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Study on Cracking Treatment of Tunnel Lining
杜凌坤 DU Ling-kun
（中交第二公路工程局有限公司，西安 710000）
（CCCC Second Highway Engineering Co.，Ltd.，Xi'an 710000，China）
摘要：隧道衬砌一旦出现裂缝而未能获得及时且有效的处理时，便可能发生渗漏、坍塌等严重危害，进而导致隧道运作环境受到严重影响。本文将以两水隧道为例，论述了隧道二 次衬砌开裂问题的解决方案，以期能为同类型隧道问题的处理提供有效的参考借鉴。
Abstract: Once there are cracks in the lining of the tunnel and no timely and effective treatment, leakage, collapse and other serious hazards may occur, leading to a serious impact on the tunnel operating environment. This paper will take two-water tunnel as an example to discuss the solution of the second lining cracking problem in tunnel, in order to provide effective reference for the treatment of the same type of tunnel problems.
关键词：隧道；衬砌；开裂；处理
Key words: tunnel；lining；cracking；deal with
中图分类号：U25 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2021）01-0147-02
0 引言
两水隧道全程长度为4945.346m，一共包括了进口、出口以及灰崖子斜井三处施工区域，其所处地形较为陡峭，埋深范围在26-346m，部分区域内存在渗水问题。此隧道工程的线路方向朝着山体半坡与山脚穿行，受到的高地应力和偏压效果比较明显。由于施工现场受到较为复杂的高地应力作用，此隧道进口与斜井区域发生了极大范围的衬砌混凝土侵限与开裂问题。为保证隧道投入使用期间的安全性，按照多次专家会议的意见，基于“一次性根除”的基础原则，针对该隧道存在的二次衬砌侵限以及开裂程度较重的区域进行拆除，并施加支护措施。
1 支护结构参数
1.1 注浆加固
在支护拆除更换的初期阶段，需要在拱墙处使用直径为42mm的注浆小导管实行径向注浆，所使用的导管长度为4m，间距为1.5m×1.5m，设置成梅花形。在将仰拱进行填充作业之前，需要在两端拱脚部位设置两根直径为89mm的钢管以此进行注浆，管道长度为6m，纵向间距为1m，保持的水平夹角分别是30°与45°。进行仰拱初期支护结构的移除之前，要先使用竖向直径为89mm的钢管来开展注浆加固工作，所使用的钢管长度、间距等参数同上述拱墙处所用的注浆小导管一致[1]。
1.2 初期支护
在支护作业的初期阶段依照逐榀拆除这一原则开展，在拆除替换之后重新建设初期支护，且要提升初期支护的刚度，采取双层支护的形式：对于第一层，使用全环H175型钢钢架，间隔距离为2榀/m，C25喷砼厚30cm，钢架之间安设直径为22mm的连接筋，环向间距为1m，每榀钢架安设8根长度为4m、之间未42mm的小导管锁脚，直径为8mm的钢筋网片，网格之间的距离为0.2m×0.2m；第二层支护则全环设H175型钢钢架，间距为1榀/m，C25喷砼厚20cm，钢架之间安设直径为22mm的连接筋，环向间距为1m，使用直径为42mm的锁脚锚管实行锚固处理，管道长度为1.5m，每榀钢架为8根，钢筋网片直径为8mm，网格之间的距离为0.2m×0.2m。
1.3 二次衬砌
再次施工建设的衬砌采取的为钢筋混凝土结构类型，使用的混凝土暂定为C45，拱墙厚度为0.8m，仰拱厚度为0.8m，强化其配筋，对于环向主筋采取以下几种方式进行布置：直径25mm间距0.1m、直径14mm间距0.2m、直径8mm间距0.2m。
2 重点施工步骤
此工程先拆换拱墙初支，后拆换仰拱及隧底初支，施工工序及流程如图1所示。
2.1 拱墙衬砌拆除
①在将划界切槽移除之前，需要先针对保留区域和拆除区域交界的部位实行测量并划线，明确切割的具体边界。将二衬拆除边界实行切割处理，切下20至30cm的凹槽以作为减震槽，防止拆除之时会对留存下来的结构带来负面影响[2]；
②突破口的具体宽度为2m，将拆除部位详细标明，并在分界部位使用切割机实行切割，使其和其他结构分离开来。在进行与分界线相距1.5m部位的拆除作业时，需要按照自二衬墙脚朝上进行拆除的方式，慢慢朝着拱顶进行，一直到对面边墙墙脚的对应部位，其后再将临界线的1.5m部分细致拆除下来。在进行整环二衬砼的拆除作业时，深度可到初期支护表层，不可对初期支护造成破坏。在形成突破口以后，需要依照次序逐步拆除[3]。
2.2 拱墙注浆加固
此环节的注浆加固也就是使用径向小导管针对围岩实行注浆加固，该加固流程需要在进行初期支护的拆除前开展，所使用的浆液为单液浆，不过考虑到单液浆在终凝时所需时间相对较长，所以注浆作业应当提前一段时间实施，同时要加入适量的早强剂提升其早期强度，保证在注浆加固体具有一定强度之后再实行拆除作业。
2.3 拱墙初支拆换
在上一任务结束并且已具备适当强度之后便可实行初支拆除施工，在开展拆除活动时绝对不可交叉施工，把钢架连接筋、钢筋网以及小导管等材料全都一次性切断，防止强力拆卸而给附近结构带来不良影响。首先从其中一层的边墙中断入手，朝着拱顶位置逐渐进行，一直到另一侧边墙处。所拆除的宽度每次不可多于1榀钢架宽度，其后当扩挖至规定标准时需立刻对岩面实行初喷砼，再开展钢架、喷砼等任务。对于第一层初支，依照预留量为0.3m的标准开展施工作业，在第二次初支施作结束之后确保存在0.1m的预留变形范围，在拆换作业期间可以按照初期支护变形程度来予以调节。第二层初期支护钢架要和第一层钢架错落设置，这样能使得仰拱钢架的衔接更为方便，且第二层钢架连接板所处位置需要高出第一层连接板0.15-0.2m左右，要防止二者处于相同界面。在整体初期支护恢复之后需要立刻安设监控观测点，从而实时、全面的了解初支变形状况。
2.4 拱脚钢管注浆
在进行仰拱拆除替换之前需要在两侧拱脚分别安设两根直径为89mm的钢管，再对其进行注浆，使用机械设备进行钻孔。在钢管安装结束后便可实行注浆，采取高压灌注水泥浆的方式，所用浆液为单液浆，在注浆时的压力要高于3MPa。
2.5 仰拱填充及仰拱钢筋砼的拆除
当当拱墙初期支护拆除替换长度为9m时，需要实行仰拱拆除。仰拱的拆除每次不得超过3m，其突破口设置在中心排水管部位，其长宽分别为3m和1m。在拆除作业之前需要现在拆除区域与保留区域间使用切割器切下0.2-0.3m的凹槽充当减震槽。当切槽任务结束之后要对拆除部位实行钻孔，并进行静态爆破，所钻的孔洞直径为0.4m、孔距为0.2-0.4m，考虑到仰拱填充层较为特殊，其中心区域相对较厚，而边墙处则相对较薄，所以钻孔的具体深度需要结合现场实际情况加以调整，也可采取多次静态爆破的方式进行拆除。
2.6 竖向注浆及隧底初支拆换
在仰拱全部拆除完毕之后需要对隧道底部使用竖向直径为89mm的钢管实行注浆加固。先进行钢管安设，其后使用高压注浆方式进行注浆，注浆时压力需要严格把控在1-3MPa的范围内，在逐渐结束后便可实行隧道底部初期支护的拆除替换，纵向每次拆换长度需控制在3m以内。在拆除工作结束之后，需要对隧道底部的杂物、淤积水体加以清理干净，新施作的仰拱拱架和边墙拱架使用200*450连接板与M30*70高强螺栓实行稳固连接，以提升钢架的牢固性与一体性。在钢架间隔处安设直径为22mm的连接筋，环向间距为1m，选用C25混凝土，第一、二层支护的厚度分别为0.3m和0.2m。
2.7 重新施作仰拱、仰拱填充
①当隧道底部处置拆除替换长度至3m之时，需要进行仰拱的恢复施工。先将仰拱端头先前留下的混凝土面做凿毛处理，清除干净表面松散成分与灰尘、杂物等，其后使用高压水对其进行冲洗，环向施工缝采取预埋土工布、防水板、背贴式止水带和中埋止水带复合防水方案，在纵向施工缝中采取中埋钢边橡胶止水带的方式，保留区域和仰拱重新建设的施工缝部位增加两环遇水膨胀止水条以此提高其综合防水效果。人工修整保留区域衬砌接头部位，在两端接头部位内侧和外侧预先埋设直径为22mm的连接钢筋，设置环向间距为0.2m，并埋进临近二衬混凝土中0.3m以上，保障二衬的整体牢固性。
②在浇筑新混凝土之前，应当确保端头旧混凝土外表处于干饱和状态。混凝土在隧道外使用拌和站实行集中性拌和，再由运输车送至施作现场实行浇筑。仰拱混凝土需要安设仰拱模板，并与衬砌矮边墙进行整体浇筑实现一次成型，且矮边墙应当超过填充面0.3m，仰拱填充混凝土需要在仰拱混凝土终凝之后再实行浇筑。
2.8 重新施作二次衬砌
当仰拱恢复长度能达到二次衬砌作业标准时，通过监测观察到其变形处于稳定状态时便可进行二衬施工，且每次施工长度不可超过6m；在二衬施工时需在初期支护外层做好防水处理，在浇筑二衬前要安排适量人手对保留区域的二衬接头部位加以修整，在接头部位的内外侧预先埋设直径为22mm的钢筋，新建设的二衬强度在达到100%之后才可进行拆模。
衬砌开裂不仅会导致隧道结构的整体性受到损害，同时还会增大隧道的安全风险，使其使用年限缩短，极易造成严重的安全事故。所以，应当通过有效方法来解决开裂问题，同时也需注意，衬砌开裂补强需要结合实际状况，对隧道开裂的实际原由进行深入分析，再制定针对性解决方案实行补强。
参考文献：
[1]张庆海，金能龙，张胜，谷淡平.浅埋偏压隧道衬砌结构开裂机理及损伤失效分析[J].公路，2019，64（10）：315-320.
[2]邱永军.铁路隧道衬砌开裂的整治措施研究[J].建筑技术开发，2019，46（16）：128-129.
[3]韦猛，袁晨瀚，蒋勇，袁晨鑫.隧道衬砌开裂机理及加固措施研究[J].煤矿安全，2019，50（01）：52-57. |
