探析隧道襯砌裂損及其防治建筑工程論文

　　摘 要：作為地下工程的重點項目隧道工程，由于其復雜性，難維修與難管理，質量問題一直困擾著廣大工程技術人員和科研工作者。文章先對運營隧道襯砌裂損進行相關分析，主要對隧道襯砌裂損問題闡述了作者的對策。

　　關鍵詞：襯砌裂損；隧道；防治

　　隨著基礎設施建設的逐步加強，中國已經(jīng)成為世界上隧道工程數(shù)量最多、發(fā)展最快的國家。作為交通運輸?shù)难屎恚�運營隧道結構的安全狀況影響著客貨運輸?shù)男б婕鞍踩�。但是，由于水害、凍害、不良地質及襯砌材料侵蝕等原因，運營隧道的襯砌混凝土出現(xiàn)開裂、變形、疏松、剝落、掉塊等現(xiàn)象，降低了襯砌結構的承載能力，縮短了使用壽命，甚至導致襯砌結構失穩(wěn)、遭到破壞。如何對運營隧道進行健康診斷、病害與災害的預防和控制就顯得極為重要。文章主要針對運營隧道襯砌裂損病害及其防治措施進行分析。

　　1 襯砌裂損的類型

　　隧道襯砌裂損的類型主要有襯砌變形、襯砌移動、襯砌開裂3種。

　　1.1 襯砌變形

　　襯砌變形有橫向變形和縱向變形兩種，其中橫向變形是主要變形。橫向變形是指襯砌由于受力原因而引起拱軸形狀的改變。

　　1.2 襯砌移動

　　襯砌移動是指襯砌的整體或其中一部分出現(xiàn)轉動、平移和下沉等變化，也有縱向和橫向之分。

　　1.3 襯砌開裂

　　襯砌開裂是指襯砌表面出現(xiàn)裂紋、裂縫或貫通襯砌全部厚度的裂紋的總稱，是襯砌變形的結果。襯砌開裂包括張裂、壓潰和錯臺3種：（1）張裂。張裂是彎曲受拉和偏心受拉引起的裂損。（2）壓潰。壓潰是彎曲或偏心受壓引起的襯砌裂損。（3）錯臺。錯臺是由剪切力引起的裂縫，裂縫寬度在表面至深處大致相同。

　　2 襯砌裂損的防治措施

　　2.1 襯砌裂損的防治原則

　　防治襯砌裂損病害首先要消滅已有的襯砌裂損帶來的對結構及運營的一切危害，并防止裂損再加大。其次是采用以穩(wěn)固圍巖為主，穩(wěn)固圍巖與加固襯砌相結合的綜合治理措施。

　　地表之所以發(fā)生沉降，是因為發(fā)生了地層損失，而地層損失主要是由于土的應力狀態(tài)和土的含水量發(fā)生了變化，機理的探討是必要的，但是人們更關心地層損失造成的后果一地表沉降，更關心地表沉降的規(guī)律性，木文討論了隧道施工過程中地表沉降的規(guī)律，將隧道施工方法分為盾構法和礦一山法兩種，結合理論分析和實測結果，分別給出了地表沉降曲線和沉降范圍的經(jīng)驗公式，其結論對北京地鐵隧道的設計與施工具有重要的參考價值。

　　2.2 穩(wěn)固巖體的工程措施

　　2.2.1 治水穩(wěn)固巖體。地下水的浸泡與活動對各種圍巖的穩(wěn)定性削弱最大。通過疏干圍巖含水，并采取相應治水措施是穩(wěn)固巖體的根本措施之一。

　　2.2.2 錨桿加固巖體。對較好的巖體，自襯砌內側向圍巖內打入一定數(shù)量和深度（3m～5m）的金屬錨桿、砂漿錨桿，可以把不穩(wěn)定的巖塊固定在穩(wěn)定的巖體上，提高破損圍巖的黏結力，形成一定厚度的承載拱；在水平層狀的巖石中把數(shù)層巖層串聯(lián)成一個組合梁，與襯砌共同承受外荷載。對松散破損的巖體采用錨桿加固不僅可以有效地控制巖體的變形和提高其穩(wěn)定性，而且可以使巖體對襯砌的壓力大小和分布圖形產生有利的轉化。

　　2.2.3 注漿加固巖體。通過向破損松動的巖體壓入水泥漿液和其他化學漿液（如鉻木素、聚氨酯等）加固圍巖，疏散地下水對圍巖的浸泡與滲入襯砌，使襯砌背后形成一個1m～4m厚的人工固結圈，就能有效地穩(wěn)固巖體，防止地下水的滲入，甚至使作用在襯砌上的地層壓力大小和分布圖形產生有利的轉化，有利于襯砌結構的受力和防水。

　　2.2.4 支擋加固巖體。對靠山、沿河偏壓隧道或滑坡地帶，除治水穩(wěn)固山體外，尚可采取支擋措施，包括設支擋墻、錨固沉井、錨固鉆（挖）孔樁等來預防山體失穩(wěn)與滑坡，這種工程措施只能用于洞外防治。

　　2.2.5 回填與換填。如果襯砌外周圍存在著各種大小的空隙（如超挖而沒有回填等），不僅使地層壓力分布圖形產生不利影響，而且使得襯砌結構失去周邊的有利支撐條件，不能使襯砌的承載能力得到更大的發(fā)揮。此時應采取回填措施，用砂漿或混凝土將圍巖空隙回填密實。如果隧底存在厚度不大的軟弱不穩(wěn)定的巖體或有不穩(wěn)定的充填物，可以采取換填辦法處理。

　　2.3 襯砌更換與加固

　　已裂損的襯砌一般均有相當大的支護潛力，可以充分利用，僅在沒有加固條件或經(jīng)濟上不合理的情況下，或者根據(jù)長遠技術改造規(guī)劃的要求才采用更換襯砌的辦法。加固工程的主要方法如下。

　　2.3.1 壓漿加固。以壓環(huán)氧樹脂漿為主，并選擇在無水季節(jié)施工。襯砌背后壓漿加固。主要是針對襯砌的外鼓和整體側移。在拱后壓漿增加拱的約束可以提高襯砌剛度和穩(wěn)定性。一般可以局部應用，主要在發(fā)生外鼓變形的部位使用。如果襯砌同時存在外鼓與內鼓部位，首先采取臨時措施控制內鼓繼續(xù)變形，然后在外鼓變形的部位壓漿加固之后再對內鼓采取加固措施，最好再對全斷面進行整體加固。

　　2.3.2 嵌補加固。對已呈穩(wěn)定、暫不發(fā)展的裂隙，如果不能采取壓漿加固者可以采取嵌補，即將裂縫修鑿剔深，在縫口處用水泥漿、環(huán)氧樹脂砂漿或環(huán)氧樹脂混凝土進行嵌補。對發(fā)展較快的裂損，為確保安全，可以采取鋼拱架臨時加固，只加固拱部時用上部拱架加固，拱架腳可以嵌入墻頂或支撐于埋在墻頂?shù)呐Ｍ壬�，并加縱向連接。如果要全斷面加固則可用長腿鋼拱架。

　　2.3.3 噴錨加固。裂損襯砌的所有內鼓變形和內向移動的裂損部位，采用（預應力）錨桿加固巖體是有效的，此時錨桿既可沿內緣張裂紋的走向兩邊布置，做局部加固，也可做全斷面加固，將襯砌與巖體嵌固在一起，形成一個均勻壓縮帶，以增強圍巖的穩(wěn)定性，提高支護結構的承載能力。

　　2.3.4 套拱加固。如果混凝土質量差，厚度不夠，或受機車煤煙侵蝕，掉塊剝落嚴重，并且拱頂凈空有富余時，可對襯砌拱部加筑套拱或全斷面加筑套拱。如果隧道內凈空條件不足，可以采用落道套拱的辦法。

　　2.3.5 更換襯砌。拱部襯砌破壞嚴重，已喪失承載能力，用其他防治補強手段難以保證結構穩(wěn)定，或者襯砌嚴重侵入限界，采用其他防治措施有困難時，可采用全拱更換，徹底根除病害。

　　3 結語

　　隧道病害的防治對隧道的使用及行車運營安全必將產生影響。文章重點分析了運營隧道裂損襯砌病害的防治措施，旨在加深讀者對隧道病害的認識，不僅對既有隧道病害的整治具有指導作用，而且對正在施工的隧道也能起到很好的預防效果。

　　參考文獻

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