劉章寶

摘 要：裂縫是公路隧道襯砌結(jié)構(gòu)中最常見的病害之一，嚴重影響隧道安全使用和襯砌承載力。對運營公路隧道隨機襯砌裂縫進行統(tǒng)計，得出不同部位裂縫分布規(guī)律。本文分析了武都隧道裂縫形成原因，重點介紹了裂縫處治技術(shù)——封閉裂縫注膠，然后粘貼碳纖維布。最后，對該技術(shù)在公路隧道裂縫病害處治中的應(yīng)用前景做出展望。

關(guān)鍵詞：公路隧道 裂縫 統(tǒng)計 處治對策

中圖分類號：U457 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）05（a）-0051-03

隨著我國公路基礎(chǔ)設(shè)施的不斷建設(shè)、完善，公路隧道已達960.56萬m，成為了世界名副其實的隧道大國。然而，由于圍巖應(yīng)力變化、材料劣化、設(shè)計及施工等原因，隧道病害嚴重困擾其正常使用，甚至威脅行車安全。本文以武都隧道裂縫處治技術(shù)為例，重點闡述了該技術(shù)的工藝流程和檢驗方法。

1 工程概況

（1）武都隧道位于甘肅省隴南市武都區(qū)黑坎里北側(cè)上沒水山山體內(nèi)，該隧道為中型分離式巖質(zhì)隧道，凈寬10.25m，凈高5.0m，設(shè)計時速80km/h，單向雙車道。隧址區(qū)涉及地層主要為志留系中、上統(tǒng)千枚巖夾板巖、碳質(zhì)千枚巖、灰?guī)r等，巖質(zhì)軟弱；并穿越大院—殿溝里斷層（F5），為志留系內(nèi)部逆沖斷層，屬于武都山字形構(gòu)造體系白龍江大斷裂次生斷裂，其中2處次生斷層與隧道出口800m處大角度相交；同時，受構(gòu)造影響，揉皺、褶皺發(fā)育，主要為Ⅳ、Ⅴ級圍巖，開挖過程易產(chǎn)生圍巖大變形，其流變在應(yīng)力較高的情況下產(chǎn)生了塑性變形，表現(xiàn)為二襯局部出現(xiàn)微裂紋、小裂縫。

（2）武都隧道主體完工初期由于圍巖應(yīng)力釋放強烈，導(dǎo)致仰拱部分隆起、二襯局部破裂，當(dāng)時采取仰拱、二襯返工處理措施。處理過程中二襯、仰拱單元長度不一致（即施工縫不連續(xù)），兩者變形不一致、不協(xié)調(diào)，進而拉裂混凝土?，F(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)環(huán)向裂縫長度不一致也說明了這一點。

（3）隧道圍巖是一個巨大的蓄熱體，開挖打破了圍巖原有的熱平衡，大量釋放熱量（巖層表面溫度35℃～40℃）被襯砌結(jié)構(gòu)背墻混凝土吸收，導(dǎo)致背墻混凝土水化反應(yīng)加速，快速凝結(jié)硬化。而此時洞內(nèi)大氣溫度只有2℃～4℃（主體施工后期），墻面混凝土硬化速度較慢，即內(nèi)外墻面溫差大，變形不一致，較大的拉應(yīng)力導(dǎo)致混凝土開裂。

2 裂縫處治方案

2.1 表面處理

針對墻面裂縫，先用鋼絲刷等工具清除混凝土表面的灰塵、浮渣及松散層等污物，然后用角磨機打磨出以裂縫為中心線、寬15cm、深度8mm的槽，最后清洗打磨面浮塵，自然風(fēng)干后進入下一步處理程序。

2.2 預(yù)埋注膠嘴、封縫

打磨、清洗、干燥后，用JY-A8裂縫測寬儀測量裂縫寬度。測量方法為：沿裂縫走向每30cm選取一個點，測量該點裂縫寬度，然后計算該裂縫各點測量寬度平均值，此平均值為該裂縫的測量寬度值。

測量寬度值小于0.2mm的裂縫注膠效果、質(zhì)量不明顯，直接采用封縫膠CCSR-A（B）密封處理。用油灰刀沿裂縫走向往復(fù)涂刮一層厚1～2mm、寬3～5cm的膠泥，封閉裂縫。測量寬度值大于0.2mm的裂縫需注膠處理，在裂縫的交錯點、較寬處及端部預(yù)埋注膠嘴；寬度值0.2～0.3mm裂縫，注膠嘴間距40～50cm；寬度0.3mm以上裂縫，注膠嘴間距30～40cm較為適宜。用封縫膠預(yù)埋注膠嘴，要求注膠嘴吃膠飽滿、左右搖晃2～3s后粘貼于裂縫交錯點及較寬處，同時確保輸膠管道暢通。

2.3 灌膠

2.3.1 封縫檢驗

一般情況，當(dāng)大氣溫度在25℃以上時，封縫后1～2d即可進行試漏試驗，檢測裂縫密封性和貫通情況。通常采用壓力水試驗法，在眾多封閉裂縫中隨機抽取20%，然后用相同注膠壓力向已預(yù)埋好的注膠嘴灌水，灌水過程要求跳槽灌注，最高點注膠嘴保持暢通以便排氣，其余空閑注膠嘴一律封閉；如果膠嘴底座或者裂縫封閉處有漏水，需再次封閉；試驗結(jié)束后，打開所有空閑注膠嘴，用壓縮空氣吹凈積水，并保留足夠的干燥時間。

檢驗合格后的裂縫能確保較好的注膠效果，注膠飽滿能完全封閉裂縫，阻礙裂縫進一步發(fā)展，增強處治耐久性。

2.3.2 配置裂縫膠

裂縫膠由主劑CBFR-A和固化劑CBFR-B組成。首先將A、B膠分別盛入容器，攪拌均勻，然后按照2∶1比例倒入混合容器，繼續(xù)攪拌，直到顏色呈現(xiàn)一致。當(dāng)大氣溫度25℃以上時，混合均勻后的裂縫膠可操作時間≤40min，因此一般一次混合1～2kg為宜（注膠班組6人作業(yè)）。

2.3.3 低壓低速灌膠

（1）除塵。

注膠前需用壓縮空氣將裂縫中灰塵吹凈，達到干燥、無塵狀態(tài)，確保灌膠順暢。

（2）注膠順序。

根據(jù)裂縫走向可選擇單孔注膠（豎向、斜向裂縫適宜由下向上注膠）或者多點群孔跳躍注膠（橫向、網(wǎng)狀裂縫適宜多點群孔跳躍注膠）。

（3）注膠壓力。

注膠操作需使用專用注射器，通常采用0.2MPa壓力注射器，采用較低的注膠壓力和較長的注膠時間，可獲得更好的注膠效果。

（4）注膠效果控制。

當(dāng)最后一個注膠嘴溢出速率穩(wěn)定的膠液后，再保持2min即可停止注膠，同時封閉最后一個注膠嘴。

2.3.4 固化、檢驗

（1）裂縫膠固化時間與環(huán)境溫度密切相關(guān)，一般情況下，25℃左右時固化時間為24～36h，要確保膠體有足夠的固化時間。

（2）對于較密集區(qū)域、較寬裂縫可采用壓力水檢驗注膠效果，水壓力值為注膠壓力60%～70%為宜，不吸水、不漏水為檢驗合格；同時，也可以采用鉆心取樣檢驗注膠效果，并進行力學(xué)性能檢測試驗。

2.4 粘貼碳纖維布

2.4.1 表面處理

先用小型電動切割機緊貼墻面切除預(yù)埋的注膠嘴，同時檢查注膠效果。然后用小型電動打磨機清除表面凝固的漏膠、凸凹不平的凝固封縫膠及其他夾雜物。使表面平整、無雜物，然后清洗打磨面的灰塵、污垢，干凈、干燥后可粘貼碳纖維布。

2.4.2 裁剪碳纖維布

現(xiàn)場碳纖維布（CFS-Ⅱ-400）規(guī)格為長50m、寬1m，重量輕（400g/m2），基本不增加混凝土結(jié)構(gòu)自重；具有良好的可塑性，能適用于曲面和不規(guī)則形狀結(jié)構(gòu)物；同時浸膠碳纖維布能與結(jié)構(gòu)共同作用，并具有高強度，可提高混凝土結(jié)構(gòu)力學(xué)性能和延性，有效控制隧道襯砌裂縫發(fā)展；另外，具有較好的防水性能。

裁剪尺寸寬13cm、長100cm，要求線性順直、邊緣整齊，裁剪尺寸誤差±10mm。裁剪前將碳纖維布自然鋪開，保持平整，無需兩側(cè)張拉；先按照長度和寬幅標注劃線，然后在寬幅線處橫向抽出2條平紋絲，隨后即可裁剪。

2.4.3 配置結(jié)構(gòu)膠黏劑

浸漬膠由主劑CFSR-A和固化劑CFSR-B組成。首先將A、B膠分別盛入容器，攪拌均勻，然后按照2∶1比例倒入混合容器，繼續(xù)攪拌，直到顏色呈現(xiàn)一致?；旌虾蟮哪z體開始發(fā)生固化反應(yīng)，并不斷產(chǎn)生熱量，隨著溫度升高，固化反應(yīng)速度更強烈；因而配置好的混合膠要及時使用，并且每次不宜配置過多。同時，配置現(xiàn)場應(yīng)保持良好的通風(fēng)，工作人員需嚴密防護；如果配置現(xiàn)場溫度低于5℃、主劑CFSR-A伴有結(jié)塊現(xiàn)象，需對主劑CFSR-A加熱處理，流動均勻后與固化劑CFSR-B混合。

主劑CFSR-A屬于改性環(huán)氧樹脂，是易燃物，禁止明火直接加熱。為保證受熱均勻，可采用熱水加熱。

2.4.4 粘貼碳纖維布

首先采用專用滾筒（寬15cm）將混合好的結(jié)構(gòu)膠黏劑均勻涂抹于打磨面，然后將碳纖維布用手輕壓于涂抹結(jié)構(gòu)膠的打磨面，再使用滾筒順纖維方向多次滾壓，擠出氣泡，使膠液充分浸透碳纖維布。凹陷及邊角處容易產(chǎn)生氣泡，粘貼時必須特別注意。滾壓過程不得錯位、損傷碳纖維布。當(dāng)打磨面長度超過100cm時，需搭接碳纖維布，搭接長度不小于15cm為宜。

2.4.5 “釘”砂

使用毛刷在碳纖維布表面滲出的膠液上鋪撒一層粒徑4.50mm的砂礫，隨著膠液的凝固收縮，砂礫、碳纖維布及打磨面粘貼得更加緊密。由于砂礫粒徑大于單束碳纖維絲的寬度（4.00mm），從而保證砂礫通過膠體的粘結(jié)力充分緊固、定位、連接碳纖維布，起到銷釘作用。

2.4.6 養(yǎng)護

粘貼好碳纖維布后，自然養(yǎng)護24～36h至初期固化，養(yǎng)護期嚴禁干擾。

2.4.7 檢驗

碳纖維布柔性特別好，粘帖率可達到99%；混凝土裂縫處理粘帖率要求達到95%以上，如局部有氣泡，須及時用注射器將浸漬膠注入氣泡，從而保證隧道裂縫處理效果。

3 結(jié)語

隨著我國公路隧道數(shù)量的不斷增多及更多隧道逐步進入養(yǎng)護維修階段，隧道裂縫已成為最主要的病害之一。不同區(qū)域內(nèi)隧道，由于溫度、濕度及圍巖類型、應(yīng)力大小的不同，該技術(shù)有待進一步優(yōu)化、完善，特別是裂縫膠、浸漬膠主劑和固化劑的配比、裂縫膠的加熱溫度、養(yǎng)護方法及周期都會有所不同。裂縫處治過程中可設(shè)試驗段，根據(jù)試驗段檢測數(shù)據(jù)確定最優(yōu)搭配組合。

從武都隧道裂縫處治后期檢測效果來看，該技術(shù)裂縫處治強度高、耐久性好，應(yīng)用前景廣闊，進一步優(yōu)化、改良空間大，值得推廣和大量應(yīng)用。

參考文獻

[1] 秦溱.探析隧道襯砌裂縫的控制[J].中國水運，2008（10）： 235-236.

[2] 嚴中，王飛.公路隧道襯砌裂縫處治技術(shù)研究[J].公路隧道，2006（1）：31-34.

[3] 劉澤輝，謝洪波.公路隧道襯砌裂縫成因和防治措施[J].今日科苑，2009（4）：151.