碳纖維筋加固隧道襯砌效果模擬及施工工藝探討

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(1.西安建筑科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，西安 710055；2.北京通運(yùn)科技有限公司，北京 100088)

1 研究背景

隧道是交通工程的重要部分，眾多學(xué)者對(duì)隧道開展了廣泛的研究[1-3]。隨著越來越多的既有隧道進(jìn)入運(yùn)營維護(hù)期，如何更有效地延長隧道的使用壽命、提高危險(xiǎn)隧道的改造翻新技術(shù)，是當(dāng)前面臨且急需解決的問題。碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(簡稱CFRP)加固修復(fù)結(jié)構(gòu)技術(shù)因具有施工干擾小、加固效果好、附加荷載輕、占用空間小等明顯優(yōu)點(diǎn)，在隧道補(bǔ)強(qiáng)加固中具有廣泛的應(yīng)用前景[4]。賈良等[5]用CFRP布修復(fù)凍融損傷混凝土構(gòu)件并進(jìn)行抗彎試驗(yàn)，研究了CFRP布修復(fù)不同凍融損傷試件的效果，試驗(yàn)結(jié)果表明CFRP布能有效提高損傷試件的承載力、延性性能；張團(tuán)結(jié)[6]通過對(duì)南昌—福州鐵路隧道病害的現(xiàn)場調(diào)查研究，分別采用了錨固注漿、碳纖維加固以及嵌填溝槽后注漿加固等措施，采用壓漿填充、封堵防水的方法整治隧道病害，證明該方法合理有效；劉德軍等[7]提出了纖維編織網(wǎng)增強(qiáng)混凝土補(bǔ)強(qiáng)隧道襯砌正截面受力全過程分析方法，并開展了驗(yàn)證試驗(yàn)，研究結(jié)果表明襯砌截面偏心距、配網(wǎng)率和混凝土強(qiáng)度越大，前期受力歷史和鋼筋強(qiáng)度越小，補(bǔ)強(qiáng)效果越明顯；馬志文[8]闡述了石河口隧道內(nèi)裂縫的加固措施為采取錨桿碳纖維加固襯砌后回填注漿，介紹了整治工藝、施工方法及注意事項(xiàng)；Hamid等[9]采用CFRP對(duì)地震后受損的橋墩進(jìn)行加固并研究其抗震性能，試驗(yàn)結(jié)果表明，加固后的橋墩在橫向循環(huán)荷載作用下承載力、延展性及等效黏性阻尼比加固前都有較大提高；Ju等[10]研究了CFRP筋加固后橋面板的疲勞性能，應(yīng)用變幅載荷工況下的疲勞壽命模型，分析了變幅載荷作用下的疲勞極限；Khelifa等[11]對(duì)使用CFRP材料加固的云杉木材梁的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬，結(jié)果表明CFRP材料的加固效果顯著。綜上所述，碳纖維材料對(duì)橋梁、隧道等工程的加固修復(fù)效應(yīng)明顯。

本文以貴州省南瓦隧道為研究對(duì)象，通過對(duì)南瓦隧道病害的檢測與分析，提出碳纖維筋補(bǔ)強(qiáng)加固技術(shù)修復(fù)方法，采用有限元數(shù)值模擬分析，對(duì)碳纖維筋補(bǔ)強(qiáng)隧道襯砌的加固效果進(jìn)行了探討，提出針對(duì)不同病害位置的加固措施。

2 工程病害評(píng)價(jià)

2.1 南瓦隧道病害

南瓦隧道位于貴州省國道G320線臺(tái)江至凱里段，為單洞式汽車雙向行駛隧道。該隧道按二級(jí)公路隧道標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，于2001年建成通車。隧道全長101 m，最大埋深37.53 m。建筑限界設(shè)計(jì)值寬度為8.6 m，凈高5.0 m，地質(zhì)勘查資料顯示，隧道區(qū)圍巖級(jí)別分為Ⅲ級(jí)和Ⅳ級(jí)。

經(jīng)過近20 a的營運(yùn)，南瓦隧道出現(xiàn)了襯砌滲水、局部開裂、混凝土剝落、局部松散等病害，影響到安全使用。為查明南瓦隧道各部位的功能技術(shù)狀況，對(duì)隧道結(jié)構(gòu)外觀、二次襯砌混凝土強(qiáng)度、襯筑體侵限、襯砌厚度和襯砌背后的空洞等進(jìn)行檢測。由檢測結(jié)果可知隧道洞身襯砌普遍存在混凝土剝落破損(接縫處尤為嚴(yán)重)、開裂、滲漏水、泛白等病害，襯砌總面積1 500 m2，混凝土破損總面積約329.13 m2，破損率達(dá)襯砌總面積的21.0%；襯砌裂縫總長約271.4 m，防水破壞面積約570 m2，防水破損率達(dá)總面積的36.0%。該隧道部分典型病害見圖1。

圖1南瓦隧道部分典型病害
Fig.1TypicaldiseasesofNanwatunnel

依據(jù)《公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTG H12—2015)，對(duì)南瓦隧道的病害缺損進(jìn)行鑒定評(píng)級(jí)，專項(xiàng)檢查結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn)見表1，各部分分項(xiàng)判定情況見表2。

表1 專項(xiàng)檢查結(jié)果判定標(biāo)準(zhǔn)Table 1 Criteria for special inspection results

由表2可知，南瓦隧道技術(shù)狀況評(píng)定為1A，依據(jù)規(guī)范建議“結(jié)構(gòu)存在破壞，可能會(huì)危及行人行車安全，應(yīng)準(zhǔn)備采取對(duì)策措施”。

表2 南瓦隧道各部分分項(xiàng)判定情況Table 2 Result of disease judgment for each partof Nanwa tunnel

2.2 南瓦隧道病害原因分析

南瓦隧道于2001年建成通車，鑒于當(dāng)時(shí)的施工工藝，隧道襯砌臺(tái)車以小模板為主，模板接縫較多，拱部混凝土振搗不密實(shí)，導(dǎo)致襯砌背后空洞；圍巖地質(zhì)條件變化、不均勻荷載、施工縫、伸縮縫、沉降縫等接縫處處理不當(dāng)導(dǎo)致襯砌開裂；隧道拱部圍巖與襯砌間存在間隙，為隧道滲漏水提供了通道。地下水的硫酸根離子在水中含量高達(dá)5 000 mg/L，是造成混凝土襯砌被腐蝕，導(dǎo)致混凝土強(qiáng)度降低25%左右的主要原因。

2.3 南瓦隧道加固方案選擇

混凝土結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)加固方法主要有加大截面加固法、外包鋼加固法、預(yù)應(yīng)力加固法、外部粘鋼加固法、改變傳力途徑加固法[12]。對(duì)于隧道工程，根據(jù)其特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)特征，目前在加固方法中，常采取加大截面加固法和粘鋼加固法等。碳纖維筋加固法與傳統(tǒng)加固法相比具有幾乎不受現(xiàn)場條件限制、施工方法簡單等很多優(yōu)點(diǎn),在實(shí)際工程加固中得到廣泛應(yīng)用,并成為國際上混凝土結(jié)構(gòu)加固技術(shù)的一個(gè)亮點(diǎn)。通過分析,南瓦隧道襯砌加固方案擬采用碳纖維筋進(jìn)行加固。

3 有限元數(shù)值模擬及分析

3.1 有限元模型建立

圖2 襯砌模型網(wǎng)格劃分 Fig.2 Meshing of liningmodel

采用大型有限元軟件ANSYS對(duì)南瓦隧道襯砌進(jìn)行模擬分析，采用“荷載-結(jié)構(gòu)法”計(jì)算模型，鋼筋混凝土襯砌采用整體性模型計(jì)算，在平面應(yīng)變二維實(shí)體結(jié)構(gòu)模型下，采用PLANE182單元來模擬隧道襯砌混凝土、Combin14彈簧單元模擬襯砌與圍巖 的相互作用、 BEAM3來模擬碳纖維單元，該單元通過計(jì)算慣性矩和面積可用于任何形狀截面的梁；用TARGET169目標(biāo)單元和CONTAL171接觸單元模擬裂縫。在彈簧四周各節(jié)點(diǎn)施加x和y方向的位移約束。襯砌模型采用規(guī)則的四邊形單元，共劃分540個(gè)網(wǎng)格域(zones)和906個(gè)節(jié)點(diǎn)(grid-points)，如圖2所示。對(duì)于混凝土本構(gòu)模型，上升段采用《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB 50010—2010)規(guī)定的公式；下降段采用Hongnestad的處理方法，碳纖維筋材料則采用理想的彈性模型。

3.2 計(jì)算參數(shù)選取

數(shù)值模擬參數(shù)的確定直接影響模擬計(jì)算結(jié)果，是模擬過程的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，模擬前進(jìn)行了Φ 6 mm碳纖維筋拉伸性能試驗(yàn)、高強(qiáng)聚合物砂漿的物理力學(xué)性能試驗(yàn)及碳纖維筋和高強(qiáng)聚合物砂漿的粘結(jié)性能試驗(yàn)。通過計(jì)算確定了碳纖維筋的最小錨固長度為0.74 m，碳纖維筋、高強(qiáng)聚合物砂漿材料參數(shù)見表3及表4。

表3 碳纖維筋力學(xué)技術(shù)指標(biāo)Table 3 Mechanical parameters of carbonfiber reinforcement

表4 聚合物砂漿力學(xué)技術(shù)指標(biāo)Table 4 Mechanical parameters of polymer mortar

3.3 數(shù)值模擬方案

從對(duì)南瓦隧道現(xiàn)場檢測結(jié)果可知，隧道洞身襯砌普遍存在混凝土剝落破損和開裂等病害，其中開裂病害尤為突出。由于影響裂縫周圍混凝土結(jié)構(gòu)承載力的主要因素是裂縫開裂深度，因此在進(jìn)行數(shù)值模擬分析時(shí)僅考慮裂縫深度的影響，為體現(xiàn)碳纖維筋加固效果，按以下2種方案進(jìn)行襯砌加固前后模擬分析：方案1，僅拱頂存在裂縫且裂縫深度分別為a=1/4b，a=2/4b，a=3/4b，其中b為襯砌厚度，使用Φ 6 mm碳纖維筋加固拱頂部分，余下部分噴射C30混凝土的加固措施，如圖3(a)所示；方案2，拱頂和邊墻均存在裂縫且裂縫深度為a=1/4b，a=2/4b，a=3/4b，使用Φ 6 mm碳纖維筋加固襯砌全斷面的加固措施，如圖3(b)所示。

圖3隧道襯砌加固示意圖
Fig.3Schematicdiagramoftunnelliningreinforcement

3.4 數(shù)值模擬及分析

3.4.1 方案1數(shù)值模擬分析

僅拱頂有裂縫且裂縫深度分別為a=1/4b，a=2/4b，a=3/4b時(shí)，隧道襯砌加固前后應(yīng)力及位移云圖如圖4所示(限于文章篇幅，僅列出a=3/4b時(shí)隧道襯砌加固前后應(yīng)力及位移云圖)。

圖4方案1隧道襯砌加固前后總位移及等效應(yīng)力云圖(a=3/4b)
Fig.4Totaldisplacementsandequivalentstressesoftunnelliningbeforeandafterreinforcement(a=3/4b)

從圖4(a)、圖4(c)可以看出，隧道襯砌加固前仰拱中心處位移最大，為14.55 mm，拱頂及拱腳次之，最大應(yīng)力位于拱腳處，為18.8 MPa。由此可知，拱頂及拱腳為最薄弱環(huán)節(jié)，也驗(yàn)證了隧道檢測結(jié)果，即拱頂和拱腳部位裂縫和破損居多。從圖4(a)與圖4(b)，圖4(c)與圖4(d)的對(duì)比可知，加固后襯砌拱頂、拱腳及仰拱中心位移、應(yīng)力比加固前大為減小，其中，拱頂最大位移由5.81 mm減小至3.36 mm，減小了42.2%；最大主應(yīng)力由5.51 MPa減小至5.2 MPa，減小了5.6%。拱腳最大位移由2.88 mm減小至2.46 mm，減小了14.6%；最大主應(yīng)力由18.8 MPa減小至16 MPa，減小了14.9%。仰拱中心最大位移由14.55 mm減小至13.67 mm，減小了6.1%，最大主應(yīng)力由5.0 MPa減小至3.36 MPa，減小了32.8%。上述分析表明，僅拱頂有裂縫，且裂縫深度為a=3/4b時(shí)，拱頂采用碳纖維筋加固，其余部位噴射C30混凝土的加固措施，加固效果明顯，能夠滿足加固要求。

表5為拱頂存在不同深度裂縫使用碳纖維筋加固前后模擬結(jié)果對(duì)比。

從表5可知，碳纖維筋加固前，襯砌拱頂存在同一深度裂縫時(shí)，仰拱中心位移最大，拱頂次之，拱腳最小，且隨著裂縫深度加深，仰拱中心位移增大，分別為11.76，12.65，14.55 mm，拱頂及拱腳處最大位移變化趨勢與仰拱中心相同。襯砌拱頂存在同一深度裂縫時(shí)，最大主應(yīng)力位于襯砌拱腳處，拱頂次之，仰拱中心處最小，且隨著裂縫深度加深，拱腳處最大主應(yīng)力增大，分別為16.7，16.8，18.8 MPa，拱頂及仰拱中心處最大主應(yīng)力變化趨勢與仰拱中心相同。襯砌拱頂裂縫深度不同時(shí)，隨著裂縫深度的加深，其變形量逐漸增大，拱腳及仰拱中心變形量的變化趨勢與拱頂大致相同。碳纖維筋加固后，襯砌拱頂、拱腳及仰拱中心的最大主應(yīng)力和最大位移均明顯減小，從其最大位移來看，拱頂加固效果最為明顯，在裂縫深度分別為a=1/4b，a=2/4b，a=3/4b時(shí)，拱頂位移分別從4.38 mm減小至2.8 mm，4.81 mm減小至2.85 mm，5.81 mm減小至3.36 mm，各自減小了36.1%，40.7%，42.2%。上述分析表明，僅拱頂有裂縫，且裂縫深度不同時(shí)，拱頂采用碳纖維筋加固，其余部位噴射C30混凝土的加固措施，加固效果明顯，能夠滿足加固要求。

3.4.2 方案2數(shù)值模擬

拱頂及邊墻都有裂縫且裂縫深度分別為a=1/4b，a=2/4b，a=3/4b時(shí)，隧道襯砌加固前后應(yīng)力及位移云圖如圖5所示(限于文章篇幅，僅列出a=3/4b時(shí)隧道襯砌加固前后應(yīng)力及位移云圖)。

從圖5(a)與圖5(b)，圖5(c)與圖5(d)的對(duì)比可知，加固后襯砌拱頂、拱腳及仰拱中心的位移、應(yīng)力比加固前減小較多，其中：拱頂最大位移由6.17 mm減小至3.64 mm，減小了41.0%；最大主應(yīng)力由12.3 MPa減小至7.33 MPa，減小了40.4%。拱腳最大位移由3.29 mm減小至3 mm，減小了8.8%；最大主應(yīng)力由30.4 MPa減小至20.4 MPa，減小了32.9%。仰拱中心最大位移由17.35 mm減小至15.95 mm，減小了8.1%；最大主應(yīng)力由4.52 MPa減小至3.9 MPa，減小了13.7%。上述分析表明，拱頂及邊墻均存在裂縫，且裂縫深度為a=3/4b時(shí)，采用碳纖維筋加固全斷面的措施，加固效果明顯，能夠滿足加固要求。

圖5方案2隧道襯砌加固前后總位移及等效應(yīng)力云圖(a=3/4b)

Fig.5Totaldisplacementsandequivalentstressesoftunnelliningbeforeandafterreinforcement(a=3/4b)

表6為全斷面存在不同深度裂縫時(shí)用碳纖維筋加固前后模擬結(jié)果對(duì)比。

從表6可知，碳纖維筋加固前，拱頂及邊墻均存在同一深度裂縫時(shí)，仰拱中心位移最大，拱頂次之，拱腳最小，且隨著裂縫深度加深，仰拱中心最大位移增大，分別為11.98，15.15，17.35 mm，拱頂及拱腳處最大位移變化趨勢與仰拱中心相同。拱頂及邊墻均存在同一深度裂縫時(shí)，最大主應(yīng)力位于襯砌拱腳處，拱頂次之，仰拱中心處最小，且隨著裂縫深度加深，拱腳處最大主應(yīng)力增大，分別為23.4，26.3，30.4 MPa，拱頂及仰拱中心處最大主應(yīng)力變化趨勢與仰拱中心相同。襯砌拱頂裂縫深度不同時(shí)，隨著裂縫深度的加深，其變形量逐漸增大，拱腳及仰拱中心變形量的變化趨勢與拱頂大致相同。碳纖維筋加固全斷面后，襯砌拱頂、拱腳及仰拱中心的最大主應(yīng)力和最大位移均明顯減小，從其最大位移來看，拱頂加固效果最為明顯，在裂縫深度分別為a=1/4b，a=2/4b，a=3/4b時(shí)，拱頂位移分別從5.74 mm減小至3.32 mm，5.88 mm減小至3.49 mm，6.17 mm減小至3.64 mm，各自減小了42.2%，40.6%，41.0%。上述分析表明，拱頂及邊墻均存在裂縫，且裂縫深度不同時(shí)，采用碳纖維筋加固全斷面的措施，加固效果明顯，能夠滿足加固要求。

表5 拱頂使用碳纖維筋加固前后模擬結(jié)果對(duì)比Table 5 Comparison of simulation results before and after using carbon fiber reinforcement bars

表6 全斷面使用碳纖維筋加固前后模擬結(jié)果對(duì)比Table 6 Comparison of the simulation results before and after reinforcement with carbonfiber reinforced bars in the whole section

3.4.3 隧道襯砌的強(qiáng)度安全系數(shù)分析

為進(jìn)一步分析碳纖維筋加固對(duì)襯砌安全的提高作用，根據(jù)內(nèi)力結(jié)果計(jì)算襯砌結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)，對(duì)襯砌的安全性能進(jìn)行檢驗(yàn)。根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》[13]規(guī)定，對(duì)隧道拱圈單元的安全系數(shù)進(jìn)行了計(jì)算。統(tǒng)計(jì)碳纖維筋加固后隧道拱頂、拱腳、仰拱中心單元的安全系數(shù)于表7，具體算法參見文獻(xiàn)[14]。

表7 安全系數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 7 Statistics of factor of safety

由表7可見，隨著裂縫深度的增加，襯砌強(qiáng)度安全系數(shù)呈減小趨勢；拱腳因應(yīng)力集中是低安全系數(shù)的危險(xiǎn)區(qū)；以隧道結(jié)構(gòu)強(qiáng)度安全系數(shù)2.0為標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)碳纖維筋加固后的隧道襯砌拱頂、拱腳及仰拱中心的強(qiáng)度安全系數(shù)均能滿足要求，反映該加固方式對(duì)襯砌安全起到有效作用。

4 南瓦隧道補(bǔ)強(qiáng)加固施工措施

以南瓦隧道專項(xiàng)檢測結(jié)果為基礎(chǔ)，碳纖維筋力學(xué)性能試驗(yàn)以及有限元數(shù)值分析為依據(jù)，對(duì)南瓦隧道進(jìn)行加固設(shè)計(jì)，并提出了相應(yīng)的施工建議措施。

(1)拱頂有病害而邊墻完好(方案1)時(shí)，結(jié)合有限元數(shù)值分析結(jié)果，在拱頂用Ф 6 mm碳纖維筋加固補(bǔ)強(qiáng)，邊墻噴射C30混凝土進(jìn)行加固的方案，加固詳圖如圖6所示。

圖6方案1加固示意圖
Fig.6Reinforcementdetailsofplan1

(2)襯砌全斷面都存在病害(方案2)時(shí)，結(jié)合有限元數(shù)值分析結(jié)果，全斷面用Ф 6mm碳纖維筋加固補(bǔ)強(qiáng)的方案，加固詳圖如圖7所示，局部詳圖同圖6(b)。

圖7方案二襯砌加固圖
Fig.7Liningreinforcementofplan2

(3)碳纖維筋加固施工工藝流程如圖8所示。

圖8纖維筋加固施工工藝流程
Fig.8Flowchartofconstructionprocessoffiberreinforcement

根據(jù)前述內(nèi)容，針對(duì)南瓦隧道加固流程，給出以下隧道加固施工工藝：

(1)混凝土表面處理[15]，采用碳纖維筋加固時(shí)，應(yīng)根據(jù)隧道襯砌混凝土表面情況采取對(duì)應(yīng)的措施處理。①混凝土結(jié)構(gòu)表面若出現(xiàn)蜂窩、剝落等部位應(yīng)予修補(bǔ)，對(duì)剝落部位尺寸較大的，用混凝土角磨機(jī)剔除混凝土表面的浮漿，對(duì)生銹的鋼筋用砂輪(砂紙)等工具進(jìn)行除銹，剔凈后采用高強(qiáng)聚合物砂漿進(jìn)行修復(fù)；結(jié)構(gòu)表面的凸出部位要磨平，基面打磨平整。②用電錘鉆按照?qǐng)D紙對(duì)碳纖維筋的錨固孔進(jìn)行鉆孔施工。③原結(jié)構(gòu)表面打磨平整后，噴涂1%酚酞溶液，用來檢驗(yàn)混凝土表面是否中和，中和后方可進(jìn)行后續(xù)工作。④用高壓噴水器沖滌混凝土表面后晾干。

(2)涂抹表面強(qiáng)化劑?；炷帘砻鎻?qiáng)化劑用來提高原結(jié)構(gòu)混凝土與聚合物砂漿的黏結(jié)性，增強(qiáng)原構(gòu)件表面的密實(shí)性，混凝土表面干燥后，用噴涂機(jī)或刷子涂抹混凝土表面強(qiáng)化劑，一次涂抹量的控制以無流墜為準(zhǔn)；阻銹劑滲透至混凝土結(jié)構(gòu)表面，殘留部分用抹布等擦拭干凈。

(3)噴涂高強(qiáng)聚合物砂漿。①涂抹阻銹劑和表面強(qiáng)化劑后，把原混凝土表面修復(fù)平整，以便更好地將碳纖維筋粘合固定，使得碳纖維筋能與原結(jié)構(gòu)共同受力、變形協(xié)調(diào)；現(xiàn)場調(diào)配高強(qiáng)聚合物砂漿，對(duì)混凝土表面裂損和開裂部位進(jìn)行修補(bǔ)，保證表面的平整度。②采用噴涂機(jī)進(jìn)行噴涂，為清除孔隙，增強(qiáng)粘結(jié)力，應(yīng)先涂抹5 mm厚的聚合物砂漿進(jìn)行打底后再進(jìn)行噴涂。③常溫下高強(qiáng)聚合物砂漿的使用時(shí)間為25 min之內(nèi)，建議每次混合較少的使用量。④施工溫度在25 ℃以下時(shí)，聚合物砂漿應(yīng)分層涂抹，確保首層在硬化狀態(tài)后再做后續(xù)涂抹。⑤涂抹砂漿后，使用滾筒、刷子在表面涂抹液體成膜養(yǎng)護(hù)劑以濕潤養(yǎng)護(hù)。⑥施工溫度在10 ℃以下時(shí)，聚合物砂漿的養(yǎng)護(hù)時(shí)間要充足，5 ℃以下、35 ℃以上宜停止施工。

(4)安裝錨具及復(fù)合纖維筋。①碳纖維筋應(yīng)與混凝土表面緊密貼合，避免空隙；②為防止碳纖維筋脫落，固定錨具要按1 m間距固定安裝，對(duì)碳纖維筋與混凝土表面有空隙處，應(yīng)適當(dāng)減小錨具間距；③采用植筋膠把碳纖維筋錨固在拱圈預(yù)留的錨固孔內(nèi)，錨固施工應(yīng)符合《混凝土結(jié)構(gòu)后錨固技術(shù)規(guī)程》(JGJ 145—2013)中鋼筋錨固的規(guī)定。

(5)噴涂高強(qiáng)聚合物砂漿。碳纖維筋安裝完成后，噴涂高強(qiáng)聚合物砂漿，保護(hù)層厚度最小控制在20 mm以上，最后用鋼泥刀摸墻收尾，確保表面的平整與美觀。

(6)養(yǎng)護(hù)與保養(yǎng)。①養(yǎng)護(hù)以濕潤養(yǎng)護(hù)為原則，可反復(fù)灑水保持濕潤狀態(tài)；②常溫下需養(yǎng)護(hù)3 d，根據(jù)天氣及氣溫情況，可增減養(yǎng)護(hù)時(shí)間。

5 結(jié) 論

論文以貴州省南瓦隧道工程為依托，結(jié)合隧道病害檢測與分析，提出了碳纖維筋補(bǔ)強(qiáng)加固方案，應(yīng)用有限元軟件ANSYS對(duì)不同病害部位不同裂縫深度條件下隧道襯砌使用碳纖維筋加固前后進(jìn)行數(shù)值分析，提出加固措施，得到以下結(jié)論：

(1)對(duì)南瓦隧道襯砌裂縫特征、產(chǎn)生原因及病害發(fā)生機(jī)理進(jìn)行了分析，評(píng)定了技術(shù)狀況等級(jí)，參考傳統(tǒng)混凝土加固方法，比較其優(yōu)缺點(diǎn)，提出碳纖維筋補(bǔ)強(qiáng)加固隧道技術(shù)。

(2)隧道僅拱頂存在裂縫(方案1)時(shí)，使用碳纖維筋加固前，隨著裂縫深度的增加，襯砌變形量明顯增大，其中最大位移位于仰拱中心，為5.81 mm，最大應(yīng)力位于拱腳處，為18.80 MPa，使用碳纖維筋加固后襯砌變形減小較大，拱頂最為明顯，其最大位移由5.81 mm減小至3.36 mm，減小了42.2%。

(3)隧道拱頂及邊墻均存在裂縫(方案2)時(shí)，使用碳纖維加固前，仰拱中心處位移最大為17.35 mm，拱腳處應(yīng)力最大為30.4 MPa，使用碳纖維筋加固后襯砌位移及應(yīng)力均有較大減小，拱頂位移最為明顯，其最大位移由6.17 mm減小至3.64 mm，減小了41.0%。

(4)隧道僅拱頂存在裂縫時(shí)，使用Ф6 mm碳纖維筋加固拱頂部分，余下部分噴射C30混凝土；拱頂和邊墻均存在裂縫時(shí)，使用Ф6 mm碳纖維筋加固襯砌全斷面。數(shù)值模擬結(jié)果表明，碳纖維筋加固工藝對(duì)南瓦隧道的加固具有良好的效果，能夠有效地控制襯砌變形，改善其應(yīng)力分布。