6cm、深5cm的沟槽，用水冲洗干净，然后沿裂缝每隔0.5m0.8m设置1根长度为15cm的10注浆钢管，注浆管前端分叉劈开对准渗水裂缝，用双快水泥固定注浆管，待水泥达到一定强度后，通过注浆管压注纯水泥浆液，注浆压力为0.3MPa0.5MPa，注浆后割掉注浆管外露部分，并用M20水泥砂浆填充沟槽。图3.3 渗水裂缝注浆堵漏处理2）如水量大对结构可能产生较大压力时，宜先“凿槽引排”，引排开槽断面形状以矩形或倒梯形为好，封堵槽沟时要加混凝土界面剂。封槽后应检查效果，使结构表面平整、光滑。封槽材料有：双快水泥、聚合物水泥砂浆、改性环氧树脂砂浆及普通速凝砂浆等。具体操作参考：先沿渗水裂缝凿宽6cm、深5cm的槽，将水引至集中处，并从集中处沿隧道衬砌向边沟凿宽6cm、深5cm的沟槽，用水冲洗干净，然后在槽中扣入50mm的半圆PVC管，将水引入边沟，用双快水泥固定并封好管沿，用M20水泥砂浆填充沟槽。图3.4 凿槽引排断面示意图3.3.1.2 纵向、斜向裂缝观测综合考虑裂缝长度、宽度和位置、围岩类别、衬砌类型、地下水等情况，选取有代表性的裂缝进行定期观测（如拱顶纵向裂缝对隧道承载力影响较大），不少于裂缝总数的30%。1）先用超声波法检测1次深度，然后每隔半个月观测1次裂缝宽度和长度，作好记录；2）连续3个月内裂缝长度和宽度没有变化时，适当放宽测量时间间隔，可改为每月观测1次，半年后作1次深度检测；3）若连续半年以上裂缝长度、宽度及深度均没有变化，应认为裂缝没有发展，可进行裂缝封闭处理；4）若裂缝继续发展，应重新分析原因，视情况进行补强处理。观测时应作好空气温度、湿度记录，便于修正温度、湿度变化对裂缝产生的影响。3.3.2 环向裂缝处治（1）根据裂缝宽度大小、对结构稳定性影响大小等选择不同的处治方案。1）对于较细小的环向裂缝（0.3mm），裂缝无明显的剪切错动和渗漏水迹象，不影响结构安全和正常使用的，可选定涂抹浇灌法来处理。基本工艺为：先采用凿毛、喷砂或钢丝刷刷毛等办法清除需要修补范围内的混凝土表面浮浆和污渍，并沿裂缝长度方向将裂缝凿成“V”形，之后用高压气枪冲洗干净。待风干或吹干后，反复在裂缝上涂抹环氧树脂胶液，直至胶液浸透裂缝为止。2）裂缝宽度较大（0.3mm）时，可采取骑缝注浆法（工法参考前面介绍）或凿槽嵌补法。凿槽嵌补法施工方法：沿裂缝凿倒梯形沟槽；将浮沉刷净，涂刷底胶；嵌入高强粘合材料；防水砂浆找平。（2）衬砌分段施工时，由于端模板安装不牢固，在挤压下局部跑模，或者由于环向施工缝处粘连，在温度作用下，将另一侧的衬砌拉裂，致使环向裂缝不整齐，影响美观。可在环向裂缝两侧各切开一条缝，将中间凿除，形成一深度不小于3cm的凹槽，用毛刷蘸甲苯、丙酮等有机溶液清洗表面并保持干燥，然后用环氧树脂填补，填补至与衬砌表面齐平后抹光，待环氧树脂达到一定强度时进行环向切缝，切缝要规则，深度3cm。处理措施如下图示。图3.5 环向裂缝处理措施示意图（3）有渗漏水情况时参考纵向、斜向裂缝