烏鞘嶺特長隧道襯砌裂紋的監(jiān)控量測與整治

1、烏鞘嶺特長隧道襯砌裂紋的監(jiān)控量測與整治劉江華（鐵道第五勘察設(shè)計院 北京 102600）摘 要：隧道襯砌裂紋的存在必然地影響著隧道的正常運(yùn)營和使用壽命。文章從裂紋的產(chǎn)生及其成因入手，分析了裂紋存在時的危害，并結(jié)合國家重點工程蘭新線蘭武段增建二線控制工程烏鞘嶺隧道8#斜井襯砌裂紋的統(tǒng)計分析資料，闡述了裂紋監(jiān)控量測方法。并根據(jù)裂紋的統(tǒng)計資料，討論了采用環(huán)氧樹脂膏進(jìn)行襯砌裂紋整治的施工方案、施工工藝流程和整治關(guān)鍵技術(shù)等。最后，給出了控制裂紋產(chǎn)生的具體措施。關(guān)鍵詞：隧道工程；烏鞘嶺；襯砌裂紋；整治；施工工藝中圖分類號：U45 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：AReorganizing and Monitoring of L

2、ining Crack in Wushaoling Longer TunnelLIU Jiang-hua(The Fifth Survey & Design Institute of China Railways, Beijing 102600，China)Abstract：The normal use and life-span were affected necessarily by existing of lining crack. In the base of coming into being and cause of formation for lining crack, the

3、harms of lining crack were analyzed. And combining the data of lining crack for statistic and analysis 8th inclined well of the Wushaoling longer tunneling, of the national important engineering, of Lanzhou-Wuwei section of Lan-Xin Railway, the methods were elaborated of reorganizing and monitoring

4、of crack. Besides, according to statistic data of lining crack, the construction plan, key technology and technological process etc. were discussed of reorganizing and administering for lining crack by cream of epoxy. Finally the detail measurements were given of avoiding bringing the lining crack.K

5、eywords：Tunnel Engineering；Wushaoling；Lining Crack； Reorganizing and Administering； Construction Technology1 引言隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國家對我國鐵路發(fā)展的遠(yuǎn)景規(guī)劃也在不斷深入農(nóng)村、山區(qū)，使得新建鐵路越來越多，同時加之社會對環(huán)、水保工作要求的越來越高，又使得隧道工程所占比例逐步增大。就目前狀況下，隧道二次襯砌混凝土施工普遍采用整體式襯砌模板臺車、泵送混凝土等施工工藝，但混凝土在硬化過程中因各種原因產(chǎn)生的裂紋，不僅影響著隧道的美觀，同時還必然地給工程質(zhì)量和安全運(yùn)營留下隱患。對隧道襯砌裂紋的產(chǎn)

6、生、危害及其裂紋整治研究，以最大限度地消除列車運(yùn)行的安全隱患是一項新的課題。對裂紋的整治和研究工作主要集中在以下幾個方面：（1）純粹針對混凝土本身性質(zhì)的研究1、2；（2）通過數(shù)據(jù)融合技術(shù)進(jìn)行隧道監(jiān)控量測變形的理論研究3；（3）針對隧道二次襯砌常見病害的研究48；（4）從工程實踐角度進(jìn)行的裂紋整治研究9等。本文擬從襯砌裂紋的產(chǎn)生、襯砌裂紋的量測方法入手，討論襯砌裂紋的整治原理、材料、施工工藝流程等，以為以后類似工程提供幫助。2 裂紋產(chǎn)生2.1 裂紋產(chǎn)生原因及類型2.1.1 裂紋的類型 隧道襯砌混凝土裂紋的類型主要有：（1）干縮裂紋；（2）溫度裂紋；（3）外荷載作用產(chǎn)生的變形裂紋；（4）施工縫不當(dāng)

7、處理引起的接茬縫等。2.1.2 裂紋的成因（1）干縮裂紋：混凝土在硬化過程中水分逐漸蒸發(fā)散失，使水泥石中的凝結(jié)膠體干燥收縮產(chǎn)生變形，由于受到圍巖和模板的雙重約束，變形產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力值超過混凝土的抗拉強(qiáng)度時，就會出現(xiàn)干縮裂紋。其影響因素主要有：水泥品種、用量及水灰比，骨料粒徑的大小、級配，外加劑的品種和摻量。（2）溫度裂紋：水泥在水化過程中要產(chǎn)生大量的熱量，在混凝土內(nèi)部和表面形成較大溫度梯度從而產(chǎn)生應(yīng)力，當(dāng)溫度應(yīng)力超過混凝土內(nèi)外的約束力時，就會產(chǎn)生溫度裂紋。它的產(chǎn)生與襯砌厚度、水泥的品種、用量有關(guān)。（3）荷載變形裂紋：如仰拱和邊墻基礎(chǔ)的虛碴未清理干凈，混凝土澆筑后，基底易產(chǎn)生不均勻沉降；襯砌模

8、板臺車和擋頭板固定不牢固、過早脫模、或脫模時混凝土受到較大的外力撞擊都易產(chǎn)生變形裂紋。（4）施工縫：施工過程停電或機(jī)械故障往往會使混凝土的澆筑過程被迫中斷甚至嚴(yán)重超過混凝土的初凝時間，繼續(xù)澆筑時，由于施工工藝的問題往往對原澆筑混凝土的表面未進(jìn)行鑿毛處理，或處理后沖洗不干凈，同時未鋪設(shè)砂漿墊層的情況下就開始在原澆筑混凝土表面澆筑新的混凝土，使得兩次澆筑混凝土出現(xiàn)施工縫（接茬縫）。2.2 裂紋危害 襯砌裂紋問題，可能會導(dǎo)致隧道建成通車后產(chǎn)生出現(xiàn)滲（漏）水、襯砌鋼筋發(fā)生銹蝕、結(jié)構(gòu)不能整體受力，嚴(yán)重者甚至可以引起襯砌局部掉塊和結(jié)構(gòu)的整體性破壞5。襯砌混凝土產(chǎn)生的裂紋對隧道的結(jié)構(gòu)和開通運(yùn)營安全造成了極大

9、的威脅，一方面引起結(jié)構(gòu)應(yīng)力的重新分布，使得裂紋處易產(chǎn)生應(yīng)力集中；另一方面對于電氣化鐵路而言，由于裂紋處地下水的滲漏，直接影響著隧道內(nèi)鐵路機(jī)車電力接觸網(wǎng)、其他電力、通信、信號及其設(shè)備的安全使用和壽命。2.3 洞內(nèi)環(huán)境及混凝土的有關(guān)參數(shù)根據(jù)實驗室現(xiàn)場測定：洞內(nèi)環(huán)境溫度2224，相對濕度在63%64%?；炷练譃樗鼗炷?35cm（厚度）、素混凝土/40cm、鋼筋混凝土/35cm、鋼筋混凝土/40cm；混凝土的有關(guān)參數(shù)：坍落度1518cm，水灰比0.480.51，入模溫度923。拆模時間按蘭州交通大學(xué)10同等養(yǎng)護(hù)條件下的對比試驗控制在不小于48h，強(qiáng)度不低于7.5MPa。2.4 裂紋的表現(xiàn)形式經(jīng)過對

10、烏鞘嶺隧道8#斜井右線（YDK172+950YDK174+461）已完襯砌施工資料的統(tǒng)計，右線隧道長度1511m，經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查統(tǒng)計，共有裂紋40條，其中縱向裂紋28條（左側(cè)23條、右側(cè)5條），裂紋寬度0.15.3mm不等；環(huán)向裂紋12條，寬度0.23.5mm；最長裂紋為YDK173+865處，長度為3.8m，全部裂紋累計長度105m。3 監(jiān)控量測方法襯砌開裂是隧道最常見的病害之一，觀察開裂的形態(tài)、規(guī)模、模式等對推定荷載、變異狀況、變異程度等是十分重要的。開裂的調(diào)查主要是通過目視來觀察襯砌表面出現(xiàn)的開裂、剝離、剝落或漏水的狀況，描述開裂的位置、長度、寬度、錯臺等。觀察開裂可采用尺度測定（規(guī)尺、游標(biāo)

11、尺）、開裂寬度測定（帶刻度的放大鏡、開裂規(guī)尺）、開裂記錄（相機(jī)、攝影機(jī)）和記錄用紙（變異展開圖紙、觀察結(jié)果記錄紙）等。而在現(xiàn)場對開裂的調(diào)查主要是通過簡易的計量器具進(jìn)行的，如在開裂的前端設(shè)標(biāo)志、在開裂處設(shè)砂漿餅進(jìn)行觀察、設(shè)置開裂計、設(shè)置標(biāo)點量測等8。該項目在襯砌裂紋觀察中主要采用現(xiàn)場方法進(jìn)行，達(dá)到了預(yù)期目的。4 襯砌裂紋整治原理及材料4.1 整治原理分析環(huán)氧樹脂是一種含有環(huán)氧基的高分子聚合物，呈塑性，加入硬化劑后，與交聯(lián)劑發(fā)生交聯(lián)固化反應(yīng)，變成不溶于水的堅固體型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的巨大分子高聚物，從而達(dá)到整治裂紋的目的。4.2 整治材料環(huán)氧樹脂漿液是指由環(huán)氧樹脂、固化劑、增塑劑、稀釋劑混合而成的液體，壓入

12、裂紋修補(bǔ)、粘合裂紋；環(huán)氧樹脂膏是指在環(huán)氧樹脂漿液中摻入適量的水泥、砂或滑石粉混合而成的硬塑體，用于封堵裂紋。本次整治中固化劑采用乙二胺，其作用是使環(huán)氧樹脂交聯(lián)體型網(wǎng)狀巨大分子；增塑劑采用鄰苯二甲酸二丁脂，作用是改善環(huán)氧樹脂的脆性，增加其韌性和抗沖擊性；稀釋劑采用丙酮，作用是降低環(huán)氧樹脂的粘度，易于操作使用，同時延長其使用時間；填充劑一方面摻入滑石粉增加其和易性，易于拌制和操作，另一方面在保證環(huán)氧樹脂使用強(qiáng)度及其他性能的情況下，以水泥、細(xì)砂、碎石等作為環(huán)氧樹脂的替代物降低成本，同時也能在一定程度上降低反應(yīng)熱量、增加粘結(jié)力。4.3 試驗研究及參數(shù)確定 在整治前，首先應(yīng)綜合考慮裂紋寬度、施工工藝流程

13、、隧道內(nèi)環(huán)境溫（濕）度等確定合理的比。經(jīng)不同配比抗壓強(qiáng)度和初凝時間對比試驗分析，在該環(huán)境溫度下環(huán)氧樹脂漿液選用10:1.5:1.0:120（環(huán)氧樹脂:乙二胺:二丁脂:水泥）的配比。5 整治施工方案及工藝流程5.1 施工方案 通過配比試驗研究，采用4.3中所確定的配比，而在隧道內(nèi)按當(dāng)時用量進(jìn)行拌和。采用自制壓漿器壓漿，電動空壓機(jī)送風(fēng)加壓。壓漿嘴采用長4cm的5mm銅管，手持式電鉆鉆孔，用手錘將壓漿嘴打入孔內(nèi)。壓漿器與壓漿嘴采用軟膠管聯(lián)結(jié)，并設(shè)銅質(zhì)閘閥。根據(jù)裂紋寬度直接將環(huán)氧樹脂膏涂抹在壓漿嘴周圍以封堵裂紋或經(jīng)刻槽后以環(huán)氧樹脂膏封堵裂紋，從而達(dá)到整治的目的。5.2 施工工藝工藝流程 采用環(huán)氧樹脂壓

14、漿方法進(jìn)行襯砌裂紋的整治的施工工藝如圖1所示。襯砌裂紋調(diào)查 襯砌裂紋調(diào)查 裂紋統(tǒng)計標(biāo)識 襯砌裂紋調(diào)查裂紋成因分析 襯砌裂紋調(diào)查制定整治方案 襯砌裂紋調(diào)查配比試驗 襯砌裂紋調(diào)查施 工 準(zhǔn) 備 襯砌裂紋調(diào)查埋 設(shè) 注 漿 管 襯砌裂紋調(diào)查壓 漿 處 理 襯砌裂紋調(diào)查封 堵 裂 紋 襯砌裂紋調(diào)查不合格壓漿效果檢測 襯砌裂紋調(diào)查合格壓漿設(shè)備清洗 襯砌裂紋調(diào)查圖1 注漿工藝流程圖5.3 裂紋整治關(guān)鍵技術(shù)埋設(shè)注漿管、封堵裂紋、壓漿等三個工藝是裂紋整治的關(guān)鍵技術(shù)。注漿管的埋設(shè)質(zhì)量直接影響著注漿的效果。封堵裂紋以裂紋寬度為依據(jù)分別采用不同的方法。裂紋寬度小于5mm時，首先用干凈棉紗蘸丙酮擦拭裂紋表面的灰塵，然

15、后將環(huán)氧樹脂膏擠壓進(jìn)裂紋以封堵；裂紋寬度大于5mm時，先將裂紋表面鑿出梯形槽，槽寬1.52.5cm，槽深1.01.5cm；最后用棉紗蘸丙酮將槽面擦拭干凈，槽內(nèi)抹入環(huán)氧樹脂膏，與其周圍的襯砌混凝土表面平齊。壓漿直接決定著環(huán)氧樹脂膏能否完全進(jìn)入裂紋間隙或充滿整個裂紋以達(dá)到整治裂紋的目的。6 整治效果檢測與分析文獻(xiàn)9采用QJ-85數(shù)顯式周邊收斂儀進(jìn)行量測，并進(jìn)行回歸分析以確定是否趨于穩(wěn)定，從而判斷整治效果。我們根據(jù)現(xiàn)場具體情況，采用傳統(tǒng)、實用、可靠的鉆芯取樣目測方法進(jìn)行分析。根據(jù)裂紋總長度，共取芯5處，主要選取較長、較深或貫通性的裂紋進(jìn)行取樣分析，經(jīng)取樣，通過整治的5處裂紋均有環(huán)氧樹脂膏存在，且縫隙

16、填塞密實，無漏填現(xiàn)象。后經(jīng)壓力試驗機(jī)對鉆芯進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗，結(jié)果未從經(jīng)整治的裂紋處斷裂，為此判斷整治效果較為明顯，達(dá)到了預(yù)期的效果。7 控制裂紋產(chǎn)生的主要措施根據(jù)以上討論，避免襯砌混凝土裂紋的產(chǎn)生的主要措施如下：（1）選用合適的水泥，這是因為高強(qiáng)度水泥其混凝土的早期彈性模量高，在一定的溫度變化和干縮變形下，會產(chǎn)生較高的應(yīng)力；（2）在施作二次襯砌混凝土前，通過大量對比試驗，并比照現(xiàn)行的國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，選用合適的水灰比和正確的水泥、水的用量；（3）嚴(yán)格控制骨料粒徑的大小及其級配和細(xì)骨料的含泥量；（4）通過試驗確定外加劑的類型、摻量；（5）通過質(zhì)檢工程師和監(jiān)理工程師的層層把關(guān)，加強(qiáng)仰拱和邊墻基礎(chǔ)處的

17、虛碴的清理工作；（6）通過同等養(yǎng)護(hù)條件下的對比試驗分析，并結(jié)合國家或行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，確定襯砌脫模時間，避免較大的撞擊；（7）加強(qiáng)襯砌混凝土的養(yǎng)生工作，尤其是在混凝土最高溫度峰值一般出現(xiàn)的混凝土澆筑后的前3d，控制混凝土澆筑后的內(nèi)部溫度與氣溫溫差在25內(nèi)；（8）對設(shè)計為素混凝土的地段，在邊墻部位增設(shè)襯砌鋼筋骨架；（9）加強(qiáng)施工組織，完善施工工藝，采用備用機(jī)械設(shè)備，消除混凝土澆筑過程的停頓，降低其澆筑過程機(jī)械的故障率；（10）制定緊急預(yù)案措施，如果出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象時及時采取措施，將損失降到最小。參考文獻(xiàn)1、李春梅. 大體積混凝土施工裂縫控制方法J. 貴州工業(yè)大學(xué)（自然科學(xué)版），2003，（3）：93962

18、、PKMehta. Concrete Technology for Sustainable Development（混凝土技術(shù)可持續(xù)發(fā)展的基本原則）J. Concrete International，1999，（11）3、李嵐、李寧. 隧道監(jiān)測系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)融合技術(shù)J. 中國鐵路，2004，（6）：30324、佘健、何川. 隧道二次襯砌病害通用處治方法研究J. 中國鐵道科學(xué)，2005，（1）：25295、王建秀、朱合華、唐益群，等. 雙連拱公路隧道裂縫成因及防治措施J. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報，2005，（2）：1952026、程尚、李凡、陳建平，等. 新奧法二次襯砌施工中幾個問題的探討J. 安全與

19、環(huán)境工程，2002，（1）：9117、于來法. 論地下鐵道的變形量測J. 測繪通報，2000，（5）：13158、關(guān)寶樹編著. 隧道工程施工要點集M. 北京：人民交通出版社，20039、段俊彪、白志勇. 環(huán)氧樹脂壓漿在隧道襯砌裂縫整治中的應(yīng)用J. 四川建筑，2004，（6）：12612710、蘭州交通大學(xué). 烏鞘嶺隧道襯砌抗裂混凝土階段試驗報告R. 蘭州交通大學(xué)，2005：140下面是贈送的中秋節(jié)演講辭，不需要的朋友可以下載后編輯刪除！謝謝中秋佳節(jié)演講詞推薦中秋,懷一顆感恩之心老師們，同學(xué)們：秋濃了，月圓了，又一個中秋要到了!本周日，農(nóng)歷的八月十五，我國的傳統(tǒng)節(jié)日中秋節(jié)。中秋節(jié)，處在一年秋季的

20、中期，所以稱為“中秋”，它僅僅次于春節(jié)，是我國的第二大傳統(tǒng)節(jié)日。中秋的月最圓，中秋的月最明，中秋的月最美，所以又被稱為“團(tuán)圓節(jié)”。金桂飄香，花好月圓，在這美好的節(jié)日里，人們賞月、吃月餅、走親訪友無論什么形式，都寄托著人們對生活的無限熱愛和對美好生活的向往。中秋是中華瑰寶之一，有著深厚的文化底蘊(yùn)。中國人特別講究親情，特別珍視團(tuán)圓，中秋節(jié)尤為甚。中秋，是一個飄溢親情的節(jié)日;中秋，是一個彌漫團(tuán)圓的時節(jié)。這個時節(jié)，感受親情、釋放親情、增進(jìn)親情;這個時節(jié)，盼望團(tuán)圓、追求團(tuán)圓、享受團(tuán)圓這些，都已成為人們生活的主旋律。同學(xué)們，一定能背誦出許多關(guān)于中秋的千古佳句，比如“舉頭望明月，低頭思故鄉(xiāng)”、“但愿人長久，

21、千里共嬋娟”、“海上生明月，天涯共此時”這些佳句之所以能穿透歷史的時空流傳至今，不正是因為我們?nèi)祟愑兄墓餐拍顔?。中秋最美是親情。一家人團(tuán)聚在一起，講不完的話，敘不完的情，訴說著人們同一個心聲：親情是黑暗中的燈塔，是荒漠中的甘泉，是雨后的彩虹中秋最美是思念。月亮最美，美不過思念;月亮最高，高不過想念。中秋圓月會把我們的目光和思念傳遞給我們想念的人和我們牽掛的人，祝他們沒有憂愁，永遠(yuǎn)幸福，沒有煩惱，永遠(yuǎn)快樂! 一、活動主題：游名校、賞名花，促交流，增感情二、活動背景：又到了陽春三月，陽光明媚，微風(fēng)吹拂，正是踏青春游的好時節(jié)。借春天萬物復(fù)蘇之際，我們?nèi)嗑奂谝黄穑舜硕嘁稽c接觸，多一點溝通，共

22、話美好未來，與此同時，也可以緩解一下緊張的學(xué)習(xí)壓力。 相信在這次春游活動中，我們也能更親近的接觸自然，感悟自然，同時吸收萬物之靈氣的同時感受名校的人文氣息。三、活動目的：1. 豐富同學(xué)們的校園生活，陶冶情操。2. 領(lǐng)略優(yōu)美自然風(fēng)光，促進(jìn)全班同學(xué)的交流，營造和諧融洽的集體氛圍。 3. 為全體同學(xué)營造一種輕松自由的氣氛，又可以加強(qiáng)同學(xué)們的團(tuán)隊意識。 4. 有效的利用活動的過程及其形式，讓大家感受到我們班級的發(fā)展和進(jìn)步。四、活動時間：XX年3月27日星期四五、活動參與對象：房產(chǎn)Q1141全體及“家屬”六、活動地點：武漢市華中農(nóng)業(yè)大學(xué)校內(nèi)七、活動流程策劃：1、27日8點在校訓(xùn)時集合，乘車2、9點前往華農(nóng)油菜基地、果園，賞花攝影3、10點30，回農(nóng)家樂開始做飯，進(jìn)行“我是廚王”大比拼4、1點30，收拾食品殘物，開始集體活動5、4點，乘車返校八、職能分工及責(zé)任定崗1、調(diào)研組：負(fù)責(zé)前期的選址、策劃的撰寫、實地考察、交通工具的聯(lián)系和檢驗組長：金雄成員：吳開慧2、安全保衛(wèi)組：負(fù)責(zé)登記參加春游的人數(shù)，乘車前的人數(shù)的登記，集體活動時同學(xué)的請假的審批，安全知識的培訓(xùn)與教育，午餐制作的人員分組組長：徐楊超成員：王沖3、食材采購組：根據(jù)春游的人數(shù)和