淺談隧道水泥混凝土路面裂縫處治施工技術(shù)

中鐵隧道集團(tuán)四處有限公司 南寧 530000

摘要：針對(duì)某高速公路隧道通車運(yùn)營后，水泥混凝土路面出現(xiàn)開裂、板角斷裂、板底脫空、錯(cuò)臺(tái)等病害。本文以該隧道水泥混凝土路面裂縫處治施工為背景，詳細(xì)介紹了以注漿充填固結(jié)基底為主，加鋪瀝青混凝土的水泥混凝土路面裂縫處治施工技術(shù)，對(duì)類似工程有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：隧道；路面；裂縫；處治；技術(shù)

1 前言

水泥混凝土路面作為一種高級(jí)路面，因其剛度大、強(qiáng)度高、經(jīng)久耐用等特點(diǎn)，在高速公路特長隧道路面中得到廣泛應(yīng)用。因施工及設(shè)計(jì)缺陷引起路面開裂等病害，對(duì)路面結(jié)構(gòu)性能和行車舒適、安全性影響較大。在封道施工時(shí)間有限，如何保證病害處治質(zhì)量和快速處治是施工的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

2 工程簡介

某高速公路特長隧道通車運(yùn)營約3年后，其水泥混凝土路面出現(xiàn)開裂、板角斷裂、板底脫空等病害，需進(jìn)行病害處治。原路面結(jié)構(gòu)層為：26㎝水泥混凝土面層+（12～24）㎝C20水泥混凝土基層+8㎝C15無砂混凝土；下部為C15片石混凝土仰拱回填及仰拱。

3 現(xiàn)場病害調(diào)查及原因分析

進(jìn)場處治前對(duì)病害進(jìn)行全面調(diào)查。采用落錘式彎沉儀對(duì)路面逐板進(jìn)行彎沉檢測(cè)，以檢測(cè)接縫傳荷能力和脫空情況，選擇有代表性病害進(jìn)行鉆芯取樣及室內(nèi)試驗(yàn)分析。

3.1現(xiàn)場病害調(diào)查

⑴經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查病害主要表現(xiàn)為縱向裂縫、破碎板、板角斷裂、錯(cuò)臺(tái)（詳見圖1、圖2），以縱向裂縫為主，多位于縱向接縫0.5～2m處。主車道的嚴(yán)重程度高于超車道；超車道的斷板率高于主車道。

圖1縱向裂縫 圖2破碎板

⑵經(jīng)鉆芯取樣及芯樣試驗(yàn)分析，面板平均厚度及單點(diǎn)混凝土強(qiáng)度均滿足設(shè)計(jì)要求，但單點(diǎn)厚度值偏差較大；局部段落仰拱回填層不密實(shí)。

⑶經(jīng)接縫傳荷能力檢測(cè)，全路段接縫傳荷能力良好。

⑷經(jīng)板中彎沉檢測(cè)結(jié)果顯示彎沉值偏大。經(jīng)病害與板中彎沉值相關(guān)分析表明：板中彎沉值相對(duì)偏大的路段，病害一般較為嚴(yán)重，具有一定的相關(guān)性。

⑸經(jīng)全線隧道襯砌結(jié)構(gòu)調(diào)查表明，襯砌結(jié)構(gòu)無損壞跡象。

3.2原因分析

⑴從隧道襯砌結(jié)構(gòu)無損壞跡象表明，該路面病害不是襯砌結(jié)構(gòu)損壞誘發(fā)所致。

⑵局部段落仰拱回填層不密實(shí)，在車輛動(dòng)荷載的反復(fù)作用下發(fā)生變形蠕變，導(dǎo)致路面結(jié)構(gòu)層產(chǎn)生不均勻沉降，引起板底脫空、錯(cuò)臺(tái)及產(chǎn)生裂縫；面板厚度不均且偏差較大，影響路面結(jié)構(gòu)的應(yīng)力分布和使用壽命，加劇了病害的發(fā)展。

⑶路面拉桿設(shè)置不規(guī)范，在混凝土伸縮和傳力過程中形成裂縫破壞，造成板角斷裂及錯(cuò)臺(tái)現(xiàn)象。

⑷縱向接縫位于中心排水管上部，結(jié)構(gòu)層相對(duì)薄弱，受行車荷載及溫度應(yīng)力的雙重作用下，部分裂縫逐漸增長、變深，造成中心水管處縱向裂縫突出。

4 方案比選及處治方案

以確保處治質(zhì)量，不留質(zhì)量隱患為原則；對(duì)于少數(shù)目前沒有病害或較輕的相鄰板，同病害板一并處治，做到處治過程中不留孤板。

4.1方案比選

表1 方案組合及對(duì)比表

編號(hào)方案組合方案說明費(fèi)用

（萬元）

F1病害挖除修復(fù)根據(jù)原路面病害類型及嚴(yán)重程度進(jìn)行相應(yīng)的挖除修復(fù)325.4

F2F2-1病害挖除修復(fù)+瀝青層罩面病害挖除修復(fù)+6㎝改性瀝青砼AC-20C+4㎝改性瀝青砼

AC-13C。756.5

F2-2病害挖除修復(fù)+應(yīng)力吸收層+瀝青層罩面病害挖除修復(fù)+SBS改性瀝青同步碎石封層+6㎝改性瀝青

砼AC-20C+4㎝改性瀝青砼AC-13C790.1

F3病害注漿/挖除修復(fù)+應(yīng)力吸收層+瀝青層罩面病害較輕/較重：注漿/挖除或更換病害面板；加鋪SBS改

性瀝青同步碎石封層+6㎝改性瀝青砼AC-20C+4㎝改性

瀝青AC-13C519.9

注：F2、F3方案含全部路面加鋪罩面等費(fèi)用。

根據(jù)工期及經(jīng)濟(jì)比較分析，F(xiàn)1方案對(duì)病害路面采取全部挖除新建，其工作量大、施工周期長、成本高，經(jīng)濟(jì)及社會(huì)效益差；相對(duì)瀝青路面，其平整度和抗滑性能差、噪音大，影響路面的行車舒適和安全，且后續(xù)維修養(yǎng)護(hù)難度大。F2方案相對(duì)F3方案造價(jià)較高、工期較長；但加鋪瀝青層后，減小了水泥混凝土面板上的壓應(yīng)力和面板的荷載作用，可以彌補(bǔ)原水泥混凝土路面較薄弱部位。相對(duì)來說，F(xiàn)3經(jīng)濟(jì)合理，且工期較短。

4.2處治方案

病害采取以注漿充填固結(jié)為主，處治深度為處治至仰拱上部的回填層；面板破壞及錯(cuò)臺(tái)較嚴(yán)重的結(jié)合病害程度進(jìn)行挖除仰拱回填層重新施工或更換面板。

⑴裂縫≤1㎝或板底脫空、錯(cuò)臺(tái)較小、板角斷裂、破碎板較輕：采取注漿加固基底及脫空部分后，對(duì)裂縫（<3㎜）采取聚氨酯填充料灌縫和裂縫（3～10㎜）采取瀝青灌縫封堵后鋪貼防裂卷材。

⑵錯(cuò)臺(tái)或裂縫寬>1㎝；單板破碎成3塊及以上的破碎板：先挖除面板，觀測(cè)其下承層完整性，沒有破碎松散則對(duì)其下承層注漿加固，否則繼續(xù)挖除下承層并修復(fù)。

5 注漿加固基底試驗(yàn)段的實(shí)施

在規(guī)模性處治施工前選擇有代表性的100m進(jìn)行試驗(yàn)段施工，以確定采取注漿加固處治基底不密實(shí)層及板底脫空的方案是否可行；并總結(jié)出最佳施工參數(shù)，以指導(dǎo)施工。

5.1準(zhǔn)備工作

施工前對(duì)試驗(yàn)段面板進(jìn)行彎沉檢測(cè)；采用地質(zhì)雷達(dá)對(duì)排水系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)定位，鉆孔時(shí)避開原排水系統(tǒng)；做好隧道全線加鋪前的凈空檢測(cè)。

5.2試驗(yàn)段施工

⑴鉆孔孔位按3～3.5㎡/根成梅花型布置，鉆孔深度以嵌入仰拱5～10㎝為宜。

⑵鉆孔后采用高壓風(fēng)及時(shí)清除孔內(nèi)石渣及孔壁淤塞物。

⑶安裝φ80㎜注漿鋼管，鉆8㎜溢漿孔，間距10㎝，尾部30cm不鉆溢漿孔。用純水泥漿密封注漿管與原混凝土接觸面，厚度不小于10㎝。

⑷按照水灰比0.5：1，摻加1.2%聚羧酸減水劑和6%膨脹劑配制漿液。

⑸注漿壓力0.4～0.8MPa，為防止?jié){液填充排水系統(tǒng)，靠近排水管溝處適當(dāng)降低注漿壓力。

⑹注漿時(shí)加強(qiáng)排水系統(tǒng)的觀察和保護(hù)。若被堵塞，切割溝槽按照原設(shè)計(jì)進(jìn)行重新安設(shè)。

6 效果檢測(cè)及對(duì)比分析