趙天成
(中鐵二十三局集團(tuán)第三工程有限公司,成都611130)
針對(duì)已開通運(yùn)營(yíng)的某標(biāo)段一號(hào)隧道、二號(hào)隧道、三號(hào)隧道運(yùn)行狀況,基于敲擊檢查、鉆孔探測(cè)等多種方式展開深度檢驗(yàn),共發(fā)現(xiàn)病害28 處,以襯砌空洞居多,達(dá)24 處;其余均為掉塊等缺陷,主要集中在接觸網(wǎng)吊柱周邊區(qū)域,具體如表1 所示。
表1 缺陷類型分類數(shù)量統(tǒng)計(jì)表
在長(zhǎng)期使用后,受鋼筋混凝土襯砌脫空的影響隨之產(chǎn)生缺陷,以所在隧道的襯砌結(jié)構(gòu)特性為基準(zhǔn),以不影響外層鋼筋有效握裹為基本前提,為之實(shí)行回填注漿方式,在特殊情況下搭設(shè)釬釘。若襯砌厚度≤20cm,與此同時(shí)未握裹鋼筋,需實(shí)行開“天窗”模筑的方式展開施工作業(yè),所用材料為C40 微膨脹細(xì)石混凝土,經(jīng)回填注漿處理后改善襯砌性能。防水板:(1)若出現(xiàn)防水板松弛現(xiàn)象,使用小直徑PVC 管,借助外層鋼筋適當(dāng)抬升防水板并使其與初支達(dá)到緊密貼合狀態(tài);(2)防水板繃緊且與初支存在較大間隔時(shí),若內(nèi)支護(hù)厚度相對(duì)不足,此時(shí)可沿著隧道軸線處理防水板,經(jīng)切割操作后再通過焊接的方式將外側(cè)補(bǔ)齊,使防水板處于相對(duì)松弛的狀態(tài),并遵循(1)的方法進(jìn)一步處理[1];(3)若防水板處于繃緊狀態(tài),同時(shí)內(nèi)支護(hù)厚度滿足工程要求,但防水板依然出現(xiàn)明顯的脫空現(xiàn)象,首先遵循(1)的方法加以處理,隨后針對(duì)防水板背部展開灌注施工作業(yè)。
通過鑿除的方式處理缺陷部分,做好清理工作,具體工序有:(1)當(dāng)鋼筋外露時(shí),需要對(duì)該部分進(jìn)行打磨,在其表面涂抹適量改性環(huán)氧樹脂材料,若保護(hù)層厚度未達(dá)到工程標(biāo)準(zhǔn),實(shí)際刷涂厚度需超過1mm[2];(2)若鋼筋完全存在于襯砌之中,即未出現(xiàn)外露時(shí),需使用砂輪機(jī)打磨,在保護(hù)層厚度不滿足工程要求時(shí),表面處理尤為關(guān)鍵,需要在該處涂抹適量改性環(huán)氧樹脂,厚度需超過1mm。
若襯砌施工縫在使用中出現(xiàn)掉塊等缺陷,需要做好松弛部位的清理作業(yè),以實(shí)際深度為準(zhǔn)采取合適處理措施,諸如切口打磨或是噴射混凝土等,并在上述基礎(chǔ)上涂抹適量改性環(huán)氧樹脂。
出現(xiàn)此類病害后,需要將發(fā)生裂損的部分清理干凈,分析支護(hù)帶松動(dòng)情況,做好該部分的割除作業(yè),特殊情況下可通過注漿的方式加以處理。
分析襯砌混凝土的表面狀況,若出現(xiàn)注漿管松動(dòng)或是玻璃掉塊等問題,需做好拱部異物的清理工作,可利用手持砂輪機(jī)加以打磨,提升其平順性。
在出現(xiàn)襯砌裂損病害后,需分析具體的裂縫狀況,考慮形態(tài)、貫通性等多方面因素,為之制訂可行的處理措施。
將缺陷處的混凝土塊清理干凈,隨后使用清水處理,針對(duì)缺陷區(qū)域刷涂滲透性材料,持續(xù)操作2 次,刷涂3 次環(huán)氧膠泥,使得環(huán)氧膠泥能夠有效進(jìn)入到結(jié)構(gòu)內(nèi)部,增強(qiáng)與混凝土的黏接效果。
部分襯砌出現(xiàn)未鉆透現(xiàn)象,此時(shí)需針對(duì)口部加以處理;若鉆孔完全穿透混凝土,考慮到堵漏效果,需將環(huán)氧樹脂填入其中。
3.1.1 現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證情況
經(jīng)實(shí)地檢驗(yàn)得知,上行拱頂滑槽處共存在2 個(gè)不同深度的鉆孔(分別為0.2m 與0.24m,均集中在滑槽東側(cè)),襯砌厚度0.025m,還存在1 個(gè)0.315m 的空洞。技術(shù)人員手錘敲擊后得到空響范圍,即環(huán)向1.8m、縱向1.2m,區(qū)域內(nèi)伴隨有1 道環(huán)向裂縫,延展長(zhǎng)度為1m。
3.1.2 現(xiàn)整治方案
針對(duì)上述現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)證情況,制訂整治方案如下:
1)處理方式:滑槽加固為主,輔以網(wǎng)噴混凝土施工作業(yè)。
以滑槽預(yù)埋設(shè)計(jì)為基礎(chǔ),綜合考慮現(xiàn)場(chǎng)缺陷狀況,預(yù)埋件與襯砌鋼筋達(dá)到穩(wěn)定連接狀態(tài),整體上襯砌穩(wěn)定性良好。為保障缺陷處理質(zhì)量,并提升滑槽的穩(wěn)定性,采用滑槽加固措施,在此基礎(chǔ)上通過開天窗網(wǎng)噴混凝土的方式有效處理空洞。
2)滑槽加固:環(huán)向鋼帶+縱向角鋼+φ20mm 高強(qiáng)化學(xué)錨栓。
使用到環(huán)向鋼帶,具體規(guī)格為長(zhǎng)4m、寬18cm、厚4.5mm,將其設(shè)置在滑槽兩側(cè)區(qū)域,為滿足穩(wěn)定性要求,將φ20mm 高強(qiáng)錨栓穩(wěn)固連接于襯砌混凝土,實(shí)際錨固深度至少達(dá)15cm[3]。針對(duì)滑槽輔以縱向加固措施,使用10#角鋼材料。
3)卸載加固措施:結(jié)束上述提及的整治作業(yè)后,檢測(cè)混凝土強(qiáng)度,在滿足設(shè)計(jì)值75%的要求后便可卸載各類加固裝置,優(yōu)先拆除縱向角鋼,結(jié)束之后再拆除環(huán)向鋼板,實(shí)際操作中,需得到角磨機(jī)的支持,將錨栓錨頭處理好,并設(shè)置型鋼提升穩(wěn)固性。
3.2.1 原設(shè)計(jì)情況
該處主要以Ⅴ級(jí)圍巖為主,基于C35 鋼筋混凝土澆筑所得,所得襯砌厚度60cm。綜合考慮行業(yè)設(shè)計(jì)要求:各個(gè)槽道都要與周邊區(qū)域的縱向鋼筋達(dá)到穩(wěn)固連接狀態(tài),錨桿與接地筋穩(wěn)固連接,上述均采用焊接的方式實(shí)現(xiàn)。
基于項(xiàng)目所在區(qū)域?qū)嶋H狀況,圍巖容重20kN/m3,埋深8.5m,頂板土柱兩側(cè)形成13.2°摩擦角,彈性反力系數(shù)150MPa/m,圍巖摩擦角設(shè)定為22°(上述選取的數(shù)值僅適用于本工程項(xiàng)目)。
1)結(jié)構(gòu)自重
鋼筋混凝土容重為25kN/m3,采用的是程序驅(qū)動(dòng)自動(dòng)加載的方式。
2)土壓力
垂直均布?jí)毫砂词剑?)計(jì)算:
式中,q為圍巖垂直均布?jí)毫?,MPa;γ為圍巖重度,kN/m3;h為洞頂與地面間距,m;θ為頂板土柱兩側(cè)摩擦角,(°);B為隧道寬度,m;λ為側(cè)壓力系數(shù),可按式(2)計(jì)算:
式中,β為最大推力狀態(tài)下的破裂角,(°);φc為圍巖計(jì)算摩擦角,(°)。
結(jié)構(gòu)水平壓力按式(3)、式(4)計(jì)算:
式(3)~式(4)中,e1、e2為作用在支護(hù)結(jié)構(gòu)兩側(cè)的水平側(cè)壓力,MPa;h1、h2為兩側(cè)洞頂與地面距離,m。
3.2.2 現(xiàn)整治方案
考慮到槽道預(yù)埋設(shè)計(jì)要求,加之對(duì)現(xiàn)場(chǎng)缺陷狀況的分析,襯砌鋼筋與預(yù)埋件達(dá)到穩(wěn)固焊接狀態(tài),總體上襯砌穩(wěn)定性較好,槽道所在位置未發(fā)生改變,整治施工產(chǎn)生的荷載相對(duì)較小,并不會(huì)對(duì)滑槽的穩(wěn)定性帶來負(fù)面影響,可按照注漿的方案處理缺陷。
鋼筋混凝土表面常發(fā)生縱斜向張拉裂縫,若寬度介于0.2~1.5mm 范圍內(nèi)(同時(shí)滿足深度≤5cm 的條件),或是寬度超過1.5mm(同時(shí)滿足深度達(dá)5cm 的條件),此時(shí)可采取襯砌裂紋處理工藝。
基于貼嘴灌注環(huán)氧樹脂方法,主要操作流程為:
1)重點(diǎn)處理裂縫兩側(cè)3cm 區(qū)域,做好襯砌表面清理作業(yè),全面處理發(fā)生松動(dòng)的混凝土塊,順著裂縫設(shè)置適量膠帶(間距20~30cm);
2)在該區(qū)域涂抹J-1 封縫膠,持續(xù)施工2 次,達(dá)到固化狀態(tài)后即可解除膠帶,為之增設(shè)灌漿嘴;
3)在裂縫處灌注改性環(huán)氧樹脂,達(dá)到固化狀態(tài)后,可拆除灌嘴并將殘留于表面的封縫膠清理干凈;
4)以裂縫走向?yàn)榛鶞?zhǔn),處理兩側(cè)20cm 內(nèi)的區(qū)域,刷涂改性環(huán)氧樹脂2 次。
嚴(yán)格控制水泥滲透結(jié)晶防水涂料,本工程中至少為1.5kg/m,所得涂抹厚度達(dá)2.0mm。為確保施工質(zhì)量,要求處理區(qū)域達(dá)到足夠干凈且濕潤(rùn)狀態(tài),但不可殘留積水,針對(duì)光滑表面應(yīng)打毛處理。待土層達(dá)到終凝狀態(tài)后,需要采取噴霧干濕交替的方式,持續(xù)養(yǎng)護(hù)達(dá)到72h,在此過程中禁止蓄水養(yǎng)護(hù)??刂仆苛鲜褂脮r(shí)間,配制完成且超過20min 未使用應(yīng)廢除;施工中持續(xù)攪拌混合料,不可向其中摻水。
隧道缺陷整治復(fù)雜度高,需利用天窗點(diǎn)施工,應(yīng)從缺陷的實(shí)際情況出發(fā),準(zhǔn)確掌握發(fā)生缺陷的具體位置,為之創(chuàng)建科學(xué)的缺陷整治方案。本文經(jīng)實(shí)地調(diào)查、問題分析、方案編制等環(huán)節(jié)后,最終取得較好的整治效果,具有一定的參考價(jià)值。