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隧道襯砌裂縫檢測(cè)及處理方法
更新時(shí)間:2021-04-10 17:51
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隨著我國(guó)近年來(lái)高等級(jí)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(dá)到了前所未有的高度,且方興未艾。同時(shí),很多隧道在施工和運(yùn)營(yíng)過(guò)程中,會(huì)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(kāi)展,但與襯砌裂縫檢測(cè)及處理方法相關(guān)的研究則不多見(jiàn)。 
  關(guān)鍵詞:隧道襯砌;裂縫;檢測(cè)方法;處理方法 
  引言 
  由于受到地質(zhì)、施工缺陷、設(shè)計(jì)不合理,以及圍巖不均勻變形、地下水侵蝕、初期支護(hù)失效等因素的影響,隧道結(jié)構(gòu)在施工和運(yùn)營(yíng)期會(huì)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(kuò)展運(yùn)動(dòng),還是閉合運(yùn)動(dòng),都會(huì)有一個(gè)明顯的運(yùn)動(dòng)過(guò)程。裂縫產(chǎn)生的主要影響因素的變化,會(huì)影響裂縫數(shù)量增速。隨著時(shí)間的推移,當(dāng)裂縫影響因素作用減弱或者趨于平衡時(shí),裂縫運(yùn)動(dòng)也會(huì)趨于穩(wěn)定。當(dāng)裂縫產(chǎn)生和運(yùn)動(dòng)時(shí),就需要一些方法進(jìn)行探測(cè)及處理,以達(dá)到安全合理的經(jīng)濟(jì)效益。 
  一、常用測(cè)量設(shè)備 
  隧道在施工過(guò)程中,難免會(huì)出現(xiàn)一些質(zhì)量缺陷,例如初期支護(hù)與二次襯砌欠厚、初期支護(hù)與圍巖之間存在空洞或雜物充填、初期支護(hù)與二次襯砌間脫開(kāi)、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(wú)法直接對(duì)襯砌混凝土質(zhì)量、厚度、隧道圍巖狀況及裂縫進(jìn)行檢查。因此,近幾年來(lái)主要采用探地雷達(dá)作為主要檢查手段,這是因?yàn)榕c其它方法相比,探地雷達(dá)具有連續(xù)、無(wú)損、高效和高精度等優(yōu)點(diǎn)。 
  二、隧道襯砌裂縫的危害 
  國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)公路隧道裂縫病害的處治進(jìn)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(duì)這個(gè)問(wèn)題的認(rèn)識(shí)歸納如下。 
 ?。ㄒ唬┧淼勒w病害嚴(yán)重,二次襯砌裂縫多、密度大,拱部和中隔墻滲漏水嚴(yán)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(duì)結(jié)構(gòu)的安全影響較大。 
  (二)地下水從二次襯砌墻面的裂縫滲出,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(guò)常年的累積,白色物質(zhì)可能已經(jīng)嚴(yán)重的堵塞了原設(shè)計(jì)排水系統(tǒng),導(dǎo)致雨季時(shí)地下水從襯砌的各個(gè)薄弱環(huán)節(jié)中滲漏出來(lái)。 
  三、現(xiàn)階段裂縫監(jiān)測(cè)系統(tǒng)存在的主要問(wèn)題 
  隧道裂縫檢測(cè)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(biāo)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(kāi)發(fā)并已應(yīng)用的路面采集系統(tǒng)。標(biāo)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(biāo)定模塊。 
  已經(jīng)開(kāi)發(fā)并已經(jīng)投人使用的車載隧道檢測(cè)系統(tǒng),如日本的隧道檢測(cè)系統(tǒng),不能夠達(dá)到快速準(zhǔn)確進(jìn)行裂縫檢測(cè),無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)裂縫信息的有效提取。韓國(guó)漢陽(yáng)大學(xué)開(kāi)發(fā)的檢測(cè)系統(tǒng)雖然檢測(cè)精度比較高,但是車載速度還相對(duì)較慢,而且目前處于試驗(yàn)階段,對(duì)隧道的實(shí)際情況的對(duì)應(yīng)解決還不完善,需進(jìn)一步優(yōu)化。 
  比如檢測(cè)環(huán)境中不可避免地都存在噪聲,這會(huì)對(duì)后續(xù)的圖像處理帶來(lái)一定的困難。隧道檢測(cè)系統(tǒng)相比路面檢測(cè)系統(tǒng)因?yàn)橹車h(huán)境、路面的不平整等帶來(lái)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(xiàn)中對(duì)噪聲的濾除有比較全面的研究,可以優(yōu)化圖像。 
  漢陽(yáng)大學(xué)采用的一個(gè)具有黑點(diǎn)的板面,每個(gè)黑點(diǎn)之間分離5mm。該檢測(cè)系統(tǒng)是在室內(nèi)進(jìn)行試驗(yàn),而且檢測(cè)對(duì)象的選取方面沒(méi)有更實(shí)際化,即沒(méi)有選擇一個(gè)近于隧道界面的弧形面,同時(shí),在系統(tǒng)中只是應(yīng)用了一個(gè)相機(jī)進(jìn)行檢測(cè)試驗(yàn),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(yàn),并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)處治的具體措施,裂縫病害處治可采用低壓注漿法對(duì)寬度>0.2mm的裂縫進(jìn)行處理,對(duì)寬度<0.2mm的裂縫進(jìn)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(jìn)行修補(bǔ),通過(guò)壓注改性環(huán)氧化學(xué)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?yàn)?,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(jìn)水。 
  2、確定注入口,一般按照20-30cm距離設(shè)置一個(gè)注入口,注入口的位置盡量設(shè)在裂縫較寬、開(kāi)口較暢通的部位,貼上膠帶,預(yù)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(xué)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(kāi)彈簧,確認(rèn)注入狀態(tài),如灌漿不足,可補(bǔ)充再繼續(xù)注入。 
  7、注入完畢,注入速度降低,確認(rèn)不在進(jìn)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(jìn)行處治,在裂縫表面涂刷改性環(huán)氧化學(xué)修補(bǔ)砂漿,其工序?yàn)椤?nbsp;
  1、觀察裂縫寬度,確定裂縫長(zhǎng)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(xué)修補(bǔ)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(yǔ): 
  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(jì)欠妥是隧道襯砌裂縫產(chǎn)生與運(yùn)動(dòng)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(jì),嚴(yán)格施工,真正做到信息化施工與動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)。事實(shí)證明,合理的設(shè)計(jì)與嚴(yán)格的施工,可以預(yù)防襯砌產(chǎn)生裂縫。對(duì)裂縫的成因分析及處置措施的提出,要在裂縫監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)及裂縫統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上,盡可能查閱設(shè)計(jì)文件,施工監(jiān)控報(bào)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(duì)性的提出處治建議。 
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