關(guān)于隧道變形縫病害的成因及整治

丁華

摘 要：隧道變形縫的使用是為了防止隧道在外界因素作用下發(fā)生變形而設(shè)計的，屬于隧道結(jié)構(gòu)的重要組成部分之一。本文重點(diǎn)介紹了隧道變形縫病害和漏水的處理方法，提出相關(guān)手段解決問題，對隧道變形縫病害的防治具有一定的意義，以期為相關(guān)專業(yè)人員提供參考。

關(guān)鍵詞：隧道變形縫病害;成因;整治措施

中圖分類號：U457.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

0 引言

當(dāng)隧道工程施工投入使用后，受多種因素影響，各類隧道病害問題時有發(fā)生，這不但會導(dǎo)致隧道工程的使用年限大打折扣，還會威脅人們的人身安全。在隧道工程施工期間及運(yùn)行期間，技術(shù)人員應(yīng)充分掌握各類病害問題原因，采取針對性的措施對其加以防治，提高隧道工程施工質(zhì)量，確保其運(yùn)行安全，避免由于隧道病害因素導(dǎo)致的交通事故問題發(fā)生。

1 隧道變形縫設(shè)計構(gòu)造及檢查方式

1.1 設(shè)計構(gòu)造原理

隧道變形縫是為了防止隧道結(jié)構(gòu)在外界因素作用下可能產(chǎn)生變形和被破壞的現(xiàn)象而設(shè)計的，通常布置在軟硬地層邊緣、明暗隧道邊緣、活動斷層段。根據(jù)地質(zhì)構(gòu)造、溶洞充填段、采區(qū)等不同影響因素，按作用可分為伸縮縫、沉降縫和抗震縫。一般來說隧道變形縫的結(jié)構(gòu)為：寬度通常為2 cm～3 cm，縫內(nèi)填充相應(yīng)材料，變形縫接合處涂裝膠漆后應(yīng)安裝后粘結(jié)式水體，膨脹橡膠水體應(yīng)加入襯墊的中間以達(dá)到防水功能，外側(cè)必須通過鍍鋅鋼接線盒排水，表面必須用多硫化物密封劑密封。如圖1為變形縫構(gòu)造圖示。

1.2 日常檢查方式

變形縫作為隧道的重要結(jié)構(gòu)的一部分，同時也是隧道使用過程中易受外界因素影響的薄弱環(huán)節(jié)，因此應(yīng)加強(qiáng)日常檢查，確保其安全。堅持“預(yù)防為主，防控相結(jié)合”的原則，既要提高公眾對其重要性的認(rèn)識，又要改進(jìn)方法，通過定期檢查、重點(diǎn)檢查、目視檢查等方式，加強(qiáng)對其檢查，及時掌握其狀況。

1.2.1 周期性檢查與重點(diǎn)檢相結(jié)合

由于山區(qū)地區(qū)鐵路隧道多，變形縫數(shù)量也較多，所以更應(yīng)采取定期檢查和重點(diǎn)檢查相結(jié)合的方法，按照《橋梁隧道養(yǎng)護(hù)管理條例》規(guī)定的設(shè)備檢驗周期來進(jìn)行。另一方面結(jié)合地質(zhì)條件、施工單位技術(shù)水平和病害分布情況，找到重點(diǎn)檢查點(diǎn)，對病害流行、集中的重點(diǎn)部位一一編制記錄，正確計算檢查周期，制定預(yù)防和防治方案。

1.2.2 目視檢查與敲擊檢查相結(jié)合

變形縫的開裂、周圍混凝土的松動、墜落等病害在一定程度上容易被忽視，而且隧道拱頂?shù)臋z查難度很大，因此應(yīng)適當(dāng)采用目視和敲擊檢查等方法來進(jìn)行日常檢查，另外可使用隧道平臺控制車或“簡易腳手架”進(jìn)行攀爬檢查。隧道拱形變形縫表面密封膠的失效和脫落以及變形縫周圍混凝土的松動和墜落、因漏水造成的堵塞等問題也必須及時解決才能有效消除安全隱患。

2 主要病害及成因

隧道變形縫結(jié)構(gòu)具有抗水性好、變形適應(yīng)性強(qiáng)、密封可靠等特點(diǎn)，但由于施工技術(shù)的限制和施工過程中不可控因素，容易產(chǎn)生裂縫和滲漏，主要原因就是在建造變形縫的過程中，其容易在澆筑混凝土的振動力作用下發(fā)生彎曲變形，縫填料的密封性差，縫填料與混凝土界面的密封有一定的缺陷，變形范圍外的偏差不能完全填充密封。

2.1 隧道變形縫裂損

變形縫常存在變形縫寬度不規(guī)則、密封膠鼓包、厚度不足、膠體不連續(xù)、與混凝土粘結(jié)松散、表面開裂等缺陷，進(jìn)一步發(fā)展會導(dǎo)致開裂損壞、密封膠和鍍鋅鋼板外露，甚至出現(xiàn)兩邊混凝土襯墊或密封膠和鍍鋅鋼板接水箱掉落等問題，直接影響隧道內(nèi)行車安全，主要原因是施工質(zhì)量控制不到位，密封膠密封手段不到位等造成的，隧道變形縫施工時未按要求施工，加上雨水等不利因素的影響下，隧道變形縫就容易發(fā)生變形、錯位，導(dǎo)致變形縫出現(xiàn)裂縫和損壞。

2.2 隧道變形縫滲漏水

變形縫處由于各種原因往往會發(fā)生漏水現(xiàn)象，長期漏水會腐蝕破壞變形縫兩側(cè)的混凝土，影響隧道的結(jié)構(gòu)耐久性，造成變形縫漏水的主要原因有：一是施工時未按設(shè)計要求安裝水體，就造成水體錯位的問題，不能及時排出外面的水=雨水等，結(jié)構(gòu)內(nèi)部也會出現(xiàn)漏水現(xiàn)象;其次，后澆混凝土的連接部分不嚴(yán)格，外面的水容易通過止水帶出現(xiàn)漏水現(xiàn)象;第三，當(dāng)混凝土受到后方振動時，安裝的水體變形縫內(nèi)部失去排水作用，導(dǎo)致變形縫漏水;第四，涂層結(jié)構(gòu)受熱脹冷縮影響，固定在變形縫內(nèi)的水體不能對膨脹變化做出反應(yīng)，膨脹和收縮造成水體松動和滲漏;第五，在地基不均勻沉降和變形側(cè)的影響下，變形縫被破壞而發(fā)生滲漏水。

3 整治措施

3.1 變形縫裂損整治

（1）切割連接墻壁的固定裝置。用切割機(jī)或手持式研磨機(jī)將變形縫外層處理成內(nèi)寬4 cm外寬2 cm的楔形，深度小于5 cm，拆開鍍鋅鋼板接水箱，清除涂層表面的任何緊固件、灰塵和其他雜質(zhì)，確保邊角三邊干燥平整。再用刷子將密封劑涂抹在角落的所有三個側(cè)面，密封劑干燥成膜后，用聚硫密封膠填充接縫，施工時應(yīng)采取模板支撐等措施，防止填充物脫落、開裂等。

（2）聚硫密封膠嵌縫。聚硫密封膠是以液態(tài)聚硫橡膠為主要原料，與粘合劑樹脂、固化劑、促進(jìn)劑、增強(qiáng)劑等組成。聚硫密封膠由A組和B組兩部分組成，A組為白色基材，B組為黑色固化劑，使用時按10：1比例稱重混合，在密封膠處用工具攪拌均勻至無色差（使用比例因氣候、環(huán)境而異，在寒冷的冬季，可適當(dāng)增加密封膠B組分的用量，以加速密封膠的固化）。插入時，將聚硫密封膠放入注膠器中，插入變形縫的一角，注膠時，將噴槍的噴嘴沿勻速方向移動。注意插入件是否足夠，防止氣泡或孔中混入空氣。另一側(cè)壓實并用刮刀去除多余的涂膠，確保聚硫密封膠表面光滑。

3.2 變形縫滲漏水整治

根據(jù)滲漏范圍和滲漏水量，變形縫密封的滲漏整治方法可分為局部滲漏補(bǔ)救和滴灌兩種方法，處理方法必須充分考慮變形縫必須滿足隧道不均勻沉降、熱脹冷縮的要求。

3.2.1 局部滲漏水整治

低水壓滲漏水地區(qū)處理的主要重點(diǎn)是局部滲漏整治，方法是鑿出滲漏變形縫，開鑿深度至少7 cm，將速凝錨固劑插入變形縫并填塞聚硫墊片。在壓實現(xiàn)有變形縫時，應(yīng)將變形縫外層7 cm深度作為拐角處理，內(nèi)寬5 cm，外寬2 cm～3 cm，壓實后清理變形處接頭用高壓清洗機(jī)或壓縮機(jī)排出多余空氣，然后將速凝錨固劑嵌入變形縫中，該材料具有固化快、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，錨固劑干燥后，外部必須填充多硫化物密封劑，在漏水情況比較嚴(yán)重的地方分步進(jìn)行堵漏，錨固劑必須填充并壓實。

3.2.2 滴噴水整治

（1）引流。變形縫滴漏現(xiàn)象處理前，為減少滴漏，降低水壓，便于進(jìn)一步處理，可從變形縫漏水水平高度兩側(cè)進(jìn)行鉆孔排水。在兩側(cè)鉆孔瀑布點(diǎn)變形縫處，應(yīng)將波紋管插入孔內(nèi)，管孔中心與鉆孔位置對齊，外接PVC管，將水引入孔內(nèi)來達(dá)到引流效果，引流方案主要適用于滲漏點(diǎn)的病害處理。

（2）減壓。隧道變形縫漏水通常集中在山區(qū)隧道內(nèi)，因此應(yīng)該及時清理疏通隧道外截水溝、邊溝、懸空溝，以及隧道內(nèi)兩側(cè)和中心溝渠，保持排水系統(tǒng)暢通;檢查巖溶隧道頂部，發(fā)現(xiàn)沉陷坑、水洼等應(yīng)該采取堵、繞、排水等工程措施，防止地表水下滲;隧道周邊山區(qū)積水地表處理困難，可在隧道拱腳處鉆排水孔，埋設(shè)盲管，并采用排水減壓處理。

（3）封堵。如果應(yīng)變接頭的滲水量明顯減少，排水減壓后水壓下降，可直接按3.2.1措施堵住接頭，變形接頭處的水沒有減少很多或水壓仍然存在高位引流減壓后，可采用澆注法處理，停止或減少滲水現(xiàn)象后，必須采取3.2.1中的措施進(jìn)行堵塞處理。

（4）灌漿。采用水溶性聚氨酯漿液斜向灌注入變形縫，以達(dá)到對隧道變形縫滲水漏水現(xiàn)象的整治和預(yù)防，灌漿主要工藝如下：

①鉆孔。用電錘在變形縫兩側(cè)打斜孔排出水分，鉆頭直徑應(yīng)為14 mm或10 mm，鉆孔角度≤45°，鉆頭深度應(yīng)大于2/3結(jié)構(gòu)的厚度，鉆孔應(yīng)穿過裂縫，而不是穿過路面結(jié)構(gòu)。

②埋嘴。在鉆孔中安裝注漿嘴（也稱為止水頭），注漿噴嘴裝有膨脹橡膠，并使用專用六角扳手?jǐn)Q緊，以確保注漿噴嘴與鉆孔之間沒有間隙或漏水現(xiàn)象的發(fā)生。

③灌漿。根據(jù)隧道的環(huán)境條件，在富水巖溶地段，應(yīng)選用親水性好、附著力強(qiáng)、抗?jié)B性好的水溶性聚氨酯漿液作為隧道成型的澆注材料。澆注水溶性聚氨酯漿液應(yīng)用高壓澆注機(jī)進(jìn)入出鐵口來進(jìn)行灌注，垂直澆注是從下往上進(jìn)行，從一端開始水平澆注，從一個孔到另一個孔連鑄，澆注壓力控制在0.2 MPa～0.4 MPa，開始澆注相鄰孔時，保持壓力3 min～5 min后停止?jié)沧?，用相鄰孔澆注代替?/p>

④拆嘴。在灌漿工藝進(jìn)行完成之后則可以拆除灌漿嘴，以保證后續(xù)施工的進(jìn)行和隧道變形縫的病害檢查。

4 結(jié)束語

變形縫是隧道重要的組成結(jié)構(gòu)，應(yīng)該及時發(fā)現(xiàn)各種病害和問題并及時預(yù)防和整治，確保隧道使用狀況完好，確保行車運(yùn)行安全，改進(jìn)變形縫工程的施工工藝，防止因施工缺陷造成一系列安全隱患。

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