浅析公路隧道衬砌裂缝检测和治理对策

聂记良

摘 要：文章以青海省国道569克图至大通隧道KDSG6项目老营庄隧道工程为例，通过研究隧道常见的衬砌开裂、渗漏水问题，分析病害的主要原因，提出衬砌裂缝病害的常规检测方法和治理策略，从多维度提供隧道衬砌开裂的解决办法和实施步骤，为类似工程提供病害处理提供参考借鉴。

关键词：公路隧道 衬砌裂缝 衬砌检测

随着社会经济的持续增长，我国的交通运输体系在经济发展中占据着越来越重要的地位，隧道工程建设在其中发挥着很大的作用。公路隧道施工方法多源于施工经验和工程类比，受技术发展水平限制和地下环境不确定因素的影响，隧道往往出现渗漏水，严重时衬砌结构出现开裂，直接关系到隧道施工质量和人员生命财产安全。衬砌裂缝是一种常见的病害，多是因为施工技术不佳、施工工艺不佳、施工材料不佳和专业人员操作水平过低造成的。如果能够采用合适的检测方法来判断病害的影响程度，并寻找科学的对策来解决，那么也就能够找到合适的方法消除隧道工程中存在的缺陷，从而较好地保证公路隧道通车运营。

1.工程概况

本文主要通过选取青海省国道569克图至大通隧道KDSG6项目老营庄隧道二次衬砌来对其进行全面研究。隧道全长1205m，隧道二衬高 8.8m，侧墙的高度为6.4m，隧道埋深在1.8m～45m之间，隧道初期支护为喷锚和钢筋网片支护，二次衬砌为C30模筑混凝土。在建设的过程中，出现过包括水害、冻害和不良地质、未按规范要求施工等原因使得隧道的衬砌出现开裂和变形的状况，甚至局部出现剥落或者疏松。

据统计，隧道开裂发生在个别节段的侧墙、顶板。裂缝宽度基本上小于0.2mm，只有小部分裂缝宽度大于0.2mm，整体呈现中间较宽而两头较细且长短不一，少量渗水在混凝土裂缝处形成。

2.原因分析

统计发现裂缝多出现在隧道的节段侧墙处，呈现不规则形状，据此分析可以认定该问题主要是由于混凝土配合比不合理导致的非受力变形引起的。少量出现在顶部，经试验检测拱顶有空洞，部分衬砌根本没有达到设计要求中所要求的相关厚度，推断为施工工艺不规范的同时，由于整个隧道工程的矢跨比较小，而围岩整体埋置深度大都较浅，二次襯砌在垂直的方向上会面临较大的围岩压力，再加上在设计的过程中也没有考虑到其他加固、抗渗和抗震的措施，在围岩排水不畅时，局部水压力过大应力集中，主体结构在运行的过程中容易出现裂缝。同时，发现在二衬衬砌较厚的位置裂纹多而较薄的裂纹少，据此对比分析判定大体积混凝土水化热产生的温度应力和混凝土收缩应力与裂纹的产生有直接影响。

3.裂缝常规检测方法

检测方法见表1。

4.隧道裂纹处置对策

4.1 科学畅通的排水系统

施工缝处是常见的渗水和漏水的部位，少量裂缝处有渗水出现。因此，在治理前要根据围岩内水头实际情况合理设置YAS排水半管永久排水，在施工过程中为适应整体围岩表面各种形状裂缝的要求，避免围岩泥沙直接进入而造成的堵塞，使得地下水被阻挡到隧道外部，而停留在隧道两侧沟渠内的水会在之后排除出管道外部。

隧道开挖过程中地下水通路被开挖断面截断时，隧道排水系统要采取防、堵、截、排相结合，要在隧道开挖线以外设置不小于原通路的排水管，连通截断的出入水口，必要时在排水管上钻孔，管的表面抹上一层专业的环氧砂浆，疏导结合，如图1。

4.2砼配合比优化设计，提高抗渗等级

提高混凝土抗渗性能，通常是掺用引气型外加剂，改善孔隙结构，堵塞渗透通道，提高混凝土的密实度，也就是自密实混凝土。同时，混凝土的水灰比不宜过大，一般应控制在0.6以下。施工过程中保证混凝土振捣质量，主要是采用插入式振捣棒和二衬台车上固定的附着式振动器相结合，保证振固密实，过程中连续灌注不间断，减少施工缝，减少防水薄弱环节。混凝土不能连续浇筑时，在混凝土调度安排上，要保证混凝土拌合后经搅拌站出场到浇筑下层混凝土施工缝的间隔时间，应按以下标准控制：当气温<25℃，应≤3h；气温>25℃时，应≤2.5h。拆模后，应根据现场气温条件及时覆盖和洒水、喷雾养生，避免因砼表面风干或养护不及时造成收缩烈纹。

4.3 衬砌空洞注浆处置

（1）按要去在拱顶位置每隔3m预留一道PVC注浆口，注浆口位置应突出衬砌内缘4cm～6cm，便于与注浆管连接。特殊地段可在施工缝位置设置环向可维护注浆管，确保衬砌背后混凝土浇筑出现空洞时通过注浆填塞饱满。

（2）为避免拱背空洞出应力突出，结构开裂破坏渗水，在二衬强度达到设计强度后需及时进行拱背注浆，确保初支、防水板及二衬相互密贴。浆液优先选择1：1水泥净浆，回填时注浆压力维持0.1-0.15MPa。

4.4 裂缝处理

4.4.1 材料

裂缝处理材料优先建筑用环氧树脂胶黏剂，它具有较强的粘结强度和耐化学性能，，稳定性好、收缩小、机械强度高。环氧树脂的理想配比：

主要材料为环氧树脂（胶结材料）、丙酮（稀释剂）、乙二胺（固化剂）。调配比例为100：17：8，采用人工拌合。

（1）>0.2mm且贯穿有渗水的裂缝处理

①对裂纹进行标记，将混凝土表面水渍清除干净，用油性笔勾出裂缝走向与长度。

②通过细针孔向裂缝灌注水溶性吸水树脂。

③待裂缝处砼表面干燥后，用锉刀把裂缝凿深至8mm，宽至5mm，用配制好的环氧树脂进行封堵，并同时在裂纹处埋设注浆咀。注浆嘴间距为20cm～40cm，沿着裂纹方向布置。每条裂缝至少应布置2个注浆咀，即有1个进浆孔和1个出气孔，注浆嘴周围用树脂封闭密实。

④待树脂固化后，应进行封缝效果检查。方法为沿缝涂一层肥皂水，堵住出气孔，从压浆嘴处向缝中吹气，若有冒泡现象则封闭效果不好，应进行修补确保密封。