乌鞘岭特长隧道衬砌裂纹的监控量测与整治

1、乌鞘岭特长隧道衬砌裂纹的监控量测与整治刘江华（铁道第五勘察设计院 北京 102600）摘 要：隧道衬砌裂纹的存在必然地影响着隧道的正常运营和使用寿命。文章从裂纹的产生及其成因入手，分析了裂纹存在时的危害，并结合国家重点工程兰新线兰武段增建二线控制工程乌鞘岭隧道8#斜井衬砌裂纹的统计分析资料，阐述了裂纹监控量测方法。并根据裂纹的统计资料，讨论了采用环氧树脂膏进行衬砌裂纹整治的施工方案、施工工艺流程和整治关键技术等。最后，给出了控制裂纹产生的具体措施。关键词：隧道工程；乌鞘岭；衬砌裂纹；整治；施工工艺中图分类号：U45 文献标识码：AReorganizing and Monitoring of L

2、ining Crack in Wushaoling Longer TunnelLIU Jiang-hua(The Fifth Survey & Design Institute of China Railways, Beijing 102600，China)Abstract：The normal use and life-span were affected necessarily by existing of lining crack. In the base of coming into being and cause of formation for lining crack, the

3、harms of lining crack were analyzed. And combining the data of lining crack for statistic and analysis 8th inclined well of the Wushaoling longer tunneling, of the national important engineering, of Lanzhou-Wuwei section of Lan-Xin Railway, the methods were elaborated of reorganizing and monitoring

4、of crack. Besides, according to statistic data of lining crack, the construction plan, key technology and technological process etc. were discussed of reorganizing and administering for lining crack by cream of epoxy. Finally the detail measurements were given of avoiding bringing the lining crack.K

5、eywords：Tunnel Engineering；Wushaoling；Lining Crack； Reorganizing and Administering； Construction Technology1 引言随着国民经济的发展，国家对我国铁路发展的远景规划也在不断深入农村、山区，使得新建铁路越来越多，同时加之社会对环、水保工作要求的越来越高，又使得隧道工程所占比例逐步增大。就目前状况下，隧道二次衬砌混凝土施工普遍采用整体式衬砌模板台车、泵送混凝土等施工工艺，但混凝土在硬化过程中因各种原因产生的裂纹，不仅影响着隧道的美观，同时还必然地给工程质量和安全运营留下隐患。对隧道衬砌裂纹的产

6、生、危害及其裂纹整治研究，以最大限度地消除列车运行的安全隐患是一项新的课题。对裂纹的整治和研究工作主要集中在以下几个方面：（1）纯粹针对混凝土本身性质的研究1、2；（2）通过数据融合技术进行隧道监控量测变形的理论研究3；（3）针对隧道二次衬砌常见病害的研究48；（4）从工程实践角度进行的裂纹整治研究9等。本文拟从衬砌裂纹的产生、衬砌裂纹的量测方法入手，讨论衬砌裂纹的整治原理、材料、施工工艺流程等，以为以后类似工程提供帮助。2 裂纹产生2.1 裂纹产生原因及类型2.1.1 裂纹的类型 隧道衬砌混凝土裂纹的类型主要有：（1）干缩裂纹；（2）温度裂纹；（3）外荷载作用产生的变形裂纹；（4）施工缝不当

7、处理引起的接茬缝等。2.1.2 裂纹的成因（1）干缩裂纹：混凝土在硬化过程中水分逐渐蒸发散失，使水泥石中的凝结胶体干燥收缩产生变形，由于受到围岩和模板的双重约束，变形产生应力，当应力值超过混凝土的抗拉强度时，就会出现干缩裂纹。其影响因素主要有：水泥品种、用量及水灰比，骨料粒径的大小、级配，外加剂的品种和掺量。（2）温度裂纹：水泥在水化过程中要产生大量的热量，在混凝土内部和表面形成较大温度梯度从而产生应力，当温度应力超过混凝土内外的约束力时，就会产生温度裂纹。它的产生与衬砌厚度、水泥的品种、用量有关。（3）荷载变形裂纹：如仰拱和边墙基础的虚碴未清理干净，混凝土浇筑后，基底易产生不均匀沉降；衬砌模

8、板台车和挡头板固定不牢固、过早脱模、或脱模时混凝土受到较大的外力撞击都易产生变形裂纹。（4）施工缝：施工过程停电或机械故障往往会使混凝土的浇筑过程被迫中断甚至严重超过混凝土的初凝时间，继续浇筑时，由于施工工艺的问题往往对原浇筑混凝土的表面未进行凿毛处理，或处理后冲洗不干净，同时未铺设砂浆垫层的情况下就开始在原浇筑混凝土表面浇筑新的混凝土，使得两次浇筑混凝土出现施工缝（接茬缝）。2.2 裂纹危害 衬砌裂纹问题，可能会导致隧道建成通车后产生出现渗（漏）水、衬砌钢筋发生锈蚀、结构不能整体受力，严重者甚至可以引起衬砌局部掉块和结构的整体性破坏5。衬砌混凝土产生的裂纹对隧道的结构和开通运营安全造成了极大

9、的威胁，一方面引起结构应力的重新分布，使得裂纹处易产生应力集中；另一方面对于电气化铁路而言，由于裂纹处地下水的渗漏，直接影响着隧道内铁路机车电力接触网、其他电力、通信、信号及其设备的安全使用和寿命。2.3 洞内环境及混凝土的有关参数根据实验室现场测定：洞内环境温度2224，相对湿度在63%64%。混凝土分为素混凝土/35cm（厚度）、素混凝土/40cm、钢筋混凝土/35cm、钢筋混凝土/40cm；混凝土的有关参数：坍落度1518cm，水灰比0.480.51，入模温度923。拆模时间按兰州交通大学10同等养护条件下的对比试验控制在不小于48h，强度不低于7.5MPa。2.4 裂纹的表现形式经过对

10、乌鞘岭隧道8#斜井右线（YDK172+950YDK174+461）已完衬砌施工资料的统计，右线隧道长度1511m，经现场调查统计，共有裂纹40条，其中纵向裂纹28条（左侧23条、右侧5条），裂纹宽度0.15.3mm不等；环向裂纹12条，宽度0.23.5mm；最长裂纹为YDK173+865处，长度为3.8m，全部裂纹累计长度105m。3 监控量测方法衬砌开裂是隧道最常见的病害之一，观察开裂的形态、规模、模式等对推定荷载、变异状况、变异程度等是十分重要的。开裂的调查主要是通过目视来观察衬砌表面出现的开裂、剥离、剥落或漏水的状况，描述开裂的位置、长度、宽度、错台等。观察开裂可采用尺度测定（规尺、游标

11、尺）、开裂宽度测定（带刻度的放大镜、开裂规尺）、开裂记录（相机、摄影机）和记录用纸（变异展开图纸、观察结果记录纸）等。而在现场对开裂的调查主要是通过简易的计量器具进行的，如在开裂的前端设标志、在开裂处设砂浆饼进行观察、设置开裂计、设置标点量测等8。该项目在衬砌裂纹观察中主要采用现场方法进行，达到了预期目的。4 衬砌裂纹整治原理及材料4.1 整治原理分析环氧树脂是一种含有环氧基的高分子聚合物，呈塑性，加入硬化剂后，与交联剂发生交联固化反应，变成不溶于水的坚固体型网状结构的巨大分子高聚物，从而达到整治裂纹的目的。4.2 整治材料环氧树脂浆液是指由环氧树脂、固化剂、增塑剂、稀释剂混合而成的液体，压入

12、裂纹修补、粘合裂纹；环氧树脂膏是指在环氧树脂浆液中掺入适量的水泥、砂或滑石粉混合而成的硬塑体，用于封堵裂纹。本次整治中固化剂采用乙二胺，其作用是使环氧树脂交联体型网状巨大分子；增塑剂采用邻苯二甲酸二丁脂，作用是改善环氧树脂的脆性，增加其韧性和抗冲击性；稀释剂采用丙酮，作用是降低环氧树脂的粘度，易于操作使用，同时延长其使用时间；填充剂一方面掺入滑石粉增加其和易性，易于拌制和操作，另一方面在保证环氧树脂使用强度及其他性能的情况下，以水泥、细砂、碎石等作为环氧树脂的替代物降低成本，同时也能在一定程度上降低反应热量、增加粘结力。4.3 试验研究及参数确定 在整治前，首先应综合考虑裂纹宽度、施工工艺流程

13、、隧道内环境温（湿）度等确定合理的比。经不同配比抗压强度和初凝时间对比试验分析，在该环境温度下环氧树脂浆液选用10:1.5:1.0:120（环氧树脂:乙二胺:二丁脂:水泥）的配比。5 整治施工方案及工艺流程5.1 施工方案 通过配比试验研究，采用4.3中所确定的配比，而在隧道内按当时用量进行拌和。采用自制压浆器压浆，电动空压机送风加压。压浆嘴采用长4cm的5mm铜管，手持式电钻钻孔，用手锤将压浆嘴打入孔内。压浆器与压浆嘴采用软胶管联结，并设铜质闸阀。根据裂纹宽度直接将环氧树脂膏涂抹在压浆嘴周围以封堵裂纹或经刻槽后以环氧树脂膏封堵裂纹，从而达到整治的目的。5.2 施工工艺工艺流程 采用环氧树脂压

14、浆方法进行衬砌裂纹的整治的施工工艺如图1所示。衬砌裂纹调查 衬砌裂纹调查 裂纹统计标识 衬砌裂纹调查裂纹成因分析 衬砌裂纹调查制定整治方案 衬砌裂纹调查配比试验 衬砌裂纹调查施 工 准 备 衬砌裂纹调查埋 设 注 浆 管 衬砌裂纹调查压 浆 处 理 衬砌裂纹调查封 堵 裂 纹 衬砌裂纹调查不合格压浆效果检测 衬砌裂纹调查合格压浆设备清洗 衬砌裂纹调查图1 注浆工艺流程图5.3 裂纹整治关键技术埋设注浆管、封堵裂纹、压浆等三个工艺是裂纹整治的关键技术。注浆管的埋设质量直接影响着注浆的效果。封堵裂纹以裂纹宽度为依据分别采用不同的方法。裂纹宽度小于5mm时，首先用干净棉纱蘸丙酮擦拭裂纹表面的灰尘，然

15、后将环氧树脂膏挤压进裂纹以封堵；裂纹宽度大于5mm时，先将裂纹表面凿出梯形槽，槽宽1.52.5cm，槽深1.01.5cm；最后用棉纱蘸丙酮将槽面擦拭干净，槽内抹入环氧树脂膏，与其周围的衬砌混凝土表面平齐。压浆直接决定着环氧树脂膏能否完全进入裂纹间隙或充满整个裂纹以达到整治裂纹的目的。6 整治效果检测与分析文献9采用QJ-85数显式周边收敛仪进行量测，并进行回归分析以确定是否趋于稳定，从而判断整治效果。我们根据现场具体情况，采用传统、实用、可靠的钻芯取样目测方法进行分析。根据裂纹总长度，共取芯5处，主要选取较长、较深或贯通性的裂纹进行取样分析，经取样，通过整治的5处裂纹均有环氧树脂膏存在，且缝隙

16、填塞密实，无漏填现象。后经压力试验机对钻芯进行抗压强度试验，结果未从经整治的裂纹处断裂，为此判断整治效果较为明显，达到了预期的效果。7 控制裂纹产生的主要措施根据以上讨论，避免衬砌混凝土裂纹的产生的主要措施如下：（1）选用合适的水泥，这是因为高强度水泥其混凝土的早期弹性模量高，在一定的温度变化和干缩变形下，会产生较高的应力；（2）在施作二次衬砌混凝土前，通过大量对比试验，并比照现行的国家或行业标准，选用合适的水灰比和正确的水泥、水的用量；（3）严格控制骨料粒径的大小及其级配和细骨料的含泥量；（4）通过试验确定外加剂的类型、掺量；（5）通过质检工程师和监理工程师的层层把关，加强仰拱和边墙基础处的

17、虚碴的清理工作；（6）通过同等养护条件下的对比试验分析，并结合国家或行业标准，确定衬砌脱模时间，避免较大的撞击；（7）加强衬砌混凝土的养生工作，尤其是在混凝土最高温度峰值一般出现的混凝土浇筑后的前3d，控制混凝土浇筑后的内部温度与气温温差在25内；（8）对设计为素混凝土的地段，在边墙部位增设衬砌钢筋骨架；（9）加强施工组织，完善施工工艺，采用备用机械设备，消除混凝土浇筑过程的停顿，降低其浇筑过程机械的故障率；（10）制定紧急预案措施，如果出现不正常现象时及时采取措施，将损失降到最小。参考文献1、李春梅. 大体积混凝土施工裂缝控制方法J. 贵州工业大学（自然科学版），2003，（3）：93962

18、、PKMehta. Concrete Technology for Sustainable Development（混凝土技术可持续发展的基本原则）J. Concrete International，1999，（11）3、李岚、李宁. 隧道监测系统中的数据融合技术J. 中国铁路，2004，（6）：30324、佘健、何川. 隧道二次衬砌病害通用处治方法研究J. 中国铁道科学，2005，（1）：25295、王建秀、朱合华、唐益群，等. 双连拱公路隧道裂缝成因及防治措施J. 岩石力学与工程学报，2005，（2）：1952026、程尚、李凡、陈建平，等. 新奥法二次衬砌施工中几个问题的探讨J. 安全与

19、环境工程，2002，（1）：9117、于来法. 论地下铁道的变形量测J. 测绘通报，2000，（5）：13158、关宝树编著. 隧道工程施工要点集M. 北京：人民交通出版社，20039、段俊彪、白志勇. 环氧树脂压浆在隧道衬砌裂缝整治中的应用J. 四川建筑，2004，（6）：12612710、兰州交通大学. 乌鞘岭隧道衬砌抗裂混凝土阶段试验报告R. 兰州交通大学，2005：140下面是赠送的中秋节演讲辞，不需要的朋友可以下载后编辑删除！谢谢中秋佳节演讲词推荐中秋,怀一颗感恩之心老师们，同学们：秋浓了，月圆了，又一个中秋要到了!本周日，农历的八月十五，我国的传统节日中秋节。中秋节，处在一年秋季的

20、中期，所以称为“中秋”，它仅仅次于春节，是我国的第二大传统节日。中秋的月最圆，中秋的月最明，中秋的月最美，所以又被称为“团圆节”。金桂飘香，花好月圆，在这美好的节日里，人们赏月、吃月饼、走亲访友无论什么形式，都寄托着人们对生活的无限热爱和对美好生活的向往。中秋是中华瑰宝之一，有着深厚的文化底蕴。中国人特别讲究亲情，特别珍视团圆，中秋节尤为甚。中秋，是一个飘溢亲情的节日;中秋，是一个弥漫团圆的时节。这个时节，感受亲情、释放亲情、增进亲情;这个时节，盼望团圆、追求团圆、享受团圆这些，都已成为人们生活的主旋律。同学们，一定能背诵出许多关于中秋的千古佳句，比如“举头望明月，低头思故乡”、“但愿人长久，

21、千里共婵娟”、“海上生明月，天涯共此时”这些佳句之所以能穿透历史的时空流传至今，不正是因为我们人类有着的共同信念吗。中秋最美是亲情。一家人团聚在一起，讲不完的话，叙不完的情，诉说着人们同一个心声：亲情是黑暗中的灯塔，是荒漠中的甘泉，是雨后的彩虹中秋最美是思念。月亮最美，美不过思念;月亮最高，高不过想念。中秋圆月会把我们的目光和思念传递给我们想念的人和我们牵挂的人，祝他们没有忧愁，永远幸福，没有烦恼，永远快乐! 一、活动主题：游名校、赏名花，促交流，增感情二、活动背景：又到了阳春三月，阳光明媚，微风吹拂，正是踏青春游的好时节。借春天万物复苏之际，我们全班聚集在一起，彼此多一点接触，多一点沟通，共

22、话美好未来，与此同时，也可以缓解一下紧张的学习压力。 相信在这次春游活动中，我们也能更亲近的接触自然，感悟自然，同时吸收万物之灵气的同时感受名校的人文气息。三、活动目的：1. 丰富同学们的校园生活，陶冶情操。2. 领略优美自然风光，促进全班同学的交流，营造和谐融洽的集体氛围。 3. 为全体同学营造一种轻松自由的气氛，又可以加强同学们的团队意识。 4. 有效的利用活动的过程及其形式，让大家感受到我们班级的发展和进步。四、活动时间：XX年3月27日星期四五、活动参与对象：房产Q1141全体及“家属”六、活动地点：武汉市华中农业大学校内七、活动流程策划：1、27日8点在校训时集合，乘车2、9点前往华农油菜基地、果园，赏花摄影3、10点30，回农家乐开始做饭，进行“我是厨王”大比拼4、1点30，收拾食品残物，开始集体活动5、4点，乘车返校八、职能分工及责任定岗1、调研组：负责前期的选址、策划的撰写、实地考察、交通工具的联系和检验组长：金雄成员：吴开慧2、安全保卫组：负责登记参加春游的人数，乘车前的人数的登记，集体活动时同学的请假的审批，安全知识的培训与教育，午餐制作的人员分组组长：徐杨超成员：王冲3、食材采购组：根据春游的人数和