连拱隧道二次衬砌裂纹处置

刘天飞

摘 要：连拱隧道结构具有一定的特殊性，施工过程中存在比较复杂的力学转换，对施工技术及操作的规范性都有着严格的要求。该文简要分析了平锁高速公路飞鱼泽连拱隧道二次衬砌裂纹的成因，并进行科学化的处置，促进了连拱隧道施工质量的提升。

关键词：连拱隧道 二次衬砌 裂纹 处置

中图分类号：U45 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2017）04（a）-0066-02

平锁高速公路飞鱼泽隧道为整浇曲中墙连拱隧道，设计里程为K89+310～K89+535，全长225 m，隧道大部分为浅埋，进出口洞门中线与地形线大角度相交，存在较大偏压情况。连拱隧道围岩偏压段初期支护采用75 cm间距的20b拱架，采用Φ8钢筋网，并将网格间距控制为20 cm×20 cm，喷射28 cm厚的C20规格混凝土，采用D25中空注浆锚杆为系统锚杆，并确保其环向间距为100 cm。连拱隧道二次衬砌采用60 cm厚的C25钢筋混凝土。在隧道施工时，先开挖中导洞，做中隔墙，然后分台阶开挖靠近山体外侧的右洞，再分台阶开挖开进山体内侧的左洞。

1 连拱隧道二次衬砌裂纹形态

1.1 非荷载性裂缝形态

一般而言，竖向的裂缝主要发生在沟槽墙身等位置，尤其在施工缝处多表现出这一形态，明洞处出现了拱圈开裂现象，加之养护不到位，以至于砼快速失水，最终造成了收缩性裂缝病害。

1.2 荷载性裂缝形态

对于剪切性的裂缝而言，通常多发于拱腰位置，而且斜向向下延伸。通常情况下，该种产状多伴随着硅剥落或者开裂等迹象，具体成因如下：基础出现了不均匀沉降现象，造成扭曲或倾斜；此外，最大主压应力出现了方向性的问题，以至于沿此方向的拉应力较大，比如：某隧道工程项目局部段落节理裂隙，采用赤平极射投影法，根据“X”节理的走向夹角的锐角平分线的指向，即是主压应力方向的原理，推算主应力方向，与隧道夹角约69°，该隧道产生剪切性的裂缝病害。

2 二次衬砌裂纹的处置原则及处理措施

2.1 处置原则

在连拱隧道工程中，本着标准兼治的原则对二次衬砌裂纹进行处置，最大程度避免裂纹进一步发展而影响连拱隧道工程的总体建设质量。在实际处置过程中，以全面治理、不留后患为处置原则和目标，确保连拱隧道工程在投入运营后具有良好的美观性和经济性，与此同时，应当遵循安全性原则，尤其是连拱隧道围岩为V级风化岩，地质软弱，在局部位置出现二次衬砌裂纹后，初期支护出现不同程度的变形，对二次衬砌的处置带来了一定难度，且风险系数较高。因此，在对连拱隧道二次衬砌裂纹进行处置时，应当遵循安全性原则。

2.2 处理措施

一是在裂纹部位刻槽，对二次衬砌裂纹进行压注环氧树脂，促使二次衬砌裂纹粘结为整体，从而对裂纹进行科学化的控制。二是以注浆方式对二次衬砌背后空洞以及不密实的部位进行规范的填充处理，确保地层的抗力作用能够得到充分发挥。在对二次衬砌裂纹进行处理的过程中，应当将注浆的水灰比控制在1∶1的标准范围内，沿着空洞纵向方向两侧分别进行打孔操作，保证注浆空和排气孔的规范性，待排气孔有浆液流出时，可堵住排气孔，保持0.3 MPa范围内的注浆压力5 min，以免压力过大而对连拱隧道二次衬砌造成严重的破坏。三是采用标准规格的碳素纤维开展规范的加固操作，拱腰以上全断面为加固范围。加固前以高压状态下的水或压缩空气吹洗凿毛面，确保吹洗干净以促进碳素纤维和原有衬砌紧贴，从而提高加固后二次衬砌的整体受力效果。四是在此基础上，喷射防火涂料，确保其与衬砌实现光滑平整的连接，从而提高二次衬砌裂纹的处理效果。五是安装光栅光纤应变传感器，在实际运营过程中，对加固段进行持续监测，以便在第一时间发现二次衬砌加固存在的问题，并及时进行处理。

3 二次衬砌裂纹的监测方案及处理效果

二次衬砌裂纹观测过程中，主要对象是所有存在的缺陷段、需整治段。观测的主要内容是衬砌裂纹、变形以及掉块和渗漏水等一系列病害及其发展情况。监测的主要对象是衬砌厚度存在缺陷或者不足之处，衬砌的表面是否存在着裂纹、渗漏水现象。如果衬砌背后出现了空洞或者密实度不够等多种缺陷，则需结合长期监测的结果对其进行针对性的处理。监测内容：衬砌位移的变化，监测断面间距按10 m考虑，不足10 m处布设一处，监测点布置于拱顶、两侧拱腰，不少于3处，监测的同时，还应观测衬砌表面是否有裂纹、掉块、变形、渗漏水等病害发生与发展。长期监测、观测频率，一般为每月1次，有病害发生与发展的，应加大频率。

在连拱隧道工程建设中，针对不同的裂纹段采用不同的裂纹处置方式，直至裂纹处置完毕偶，整个施工过程安全顺利，二次衬砌加固地段整体平滑，并且未侵占建筑界限，在对连拱隧道工程进行持续半年的观察后，发现连拱隧道工程并无新的隧道产生，且裂纹处置部位的初期支护厚度、二次衬砌效果以及实际强度等均满足连拱隧道工程建设的相关标准，尤其是在地基加固处理后，其二次衬砌裂纹呈现良好的稳定状态，无新裂纹出现，其他质量指标也均满足相关检测标准，因此，连拱隧道工程通过了交工验收，就可以投入使用。

在连拱隧道工程建设中，为了有效地对二次衬砌裂纹进行防治，工程建设相关人员应当结合地质环境的实际影响，在隧道施工过程中以第三方检测单位所提供的超前地质预报为主要依据，结合输掉掌子面围岩的地质及水文情况进行全面衡量和分析，进而对围岩类别进行准确的判断，确保其与连拱隧道工程建设实际需求相符合，以免二次衬砌裂纹出现规范的施工操作能够在一定程度上控制二次衬砌裂纹的出现，这就需要相关工程建设恩怨严格按照设计及规范要求开展施工操作，坚决不能投机取巧，以免埋下安全隐患。在实际施工过程中应当在围岩级别变化位置、变更断面以及围岩级别变更部位合理设置沉降缝，以防止二次很衬砌裂纹出现。工程建设过程中相关人员应当严格控制超欠挖和规范防水板挂设，防水板挂设前应先对初期支护喷射混凝土进行检测，欠挖部位应先加以凿除，对喷射混凝土表面凹凸显著部位应分层喷射找平。外露的锚杆头及钢筋网头应齐根切除，并用水泥砂浆抹平，使混凝土表面平顺。防水板挂设完成后用手托起防水板看其是否能与初支密贴，且没有太多余量，一般防水板长度为初支面长度的1.2～1.5倍。防水板挂设时焊接点数量和间距要满足设计要求，保证拱部防水板挂设稳固，防止防水板因挂设不稳在混凝土浇筑过程中掉落后压入两侧混凝土，造成拱部空洞。工程建设中应当做好二衬台车附近的文明施工，防止支墊方木长期被水浸泡。现场管理人员要定期检查方木受压能力，防止混凝土浇筑后被压碎引起台车下沉，衬砌台车在使用过程中要定期检查、维护，防止台车屈服变形，初期支护钢架安装过程中要严格控制钢架间距和垂直度等，认真检查钢架纵向连接钢筋焊接是否可靠，纵向连接钢筋的间距是否满足设计及规范要求，钢架是否与锚杆、锁脚锚管等可靠焊接牢固。二衬钢筋施工时，首先对钢筋位置按照设计要求的间距进行定位，然后严格按确定位置将钢筋焊接或绑扎牢固，并合理预留钢筋保护层厚度，在衬砌台车就位前对二衬钢筋进行认真的检查，对钢筋间距、焊接质量、绑扎质量不符合要求的必须进行调整或返工处理。

4 结语

总的来看，连拱隧道的结构相对复杂，施工工序较多，使得施工难度较大，二次衬砌裂纹的产生原因具有多样性，为保证连拱隧道二次衬砌的实际施工质量，最大程度对二次衬砌裂纹进行控制，应当积极加强施工质量管理和控制，严格按照设计规范开展施工操作，切实提高连拱隧道在投入使用后的安全性。

参考文献

[1] 逯江.连拱隧道底部岩溶处理方法[J].科技与企业，2016（8）：174.

[2] 闫伟.连拱隧道加宽施工技术要点[J].交通世界，2016（12）：78-79.

[3] 逯江.连拱隧道底部岩溶处理方法[J].科技与企业，2016（8）：174.