隧道襯砌裂縫檢測及處理方法
更新時間：2021-04-10 17:51
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隨著我國近年來高等級山區(qū)公路的大量修建，公路隧道不論是數(shù)量、規(guī)模，還是施工難度都達到了前所未有的高度，且方興未艾。同時，很多隧道在施工和運營過程中，會產(chǎn)生裂縫，目前有關(guān)隧道襯砌裂縫成因的研究已經(jīng)開展，但與襯砌裂縫檢測及處理方法相關(guān)的研究則不多見。
關(guān)鍵詞：隧道襯砌；裂縫；檢測方法；處理方法
引言
由于受到地質(zhì)、施工缺陷、設(shè)計不合理，以及圍巖不均勻變形、地下水侵蝕、初期支護失效等因素的影響，隧道結(jié)構(gòu)在施工和運營期會逐漸暴露出種種病害，裂縫便是其中一種主要的病害類型。隧道襯砌裂縫產(chǎn)生的初期，不論是擴展運動，還是閉合運動，都會有一個明顯的運動過程。裂縫產(chǎn)生的主要影響因素的變化，會影響裂縫數(shù)量增速。隨著時間的推移，當裂縫影響因素作用減弱或者趨于平衡時，裂縫運動也會趨于穩(wěn)定。當裂縫產(chǎn)生和運動時，就需要一些方法進行探測及處理，以達到安全合理的經(jīng)濟效益。
一、常用測量設(shè)備
隧道在施工過程中，難免會出現(xiàn)一些質(zhì)量缺陷，例如初期支護與二次襯砌欠厚、初期支護與圍巖之間存在空洞或雜物充填、初期支護與二次襯砌間脫開、鋼支撐間距偏大、襯砌表面或內(nèi)部存在裂縫等等，但隧道是地下工程屬于半隱蔽結(jié)構(gòu)，無法直接對襯砌混凝土質(zhì)量、厚度、隧道圍巖狀況及裂縫進行檢查。因此，近幾年來主要采用探地雷達作為主要檢查手段，這是因為與其它方法相比，探地雷達具有連續(xù)、無損、高效和高精度等優(yōu)點。
二、隧道襯砌裂縫的危害
國內(nèi)外學者對公路隧道裂縫病害的處治進行了大量的研究，并取得了一些可喜的研究成果，現(xiàn)僅收集到的資料，將對這個問題的認識歸納如下。
?。ㄒ唬┧淼勒w病害嚴重，二次襯砌裂縫多、密度大，拱部和中隔墻滲漏水嚴重，尤其是中隔墻墻頂部位，滲漏水現(xiàn)象尤為突出。中隔墻局部存在縱向和斜向荷載裂縫，這些裂縫大多伴有滲漏水現(xiàn)象，對結(jié)構(gòu)的安全影響較大。
?。ǘ┑叵滤畯亩我r砌墻面的裂縫滲出，墻面留下了大量污痕，很多位置裂縫處都有白色物質(zhì)析出。經(jīng)過常年的累積，白色物質(zhì)可能已經(jīng)嚴重的堵塞了原設(shè)計排水系統(tǒng)，導致雨季時地下水從襯砌的各個薄弱環(huán)節(jié)中滲漏出來。
三、現(xiàn)階段裂縫監(jiān)測系統(tǒng)存在的主要問題
隧道裂縫檢測系統(tǒng)分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。軟件系統(tǒng)包括圖像采集模塊、標定生成模塊和數(shù)據(jù)處理模塊。圖像采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊都可借鑒已開發(fā)并已應(yīng)用的路面采集系統(tǒng)。標定生成模塊方面，由于隧道界限大都是弧形界面與路面明顯不同，所以需要一種特殊的標定模塊。
已經(jīng)開發(fā)并已經(jīng)投人使用的車載隧道檢測系統(tǒng)，如日本的隧道檢測系統(tǒng)，不能夠達到快速準確進行裂縫檢測，無法實現(xiàn)對裂縫信息的有效提取。韓國漢陽大學開發(fā)的檢測系統(tǒng)雖然檢測精度比較高，但是車載速度還相對較慢，而且目前處于試驗階段，對隧道的實際情況的對應(yīng)解決還不完善，需進一步優(yōu)化。
比如檢測環(huán)境中不可避免地都存在噪聲，這會對后續(xù)的圖像處理帶來一定的困難。隧道檢測系統(tǒng)相比路面檢測系統(tǒng)因為周圍環(huán)境、路面的不平整等帶來的噪聲外，還有照明亮度的不均勻性所產(chǎn)生的噪聲。已有的基于圖像處理的文獻中對噪聲的濾除有比較全面的研究，可以優(yōu)化圖像。
漢陽大學采用的一個具有黑點的板面，每個黑點之間分離5mm。該檢測系統(tǒng)是在室內(nèi)進行試驗，而且檢測對象的選取方面沒有更實際化，即沒有選擇一個近于隧道界面的弧形面，同時，在系統(tǒng)中只是應(yīng)用了一個相機進行檢測試驗，因此存在著不合理性。
四、裂縫處治方案
按照有關(guān)規(guī)范和類似工程經(jīng)驗，并結(jié)合現(xiàn)場處治的具體措施，裂縫病害處治可采用低壓注漿法對寬度>0.2mm的裂縫進行處理，對寬度<0.2mm的裂縫進行表面封閉處治。
?。?）低壓注漿處理法
寬度大于0.2mm的裂縫采用低壓注漿法進行修補，通過壓注改性環(huán)氧化學灌縫漿材填充封閉裂縫，粘結(jié)裂縫表面阻止襯砌裂縫發(fā)展。低壓注漿處理法的工序為，裂縫清理、封閉裂縫和安設(shè)塑料底座、安設(shè)灌漿器、灌漿、清理表面。
1、裂縫清理，首先應(yīng)將裂縫周圍5cm范圍的防火涂料或表面砂漿、粉塵及泥灰清除干凈，露出襯砌混凝土，裂縫中如被泥土粉塵堵塞，可用小型工業(yè)吸塵器吸出。沿裂縫兩邊約3cm的混凝土表面要用濕布擦去塵土，但要注意縫中不得進水。
2、確定注入口，一般按照20-30cm距離設(shè)置一個注入口，注入口的位置盡量設(shè)在裂縫較寬、開口較暢通的部位，貼上膠帶，預留。
3、封閉裂縫，采用封縫膠沿裂縫表面涂刮，留出注入口。
4、安設(shè)塑料底座，揭去注入口上的膠帶，用封縫膠將底座粘于注入口上。
5、安設(shè)灌漿器，將配好的改性環(huán)氧化學灌縫漿材注入軟管中，把裝有灌縫漿材的灌漿器旋緊于底座上。
6、灌漿，松開彈簧，確認注入狀態(tài)，如灌漿不足，可補充再繼續(xù)注入。
7、注入完畢，注入速度降低，確認不在進膠后，可拆除灌漿器，用堵頭將底座堵死。
8、灌漿固化后，敲掉底座和堵頭，清理表面封縫膠。
（2）表面封閉處治法
寬度小于0.2mm的裂縫采用表面封閉法進行處治，在裂縫表面涂刷改性環(huán)氧化學修補砂漿，其工序為。
1、觀察裂縫寬度，確定裂縫長度。
2、基層處理，清除裂縫表面的灰塵、油污。用鋼絲刷及壓縮空氣將混凝土碎屑粉塵清除干凈。清除寬度為裂縫左右兩側(cè)各5cm左右。
3、涂刷改性環(huán)氧化學修補砂漿，涂刷寬度為裂縫左右各5cm左右，每道裂縫涂刷3---4遍，涂刷厚度應(yīng)大于1mm。
結(jié)束語:
不良地質(zhì)與塌方處治措施不合理，溶洞加固不徹底，二襯質(zhì)量差等施工因素，以及設(shè)計欠妥是隧道襯砌裂縫產(chǎn)生與運動的重要原因。隧道工程建設(shè)要做好各方面的工作，精心設(shè)計，嚴格施工，真正做到信息化施工與動態(tài)設(shè)計。事實證明，合理的設(shè)計與嚴格的施工，可以預防襯砌產(chǎn)生裂縫。對裂縫的成因分析及處置措施的提出，要在裂縫監(jiān)測數(shù)據(jù)及裂縫統(tǒng)計數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，盡可能查閱設(shè)計文件，施工監(jiān)控報告，施工記錄等資料，找出裂縫形成原因，并綜合考慮各種因素，有針對性的提出處治建議。
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