襯砌裂損原因分析.doc

1. 襯砌裂損常規(guī)原因調(diào)查 隧道襯砌裂損既有外力造成的原因，也有襯砌結(jié)構(gòu)內(nèi)部產(chǎn)生原因。外因包括隧道圍巖松弛、偏壓、承載力不足、地層下沉、地震荷載和膨脹性土壓等，內(nèi)因有襯砌材料劣化、施工不當(dāng)、設(shè)計(jì)缺陷等。襯砌裂損由多方面原因共同聯(lián)合并且反復(fù)作用的結(jié)果。襯砌裂損原因如圖所示。襯砌裂損原因調(diào)查1.1. 圍巖松弛引起隧道裂損松弛地壓由于圍巖自然松弛，無(wú)法支持圍巖自重而作用在襯砌上的荷載，是以垂直壓力為主，隧道拱頂處沿縱向多產(chǎn)生張開(kāi)性的裂紋。圍巖松弛地壓在各種圍巖中表現(xiàn)為：在硬巖中，巖層節(jié)理面受到常年風(fēng)化，結(jié)合力降低；在軟巖、砂土中，因干濕和凍融反復(fù)導(dǎo)致圍巖松弛；在軟巖和粘性土中，因地下水增加使圍巖粘結(jié)力降低。1.2. 偏壓引起隧道裂損隧道襯砌作用的圍巖壓力顯著不對(duì)稱導(dǎo)致襯砌裂損，一般多發(fā)生斜坡地形處。洞口的偏壓襯砌強(qiáng)度不足、填壓土不足、隧道無(wú)仰拱以及地表水滲透使土壓增加都會(huì)導(dǎo)致隧道偏壓；從地質(zhì)因素來(lái)說(shuō)，巖堆地、崩塌地、滑坡地帶、河流沖擊地帶、軟巖、強(qiáng)風(fēng)化地帶、硬巖傾斜節(jié)理以及斷層和巖石破碎帶都容易產(chǎn)生隧道襯砌裂損；從人為因素來(lái)說(shuō)，施工中崩塌處回填不足導(dǎo)致偏壓是發(fā)生裂損的重要原因。1.3. 膨脹性土壓引起隧道裂損膨脹性土壓擠壓圍巖使隧道凈空縮小的作用于襯砌和支護(hù)結(jié)構(gòu)上的土壓。主要由于風(fēng)化圍巖或者粘粒成份主要由強(qiáng)條水性礦物質(zhì)組成,并且具有顯著脹縮性的粘性土體積膨脹引起土壓力增大。隧道的開(kāi)挖改變了隧道周邊的地層應(yīng)力狀態(tài)，當(dāng)圍巖強(qiáng)度小于埋深壓力或強(qiáng)度劣化顯著，隧道周邊的塑性區(qū)會(huì)擴(kuò)大，使得作用在襯砌上的圍巖壓力增加。另外隧道經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期使用，會(huì)產(chǎn)生一些構(gòu)造上缺陷，比如襯砌背后的空洞，也會(huì)擴(kuò)大隧道的塑性區(qū)，增大膨脹土壓，引起襯砌結(jié)構(gòu)的裂損。1.4. 承載力不足引起隧道裂損隧道邊墻底腳承載力不足會(huì)造成隧道不均勻沉降，常見(jiàn)于風(fēng)化變質(zhì)圍巖和傾斜地形的隧道，而且隧道產(chǎn)生的變異會(huì)進(jìn)一步加速不均勻下沉。造成承載力不足主要原因有：土壓力增加、圍巖劣化、塑性區(qū)擴(kuò)張到邊墻底部、圍巖含水量增加、寒冷地區(qū)圍巖的凍結(jié)與解凍作用、邊墻底部支持面積不足、基礎(chǔ)深度不足等。1.5. 地層下沉引起隧道裂損地層下沉大多是由于地下空洞形成，這種空洞有自然因素造成的，比如溶洞，也有人為因素造成的，比如地下采礦。地層下沉導(dǎo)致隧道在縱向方向發(fā)生屈折，并產(chǎn)生環(huán)向裂縫。地下空洞不僅造成隧道本身下沉，隧道周圍的結(jié)構(gòu)物也會(huì)受到影響。1.6. 地震引起隧道裂損地震對(duì)圍巖地質(zhì)條件較差的隧道造成影響，這類圍巖容易發(fā)生坡體滑動(dòng)、崩塌、斷層錯(cuò)動(dòng)，且隧道本身已經(jīng)發(fā)生的或潛在的缺陷會(huì)加劇隧道襯砌裂損。地震災(zāi)害的嚴(yán)重程度不僅與地震規(guī)模、距震中的距離有關(guān)，而且與隧道本身的弱點(diǎn)密切相關(guān)。1.7. 材質(zhì)劣化材料隨著時(shí)間推移，混凝土發(fā)生碳化，不僅影響混凝土的密實(shí)性，也造成鋼筋腐蝕?；炷恋乃冶群椭車h(huán)境的溫度對(duì)碳化速度有重要影響，水灰比越小，混凝土越密實(shí)，碳化速度越慢；而溫度過(guò)高過(guò)低都會(huì)讓碳化速度加快。在寒冷地區(qū)，凍害是材質(zhì)劣化的最重要的原因。凍害發(fā)生的主要原因是混凝土中的水分凍結(jié)并伴隨著體積膨脹，引起混凝土表面集料剝落，凍融反復(fù)作用導(dǎo)致隧道襯砌開(kāi)裂。另外，襯砌背后的地下水含有酸性成分，對(duì)襯砌具有腐蝕性。有害的地下水使接觸襯砌的內(nèi)部或表面材質(zhì)劣化，在鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中能使鋼筋的強(qiáng)度降低，從而導(dǎo)致隧道襯砌承載能力下降，造成隧道襯砌的裂損。1.8. 施工因素（1）施工時(shí)應(yīng)處理好的施工縫、變形縫(溫度縫、沉降縫)，因施工質(zhì)量問(wèn)題沒(méi)有處理好而出現(xiàn)裂縫，它們主要表現(xiàn)為平行于隧道襯砌環(huán)，產(chǎn)生的主要因素是施工質(zhì)量與混凝土結(jié)構(gòu)本身等因素。（2）受施工技術(shù)條件限制，施工質(zhì)量管理松弛和不善，混凝土材料檢驗(yàn)不力，施工配合比控制不嚴(yán)，水灰比過(guò)大，混凝土搗實(shí)質(zhì)量不佳，拱部澆注間歇施工形成水平工作縫，混凝土模板不平等因素，修成的隧道襯砌在施工縫處產(chǎn)生裂縫，以及襯砌混凝土表面產(chǎn)生蜂窩麻面等襯砌質(zhì)量不良，降低承載能力。（3）施工測(cè)量放線發(fā)生差錯(cuò)、欠挖、模板拱架支撐變形、塌方等原因，造成局部襯砌厚度偏薄或襯砌結(jié)構(gòu)受力不對(duì)稱，降低了襯砌承載能力。（4）由于施工方法和施工組織不當(dāng)，在施工過(guò)程中各工序緊跟不上不能及時(shí)成環(huán)，如落中槽挖馬口時(shí)拱部襯砌懸空段過(guò)長(zhǎng)、支撐段長(zhǎng)度過(guò)短，支撐的穩(wěn)固條件和強(qiáng)度不足，都會(huì)造成不均勻沉降和拱腳內(nèi)移，常在拱頂和拱腰處出現(xiàn)裂縫。（5）模筑混凝土襯砌拱背部位常出現(xiàn)拱頂襯砌與圍巖不密貼的空隙，不及時(shí)回填密實(shí)，就形成拱腰承受圍巖較大荷載，拱頂在一定范圍存在空載，從而形成對(duì)拱部襯砌不利的“馬鞍型”受力狀態(tài)，正是導(dǎo)致拱腰內(nèi)移張裂、相應(yīng)拱頂上移、內(nèi)緣受擠壓等常見(jiàn)病害產(chǎn)生的荷載條件。1.9. 設(shè)計(jì)因素隧道設(shè)計(jì)時(shí)，因圍巖級(jí)別劃分不準(zhǔn)、襯砌類型選擇不當(dāng)，造成襯砌結(jié)構(gòu)與圍巖實(shí)際荷載不相適應(yīng)而引起襯砌裂縫病害。隧道穿過(guò)偏壓地段、斷層破碎帶、褶皺區(qū)等局部圍巖松散壓力或結(jié)構(gòu)力較大的地段，襯砌結(jié)構(gòu)沒(méi)有相應(yīng)地采取加強(qiáng)措施。2. 隧道襯砌裂損常規(guī)整治方法一般來(lái)說(shuō)，隧道襯砌的裂損，多為年久劣化并與漏水有關(guān)、此外，有圍巖松弛、偏壓、膨脹性土壓、地震等外因也起一定作用。作為內(nèi)因，混凝土的水泥用量不夠、施工縫填充不良等材質(zhì)問(wèn)題、堿性反應(yīng)等也將促進(jìn)劣化。在襯砌的裂損調(diào)查中，關(guān)于裂損的原因、裂損的范圍，都要正確地了解。這對(duì)選擇合適的處置方法是很重要的。對(duì)裂損襯砌的整治，需正確地掌握裂損原因及其程度、范圍，并考慮措施的效果、施工性等，安全而經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行。在整治裂損襯砌時(shí)，首先要選定與裂損程度和原因相適應(yīng)的整治措施，其次要考慮劣化部位、襯砌塊體的掉落、限界的余裕量等。此外，對(duì)滲漏水、腐蝕等病害，一并綜合進(jìn)行整治，貫徹徹底整治的原則。如何選用整治方法，要考慮襯砌裂損原因、裂損程度、隧道凈空、對(duì)運(yùn)營(yíng)干擾限度(封鎖時(shí)間)、整治費(fèi)用等因素，現(xiàn)在，國(guó)內(nèi)外對(duì)隧道襯砌病害的加固方法有很多，但由于受到凈空以及運(yùn)營(yíng)條件的限制，因此在不同階段、不同隧道、不同地質(zhì)條件、不同的病害形式、不同應(yīng)力場(chǎng)所采取的加固方法都是不同的。目前，隧道維護(hù)加固方法主要有嵌縫法、開(kāi)裂壓注法、防護(hù)板補(bǔ)強(qiáng)法、金屬網(wǎng)補(bǔ)強(qiáng)法、內(nèi)襯補(bǔ)強(qiáng)法、拱架補(bǔ)強(qiáng)法、內(nèi)表面補(bǔ)強(qiáng)法、局部改建及改建。2.1. 表面清掃、鑿除及開(kāi)裂壓注一、表面清掃襯砌表面被各種附著物污染時(shí)，需要進(jìn)行清掃。表面清掃也適用于其他對(duì)策的前處理。表面清掃是當(dāng)襯砌表面被煤煙、游離石灰、晶花、霉菌、油脂等附著物污染時(shí)，清除這些污染物的方法。表面清掃作為其他對(duì)策的前處理也是必須進(jìn)行的作業(yè)。特別是在內(nèi)表面補(bǔ)強(qiáng)，部分改建中，為了既有襯砌和補(bǔ)修材料確實(shí)地附著，要特別仔細(xì)地進(jìn)行表面清掃。表面清掃作為補(bǔ)修方法的前處理作業(yè)，必然與鑿除劣化部分作業(yè)同時(shí)進(jìn)行，尤其是進(jìn)行嵌縫、噴錨加固和局部改建時(shí)，務(wù)必使補(bǔ)修材料與既有襯砌確實(shí)附著。該項(xiàng)工作要特別精心地進(jìn)行。在表面清掃中應(yīng)注意以下事項(xiàng)：用目視檢查等，事先掌握附著物的種類、范圍、深度、襯砌的劣化狀況等；除去煤煙、游離石灰、晶花等;煤煙、游離石灰等的清除，視工地的狀況可采用噴砂器、射水、壓縮空氣、鋼絲刷等進(jìn)行；劣化部分要敲落；清除霉菌時(shí)，要作為產(chǎn)業(yè)廢棄物處理，廢棄時(shí)要注意。視需要對(duì)局部劣化部分加以鑿除。劣化部分范圍很大、局部劣化顯著時(shí)，要研究采用其他方法的必要性。霉菌、污泥作為產(chǎn)業(yè)廢棄物處理時(shí)要注意：用藥品清除的方法正在開(kāi)發(fā)，日本東北新干線有些隧道已實(shí)證其效果；但經(jīng)濟(jì)性還有些問(wèn)題。尚不能實(shí)用化。二、鑿除鑿除適用于襯砌塊有掉落的可能和襯砌表面局部劣化的場(chǎng)合，或其他對(duì)策的前處理時(shí)采用。進(jìn)行鑿落時(shí)，應(yīng)根據(jù)狀況用補(bǔ)修材料修復(fù)斷面。當(dāng)修內(nèi)襯而富余量不夠時(shí)，襯砌不受地壓的情況下，亦可在其范圍內(nèi)加以鑿除。設(shè)計(jì)、施工上的注意事項(xiàng)：施工前，應(yīng)用目視檢查、打擊聲檢查，確實(shí)地掌握襯砌的劣化狀況。劣化和剝落顯著、鑿除可能損害襯砌功能時(shí)，應(yīng)研究采用其他方法。鑿除作業(yè)：視當(dāng)?shù)氐那闆r用噴砂器、高壓射水、壓縮空氣、電動(dòng)錘、錘、鋼鑿刀等，力求將劣化部分完全除去。由于鑿除，襯砌內(nèi)面形狀變?yōu)闃O端凹凸，對(duì)襯砌的有效厚度有所妨礙時(shí)，要視襯砌的材質(zhì)、妨礙的范圍、厚度等對(duì)斷面加以修復(fù)。此外。當(dāng)其范圍很大時(shí)要研究同時(shí)采用其他方法的必要。視當(dāng)?shù)氐臓顩r，鑿除不適當(dāng)?shù)牡攸c(diǎn)(例如錨桿附近、把襯砌鑿除會(huì)形成力學(xué)上的不穩(wěn)定地點(diǎn))應(yīng)研究采用防護(hù)板等方法。鑿除后，劣化部分是否完全除去，應(yīng)用打擊聲檢查確認(rèn)。斷面修復(fù)。三、開(kāi)裂壓注開(kāi)裂壓注適用于有可能塊狀化的開(kāi)裂地點(diǎn)。一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)裂壓注是向開(kāi)裂處壓注注漿材料，使因開(kāi)裂而降低的剛性得到某種程度恢復(fù)。在素混凝土襯砌的場(chǎng)合，即使發(fā)生開(kāi)裂通常認(rèn)為結(jié)構(gòu)體也是十分安全的。因此，開(kāi)裂壓注的目的是用壓注注漿材料確保襯砌的一體性。要注意這與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的目的是不同的。1、開(kāi)裂壓注的方法（1） 手動(dòng)式壓注方法手動(dòng)式壓注方法是在開(kāi)裂處安設(shè)壓注管，采用泵進(jìn)行壓注。該方法比較簡(jiǎn)單，但掌握壓注量比較困難。（2） 自動(dòng)式壓注方法自動(dòng)式壓注方法是利用橡膠、彈簧、空氣壓力等，用一定壓力(低壓)把樹(shù)脂壓入。該方法能夠壓注微細(xì)的開(kāi)裂(例如0.02mm)，壓注量的管理是通過(guò)壓注器具進(jìn)行的，比較容易。（3） 機(jī)械式壓注方法機(jī)械式壓注方法是在開(kāi)裂處安設(shè)壓注管，用自動(dòng)混合機(jī)進(jìn)行壓注。因?yàn)槭菣C(jī)械壓注，能夠采用比較高的壓注壓力，但掌握壓注量也比較困難，而且壓注材料易于泄漏。（4） 其他方法把壓注材料按配比進(jìn)行混合攪拌，并充填到壓注機(jī)具中(自動(dòng)壓注的場(chǎng)合)，進(jìn)行壓注。2、施工步驟一般來(lái)說(shuō)，開(kāi)裂壓注的施工步驟如下：（1） 沿開(kāi)裂5m左右的寬度，用器具把灰塵等除去；（2） 將壓注管安設(shè)在開(kāi)裂部位的中心；（3） 開(kāi)裂部位安設(shè)板材并進(jìn)行養(yǎng)生；（4） 把壓注材料按配比進(jìn)行混合攪拌并充填到壓注機(jī)具中(自動(dòng)壓注的場(chǎng)合)，進(jìn)行壓注；（5） 進(jìn)行養(yǎng)生；（6） 拆除壓注機(jī)具、壓注管等，并整平表面。（7） 低壓自動(dòng)壓注方法，一般壓注壓力約40MPa，一次壓注量約40-60 3、注意事項(xiàng)在設(shè)計(jì)、施工上應(yīng)注意以下事項(xiàng)：注漿材料一般有無(wú)機(jī)和有機(jī)兩種，各有特色。游離石灰和鋼筋混凝土襯砌出現(xiàn)銹跡的地點(diǎn)，也可能出現(xiàn)附著不良的情況，要加以注意。施工時(shí)，也可能從背后流出，要對(duì)壓注壓力和壓注量進(jìn)行充分的管理。有機(jī)系注漿材料從與混凝土的附著性和耐堿性來(lái)看，環(huán)氧樹(shù)脂、聚脂樹(shù)脂是比較好的。同時(shí)也能夠壓注到微細(xì)的開(kāi)裂中，但要注意根據(jù)襯砌表面的干濕狀態(tài)選擇注漿材料。無(wú)機(jī)系注漿材料，因?yàn)檎扯鹊?，用低壓力進(jìn)行壓注，即可能獲得所要求的附著力。2.2. 防護(hù)板補(bǔ)強(qiáng)法防護(hù)板適用于開(kāi)裂處和部分混凝土施工縫處，適用于由于局部的材料劣化，在比較狹小的范圍內(nèi)襯砌塊有可能掉落的場(chǎng)合或設(shè)置拱架或內(nèi)襯凈空沒(méi)有富裕的場(chǎng)合。防護(hù)板是在比較狹小的范圍的襯砌表面用錨栓等固定L型鋼、平鋼和鋼板等以防止剝落的方法。由于與既有襯砌一體化，而在某種程度上使襯砌的承載力得到加強(qiáng)。一般用于緊急補(bǔ)強(qiáng)和補(bǔ)修。防護(hù)板的施工例和施工狀況示于圖1-1和圖1-2。圖1-1 防護(hù)板的施工例（斷面修復(fù)+防護(hù)板+錨桿）圖1-2防護(hù)板的施工狀況（L型鋼+錨栓）采用L型鋼時(shí)，要充分考慮補(bǔ)強(qiáng)部位，補(bǔ)強(qiáng)范圍，以決定構(gòu)件長(zhǎng)度、安裝距離等。圖1-3表示各處防護(hù)板實(shí)例，視變異況有多種方法。其應(yīng)用原則如下：a )是把劣化部分用平鋼和型鋼緊急補(bǔ)強(qiáng)例。為了防止小片剝落，最好與b)中所示金屬網(wǎng)等合用。a)和b)都不能增加襯砌的強(qiáng)度，但能對(duì)變異進(jìn)行追跡調(diào)查，是有利的。c )是使用兼有導(dǎo)水功能的半透明FRP(玻璃纖塑料)預(yù)制板。d )是用鋼板的實(shí)例。鋼板與襯砌成為一體，在一定程度上可增加襯砌的強(qiáng)度。e )是劣化部分用平鋼和型鋼補(bǔ)強(qiáng)。尤其是錨桿加強(qiáng)，適用于開(kāi)裂等集中、劣化和剝落特別顯著的地方。對(duì)于明顯地段的混凝土結(jié)構(gòu)物，可采用鋼板補(bǔ)強(qiáng)的方法（圖1-4、表1-1）。圖1-3防護(hù)板例a ) 條鋼；b) 條鋼+金屬網(wǎng)；c) FRP板；d) 鋼板；e)條鋼+錨桿圖1-4 鋼板補(bǔ)強(qiáng)a ) 注入工法；b) 壓著工法鋼板補(bǔ)強(qiáng)法概要項(xiàng)目壓注工法壓著工法適用條件襯砌表面不平整，局部或全部含有曲面的部位襯砌表面平整，用壓著錨栓可以固定在襯砌上的部位材料鋼板:4.5-6mm；壓注材料:環(huán)氧樹(shù)脂粘結(jié)劑前處理工場(chǎng)加工鋼板原則上在工廠加工，孔徑比錨拴徑5-10mm,與襯砌面膠結(jié)的鋼板粘結(jié)面。應(yīng)進(jìn)行除銹處理現(xiàn)場(chǎng)在施工范圍內(nèi)有電纜等障礙時(shí)，要事先加以防護(hù)，附著在襯砌而的煤煙、塵土及劣化部分襯砌要除去，局部凹凸應(yīng)研磨使之平滑樹(shù)脂涂抹及壓注襯砌與鋼板面間應(yīng)設(shè)襯墊，保持2-4mm距，周圍密封好后再壓注襯砌及鋼板粘結(jié)面各涂以厚1-2mm的膠膜排出空氣一邊壓注，一邊迫出空氣鋼板用錨栓壓著在襯砌面上，擠出樹(shù)脂的同時(shí)迫出空氣施工注意事項(xiàng)壓注孔每隔50一100cm設(shè)置，由中央開(kāi)始?jí)鹤?，用木錘等輕擊鋼板，確認(rèn)壓注注狀態(tài)鋼板上施以均壓力(50KPa左右)；鋼板寬度大時(shí)，中央處可多放些樹(shù)脂養(yǎng)護(hù)氣溫5以上，自然養(yǎng)護(hù)24h以土裝修切斷壓注管及排氣管，研平鋼板修飾切斷錨栓一定長(zhǎng)度，上螺帽擰緊鋼板修飾優(yōu)點(diǎn)適用范圍廣，施工不受限制，對(duì)凈空斷面妨礙小空氣幾乎都排出，膠結(jié)效果也好缺點(diǎn)會(huì)留有一些氣泡，壓注費(fèi)時(shí)施上受到一些限制，范圍小，對(duì)凈空斷面妨礙大最近，已開(kāi)發(fā)出采用FRP材料接合的方法。施工方法是一邊除去接合面上的附著物，使表面平整后，再涂上環(huán)氧樹(shù)脂等，則上一層FRP板，以后重疊順序貼上所需層數(shù)的板。FRP板比鋼板輕且柔軟，凹凸面的施工性好。此外，其抗拉強(qiáng)度與鋼材同樣強(qiáng)，但因彈性系數(shù)小，難以防止再次開(kāi)裂及增大剛度。目前，應(yīng)用FRP板的施工案例還較少，而且造價(jià)高，故采用時(shí)要加以研究比較。2.3. 錨固注槳法 該方法適應(yīng)于襯砌背后空洞，襯砌二襯補(bǔ)強(qiáng)，隧道滲漏水等情況。主要施工步驟為:（1） 裂縫兩側(cè)鉆孔（2） 安裝錨桿（3） 注漿，安裝墊板（4） 防水砂漿找平但施工時(shí)應(yīng)注意防止突然掉塊，并嚴(yán)格控制注漿壓力。對(duì)圍巖條件較差的巖體，可以采用在襯砌上均勻布置孔位，用風(fēng)鉆打深度4-6m的孔進(jìn)行壓漿，然后再打入金屬錨桿的方法。這樣既可使襯砌周圍的破碎不穩(wěn)定巖體相互粘結(jié)，形成一定厚度的承載拱:又在水平層狀的巖石中把數(shù)層巖層串聯(lián)成一個(gè)組合梁，與襯砌共同受力，防止襯砌變形和破損。采用錨桿加固不僅可以有效地控制襯砌的變形，提高襯砌的穩(wěn)定性，而且可以使作用在襯砌上的地層壓力大小和分布產(chǎn)生有利轉(zhuǎn)化。2.4. 鑿縫嵌補(bǔ)法 如果經(jīng)過(guò)一段時(shí)間觀察發(fā)現(xiàn)襯砌開(kāi)裂程度沒(méi)有繼續(xù)發(fā)展，或者襯砌被各向裂紋破壞較嚴(yán)重，但襯砌仍是一個(gè)完整的整體，尚未喪失承載能力，而且裂紋己經(jīng)停止發(fā)展，可考慮沿裂縫鑿出內(nèi)口稍大于外口的楔形槽。槽寬不宜小于5cm,槽深大于5cm，用水沖洗槽子。一般采用M10水泥砂漿填搗實(shí)，最好用膨脹性水泥砂漿填灌。有條件采用環(huán)氧樹(shù)脂或環(huán)氧樹(shù)脂砂漿嵌補(bǔ)裂縫效果更好。襯砌出現(xiàn)少量裂縫，裂縫的寬度、深度都不大，不影響襯砌結(jié)構(gòu)的完整性且裂縫發(fā)展基本穩(wěn)定時(shí)，采用高強(qiáng)度砂漿對(duì)裂縫進(jìn)行維護(hù)加固。沿裂縫延伸范圍鑿成楔形槽，槽寬不小于5cm，深度接近裂縫寬度，并且把槽做成外窄內(nèi)寬，用水沖洗干凈后，用高強(qiáng)度水泥漿、膨脹性水泥漿、環(huán)氧樹(shù)脂砂漿或者環(huán)氧樹(shù)脂混凝土嵌補(bǔ)。2.5. 混凝土套拱法這種方法主要適用于隧道拱部開(kāi)裂嚴(yán)重，拱頂壓劈掉塊，拱腰縱裂錯(cuò)臺(tái)，但還具有一定的整承載能力，而且邊墻基本完好的情況;不宜采用噴錨治理的，而又未達(dá)到重建嚴(yán)重程度的隧道。主要施工步驟為：（1） 鑿除侵限混凝土（2） 將原襯砌混凝土表面鑿毛（3） 用水沖洗干凈（4） 施作混凝土套襯。2.6. 局部改建及改建 一、局部改建局部改建應(yīng)用于開(kāi)裂、接縫錯(cuò)動(dòng)、剝離、剝落等襯砌材料劣化程度顯著，而且深及內(nèi)部，用嵌縫、防護(hù)板等不充分時(shí)。局部改建是清除劣化部分，用混凝土等置換來(lái)維持襯砌承載力、耐久性的方法(圖1-7)。圖 1-7 局部改建例a) 現(xiàn)灌混凝土例 b) 混凝土砌塊例在設(shè)計(jì)施工上應(yīng)注意以下事項(xiàng)： 在進(jìn)行局部改建的設(shè)計(jì)施工時(shí)應(yīng)特別注意的是：與既有襯砌成為一體。也就是說(shuō)，施工縫處理不好會(huì)成為漏水等弱點(diǎn)。故在設(shè)計(jì)施工時(shí)，要注意： 局部改建的范圍，不僅僅是劣化部分也要涉及健全部分； 施工縫處進(jìn)行適當(dāng)?shù)那疤幚恚?置換的材料應(yīng)與既有襯砌成為一體，可施設(shè)栓釘； 使附著力充分，用樹(shù)脂混凝土等； 既有襯砌劣化，吸水性高時(shí)和用吸水性高的磚、石襯砌時(shí)，預(yù)先要使置換部分充分吸水，不能讓修補(bǔ)材料吸收混凝土和砂漿中的水分； 漏水多的情況，要適當(dāng)進(jìn)行漏水處理； 養(yǎng)護(hù)中，必要時(shí)要采取防止補(bǔ)修材料掉落的防護(hù)措施。 劣化原因是有害水(強(qiáng)酸性水)時(shí)，不僅要排水，還要使用樹(shù)脂漿等防腐蝕材料和防腐蝕性好的防水板敷設(shè)在置換部分背后。 既有襯砌的承載力降低、改建范圍較大時(shí)，施工時(shí)可能會(huì)影響襯砌的功能。所以，必要時(shí)應(yīng)采取防護(hù)拱架、錨桿等適當(dāng)?shù)姆雷o(hù)措施。二、改建改建應(yīng)用于隧道全斷面或拱部、邊墻大部分的材料劣化顯著，不能維持襯砌的功能，而用其他方法不能處理時(shí)。改建種類如圖1-8所示，包括：運(yùn)營(yíng)線改建(從內(nèi)側(cè)改建的方法、從外側(cè)改建的方法)；死線改建；別線改建。圖1-8 改建種類應(yīng)根據(jù)襯砌變形狀況、背后地質(zhì)狀況、隧道長(zhǎng)度、列車運(yùn)行狀況(可否用公共汽車代運(yùn)等，包括隧道前后明線地段的防災(zāi)和改善曲線，或電化等問(wèn)題)，來(lái)選定適宜的改建方法。所以在編制改建計(jì)劃時(shí)，必須充分研究這些因素，并考慮作業(yè)的安全、經(jīng)濟(jì)等作出綜合判斷。圖1-9圖1-10表示運(yùn)營(yíng)線改建例。圖1-11所示為改建前后的對(duì)照。圖1-9 從內(nèi)側(cè)改建例圖 1-10 運(yùn)營(yíng)線改建例圖 1-11 改建前后的斷面圖（單位：m）a) 改建錢(qián)； b) 改建后2.7. 錨桿加固法 該加固方法是將錨桿和噴射混凝土在隧道襯砌病害治理中一起使用。因?yàn)椴捎缅^桿加固襯砌對(duì)隧道壁面的變形具有內(nèi)壓效果，能夠控制由于塑性地壓或偏壓造成的病害發(fā)展，在襯砌出現(xiàn)裂縫時(shí)也可防止襯砌掉塊。但要想獲得理想的錨固效果，必須使錨桿與周邊圍巖確實(shí)地錨固在一起。因此，在決定采用錨桿加固之前要對(duì)圍巖進(jìn)行調(diào)查，諸如隧道周邊的地質(zhì)狀況、涌水狀況、限界富裕、襯砌狀況及施工條件等。錨桿加固原則上應(yīng)該導(dǎo)入預(yù)應(yīng)力，同時(shí)，在確定加固范圍時(shí)應(yīng)該考慮地形、地質(zhì)狀況，以及病害的原因、隧道斷面形狀和隧道構(gòu)造等因素確定。2.8. 局部斷面加固 該方法適用于襯砌開(kāi)裂和部分材料劣化，在比較狹窄的范圍內(nèi)襯砌有可能掉塊，凈空富裕小的場(chǎng)合。對(duì)于局部較小范圍內(nèi)的剝落，鑿落及結(jié)構(gòu)承載力沒(méi)有發(fā)生大的變化等裂縫修補(bǔ)，可用摻有高分子材料(如環(huán)氧樹(shù)脂)的砂漿進(jìn)行充填，涂抹，使之恢復(fù)原來(lái)的斷面。局部斷面修復(fù)事例如圖1-7、圖1-8。1-7局部斷面修復(fù)事例圖 1-8 纖維板、鋼板粘著方法加固隧道的斷面圖當(dāng)襯砌結(jié)構(gòu)發(fā)生較大面積的掉塊、剝落，結(jié)構(gòu)承載力有所降低等現(xiàn)象時(shí)，隧道內(nèi)表面可以采用張貼碳纖維板、玻璃纖維板、鋼板等材料進(jìn)行隧道加固。采用碳纖維、玻璃纖維、鋼板等板材粘貼在襯砌開(kāi)裂處的內(nèi)表面，作為抗拉材料能有效地控制開(kāi)裂的開(kāi)口和襯砌的變形，防止襯砌掉塊、剝落、剝離以及襯砌材料的繼續(xù)劣化。纖維板加固重量小、易于施工、不生銹，但是在受壓力、混凝土劣化嚴(yán)重、混凝土強(qiáng)度較小的情況下，不能期待維護(hù)加固效果。鋼板易銹蝕，需定期涂抹防銹材料，重量大施工性差，在混凝土劣化嚴(yán)重、混凝土強(qiáng)度較小的情況下，不能期待維護(hù)加固效果。為了充分發(fā)揮纖維板、鋼板各自的特性，并使纖維板或鋼板與襯砌確實(shí)地粘著，必須做好基底面的清理工作，保證加固材料和襯砌之間要結(jié)合緊密，且鋪滿襯砌表面。2.9. 拱架補(bǔ)強(qiáng)加固拱架補(bǔ)強(qiáng)加固適用于襯砌需要積極補(bǔ)強(qiáng)，而且凈空有富裕的場(chǎng)合。補(bǔ)強(qiáng)拱架是用彎曲加工的H型鋼等鋼材沿襯砌內(nèi)表面一定間隔架設(shè)的方法，多用于地壓對(duì)策的場(chǎng)合，但對(duì)于劣化襯砌其目的是控制剝離、剝落可能性高的襯砌，應(yīng)急補(bǔ)強(qiáng)因劣化而使有效厚度減小的襯砌。圖1-9是拱架補(bǔ)強(qiáng)對(duì)策例。其作為襯砌劣化的對(duì)策，又要與其他加固對(duì)策，如與內(nèi)襯、金屬網(wǎng)及噴射混凝土等配合使用。圖1-10和1-11是補(bǔ)強(qiáng)拱架與其他方法并用例。圖 1-9 拱架補(bǔ)強(qiáng)對(duì)策例圖 1-10 與內(nèi)襯并用例 圖 1-11 與金屬網(wǎng)并用例1.材料補(bǔ)強(qiáng)拱架的材料，應(yīng)具有足夠的剛性、延伸度大、彎曲和焊接的加工性好等性能。 補(bǔ)強(qiáng)拱架的材料，應(yīng)從表 中選擇具有合適剛性的材料。鋼材，作為補(bǔ)強(qiáng)拱架用，一般多采用H型鋼。材質(zhì)應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定的要求。彎曲加工應(yīng)采用易于管理的冷彎加工。 2.尺寸及間距 確定補(bǔ)強(qiáng)拱架所采用的鋼材尺寸及間距應(yīng)考慮以下條件: 變異程度; 隧道斷面形狀、尺寸; 限界富余; 施工條件: 補(bǔ)強(qiáng)拱架從彎曲加工和洞內(nèi)作業(yè)的角度看，一般多采用H 100H150,間距11.5m的標(biāo)準(zhǔn)情況?；诖?，補(bǔ)強(qiáng)拱架的尺寸及間距，除需要很大剛性的場(chǎng)合、防止剝落的場(chǎng)合、需要更小的斷面的場(chǎng)合外，一般可以表9-21的范圍作為大致的標(biāo)準(zhǔn)。3。對(duì)策范圍 補(bǔ)強(qiáng)拱架，原則上應(yīng)從邊墻底腳到拱部沿隧道全周采用。 一般來(lái)說(shuō)，補(bǔ)強(qiáng)拱架在斷面方向的對(duì)策范圍，包括只在拱部，邊墻底腳至拱部，包括仰拱的全周等。從補(bǔ)強(qiáng)效果看，全周設(shè)置是最好的，但在軌道下方施工是不現(xiàn)實(shí)的。此外，只在拱部設(shè)置的場(chǎng)合，要采取使補(bǔ)強(qiáng)拱架與襯砌成為一體的措施。因此，除特別場(chǎng)合外，應(yīng)采用從邊墻底腳到拱部的設(shè)置方法。4。其他(結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié))（1）補(bǔ)強(qiáng)拱架的底腳，應(yīng)確實(shí)固定，不能移動(dòng)。（2）襯砌和補(bǔ)強(qiáng)拱架應(yīng)用楔塊確實(shí)楔緊，使之成為能夠傳遞荷載的結(jié)構(gòu)。襯砌和補(bǔ)強(qiáng)拱架間的楔塊，應(yīng)確實(shí)地施工，以便把荷載傳遞到補(bǔ)強(qiáng)拱架上。楔塊脫落時(shí)，會(huì)降低補(bǔ)強(qiáng)拱架的補(bǔ)強(qiáng)效果和形成偏壓等，因此應(yīng)采取防止脫落的措施。此外，也可以用填充無(wú)收縮砂漿的方法代替楔塊。（3）)補(bǔ)強(qiáng)拱架單獨(dú)采用的場(chǎng)合，應(yīng)與金屬網(wǎng)、錨栓等并用，以防止襯砌脫落。（4）補(bǔ)強(qiáng)拱架，必要時(shí)應(yīng)采取適當(dāng)?shù)姆冷P措施。 補(bǔ)強(qiáng)拱架的H型鋼，在洞內(nèi)潮濕的環(huán)境條件下，易于生銹，應(yīng)采取防銹措施。 （5）補(bǔ)強(qiáng)拱架的接頭位置及構(gòu)造應(yīng)合理。補(bǔ)強(qiáng)拱架的接頭，應(yīng)根據(jù)其形狀、尺寸、施工方法等分割成幾段。接頭處是結(jié)構(gòu)上的弱點(diǎn)，其位置、連接機(jī)構(gòu)應(yīng)根據(jù)隧道斷面、形狀等進(jìn)行設(shè)計(jì)。(6)架設(shè)補(bǔ)強(qiáng)拱架時(shí)，用規(guī)定的方法架設(shè)在預(yù)定的位置上。架設(shè)時(shí)，為防止傾倒，應(yīng)設(shè)置必要的聯(lián)系構(gòu)件。此外，與內(nèi)襯并用時(shí)，聯(lián)系構(gòu)件也可以用螺栓代替。拱架加固既有抵抗圍巖壓力的作用，又有防止襯砌劣化剝落的作用。施工時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)：對(duì)于隧道襯砌限界富余量小的情況，須鑿除原有二次襯砌混凝土。施工時(shí)，應(yīng)先將拱架位置處一環(huán)混凝土鑿除，拱架架設(shè)完之后再施工下一環(huán)拱架，拱架完成后再鑿除拱架之間的混凝土，施工鋼筋網(wǎng)，防止隧道整體塌陷。當(dāng)鑿除二襯困難且凈空斷面富裕足夠的情況下在進(jìn)行表面處理后可直接施做鋼筋混凝土拱架。當(dāng)裂縫密集、裂縫的深度和寬度影響混凝土的整體性，且有掉塊發(fā)生，二襯發(fā)生較大變形，侵入建筑限界時(shí)，可以采用單層鋼筋混凝土拱架、雙層鋼筋混凝土拱架整體替換原有二次襯砌，拱架間距0. 5-1. 2m，環(huán)間用縱向鋼筋連接以增強(qiáng)整體性。當(dāng)原有襯砌變形破損十分嚴(yán)重，圍巖壓力很大的情況下，宜采用鋼軌拱架強(qiáng)行支護(hù)圍巖，鋼軌拱架之間用鋼筋網(wǎng)連接，施工完拱架之后用模筑混凝土封閉。2.10. 噴錨加固裂損襯砌這類方法是目前襯砌加固最常用的方法。這類方法的優(yōu)點(diǎn)是不用拱架、模板，噴層與鑿毛洗凈的原污工面粘結(jié)力強(qiáng)。施工進(jìn)度快，對(duì)行車干擾少，勞動(dòng)強(qiáng)度低，工程費(fèi)用低，安全可靠性高。同時(shí)噴層早期強(qiáng)度高，密實(shí)度高，抗?jié)B性好。一般情況下常常和加固隧道圍巖結(jié)合使用，充分發(fā)揮襯砌與圍巖的共同承載力。目前噴錨加固常用的有以下幾種方法： 一、素噴，即不設(shè)鋼筋網(wǎng)噴射混凝土。這種方法主要適用于圍巖壓力小，基本穩(wěn)定，拱部襯砌裂損變形較輕，裂紋較小的情況。一般噴射厚度在10CM左右。這種方法比較少用。二、網(wǎng)噴，即設(shè)鋼筋網(wǎng)噴射混凝土。一般鋼筋采用主筋直徑16-22MM,輔筋直徑8-10MM，網(wǎng)格15-25CM，采用釬釘與襯砌相互聯(lián)結(jié)。釬釘深度20CM左右。此種方法適用于圍巖壓力大，病害地段仍在發(fā)展的情況。也可適用于襯砌局部裂損加固。此種方法不太常用。三、錨網(wǎng)噴，即設(shè)錨桿進(jìn)行網(wǎng)噴。一般錨桿采用直徑20-22MM的鋼筋，長(zhǎng)度采用200300CM，錨桿間距一般采用半個(gè)錨桿長(zhǎng)。這種方法適用于圍巖較整體或呈大塊狀，有鉆孔成孔錨固條件地段。錨桿也可單獨(dú)用于拱腰、邊墻中部張裂型裂紋加固。這種方法是目前采用較多的方法。四、噴射鋼纖維混凝土，即在噴射的混凝土中加入鋼纖維。噴射鋼纖維混凝土具有不用掛鋼筋網(wǎng)，而且抗裂性、抗?jié)B性、抗腐蝕性、抗震性都很好。因此常常配合使用早強(qiáng)混凝土，利用其施工快捷的特點(diǎn)，用于隧道搶險(xiǎn)、抗震加固、隧道裂損漏水綜合整治。五、嵌軌網(wǎng)噴，即利用舊軌彎成拱形，在襯砌拱部環(huán)向鑿槽，在邊墻鑿豎向槽，然后將鋼軌嵌入。再打入釬釘，掛鋼筋網(wǎng)，進(jìn)行噴射混凝土的施工。鋼軌一般選用P38或P43的舊軌，嵌軌間距為0. 5-1. 5M，軌排中間用直徑18-25MM的鋼筋連接，使之形成一個(gè)整體，便于共同受力。這種方法適用于隧道開(kāi)裂嚴(yán)重，局部剝落掉塊，但尚未完全喪失承載能力的情況?；蛘呱喜繃鷰r破碎、塌方嚴(yán)重，不宜采用其他整治措施，病害繼續(xù)發(fā)展，需及時(shí)整治避免整體性破壞的情況。2.11. 回填壓注研究隧道裂損對(duì)策時(shí)，襯砌背后和圍巖間有空洞的場(chǎng)合，應(yīng)采用回填壓注。編制回填壓注計(jì)劃時(shí)，應(yīng)充分調(diào)查地形、地質(zhì)、空洞的分布及大小、襯砌的狀況、涌水的狀況及施工條件等。隧道襯砌應(yīng)與圍巖密貼，能夠承受均勻的荷載的同時(shí)，還能夠產(chǎn)生充分的地層反力，這是極為重要的。但在目前的施工技術(shù)條件下，襯砌背后和圍巖間留有空洞的現(xiàn)象，常常是不可避免的。特別是在傳統(tǒng)的礦山法條件下，此空洞的存在，使襯砌受到不均勻的荷載，不能產(chǎn)生充分的地層反力。為此，作為基本的裂損對(duì)策，應(yīng)采用回填壓注。在進(jìn)行回填壓注的調(diào)查時(shí)，掌握背后空洞的有無(wú)及其大小是非常重要的。因此，要充分調(diào)查地質(zhì)、涌水狀況、圍巖崩落地點(diǎn)的施工記錄等。作為事前調(diào)查，應(yīng)盡可能地收集既有資料和進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查。調(diào)查襯砌的變異狀態(tài)、空洞狀態(tài)、涌水狀況及施工狀況等，進(jìn)行合理的、經(jīng)濟(jì)的回填壓注的設(shè)計(jì)?；靥顗鹤⒃O(shè)計(jì)應(yīng)基于調(diào)查獲得的資料確定壓注范圍，確定壓注量和具有充填效果的壓注材料、壓注方法、壓注管的配置等。同時(shí)，壓注材料應(yīng)考慮地質(zhì)、空隙的大小、涌水狀況等，選定具有良好施工性和經(jīng)濟(jì)性的材料。1. 壓注材料的選定 壓注材料應(yīng)考慮空隙的大小、涌水狀況、地質(zhì)及施工性、經(jīng)濟(jì)性等，選擇最合適的材料。壓注材料起到均勻傳遞地壓到襯砌上的作用。因此，壓注材料應(yīng)能夠密著地充填地層和襯砌間的空隙，能夠充分地傳遞因位移、變形產(chǎn)生的反力。(1)壓注材料的種類和特征壓注材料，如表所示，應(yīng)根據(jù)空隙的大小和涌水狀況選定合適的材料。一般來(lái)說(shuō)，多選用以水泥為主材的材料。各種材料的特征如下：泡沫砂漿、泡沫漿液砂漿和水泥漿混人泡沫后，流動(dòng)性增大，是山嶺隧道最常采用的回填材料。在地下水位以下，一般采用單液漿時(shí)，材料會(huì)產(chǎn)生離析。因此在有水的場(chǎng)合，多采用雙液材料。泡沫尿烷泡沫尿烷是一種高分子材料、在涌水多、材料充填困難的場(chǎng)合，要求緊急應(yīng)對(duì)的場(chǎng)合采用之。水玻璃系采用水玻璃系因能夠控制膠凝時(shí)間，適用于要求速凝的場(chǎng)合。但其在耐久性方面有問(wèn)題，在既有隧道中應(yīng)用較少。聚合物一水泥系聚合物一水泥系也是一種高分子材料，即使在涌水中，也不會(huì)產(chǎn)生材料離析。它是一種塑性壓注材料，在限定壓注中是有效的。(2)選定壓注材料時(shí)的注意事項(xiàng)選定壓注材料時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng): 要選擇材料不易離析、泌漿小，同時(shí)壓注后的體積收縮小的材料。 壓注材料應(yīng)能夠均勻地傳遞地壓和作用反力。為此，在一般圍巖條件下，其抗壓強(qiáng)度應(yīng)在1 MPa左右;在涌水多和崩塌性圍巖的場(chǎng)合，其抗壓強(qiáng)度最好在23MPa左右。 有涌水的場(chǎng)合，相對(duì)密度小的材料可能會(huì)出現(xiàn)流失和充填不足的情況。因此，應(yīng)選擇相對(duì)密度比較大的材料。 有涌水和需要充填比較大的空隙的場(chǎng)合，有時(shí)采用砂礫、干燥砂等進(jìn)行充填。但僅用這些材料，很難進(jìn)行充分地回填，在圍巖和襯砌變形小的場(chǎng)合，效果不大，因此要進(jìn)行二次壓注。 在預(yù)定壓注區(qū)間及其附近有排水設(shè)備時(shí)，應(yīng)選擇不妨礙排水效果的材料或施工方法。 壓注材料中的混合材料，有以分散、氣泡、膨脹(發(fā)泡)及減少水泥用量等目的的材料，應(yīng)根據(jù)使用目的選擇。減少水泥用量的材料，有火山灰等;提高施工性的材料有膨潤(rùn)土等;促進(jìn)分散的材料，通常采用減水劑。這些材料都有提高流動(dòng)性的效果。 起泡材料應(yīng)根據(jù)水泥的種類選擇。膨脹材料一般采用鋁粉末。為了消除壓注材料在硬化過(guò)程中的膨脹和收縮，應(yīng)適當(dāng)控制發(fā)泡速度。發(fā)泡過(guò)早或硬化開(kāi)始前發(fā)泡，氣體會(huì)逃逸;發(fā)泡過(guò)遲，會(huì)產(chǎn)生開(kāi)裂。2.配比回填壓注中采用的壓注材料的配比，應(yīng)使所