谈新疆达坂隧洞工程管片裂缝处理技术

蒋 增 花

(新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000)

谈新疆达坂隧洞工程管片裂缝处理技术

蒋 增 花

(新疆伊犁河流域开发建设管理局，新疆 乌鲁木齐 830000)

通过工程案例，对TBM法施工隧洞管片裂缝的原则作了介绍，探讨了裂缝处理方法、化学灌浆材料选择、施工技术及检查等技术，指出采用化学灌浆是管片裂缝处理行之有效的一种解决方法，处理后提高了隧洞整体结构的稳定性、整体性、耐久性和抗渗性。

TBM隧洞，管片裂缝，修补，化灌，验收

1 工程概况

新疆达坂隧洞为无压引水隧洞，全长32 km,设计断面为圆形，施工期隧洞开挖采用TBM法与钻爆法相结合进行施工。其中约21 km长掘进机施工段采用六边形预制钢筋混凝土管片衬砌，衬砌后内径为6.0 m，管片宽1.6 m，厚度28 cm，掘进过程中历经断层破碎带、高地应力洞段、富水洞段以及泥质膨胀岩等不良地质洞段，遭遇十几次塌方卡机，均采用化学灌浆的方法成功脱困。2010年年初，隧贯通洞通水，待秋季停水进洞检查，发现局部混凝土衬砌管片产生压缝裂缝，发生裂缝的地段主要在管片2 458环～14 791环洞段范围内，裂缝宽度在0.1 mm～1.5 mm之间，长度多数贯通1.6 m板宽，少数裂缝仅从一侧板端向中心位置发展。若不及时对衬砌管片裂缝进行处理，通水不仅会导致裂缝渗漏水量损失，恶化洞周围岩，同时局部洞段外水有弱腐蚀性，还会引发钢筋的锈蚀，出现混凝土保护层脱落、温度变化胀裂等病害，对隧洞运行安全带来危害。据检查统计，管片裂缝总计8 188条，需进行化灌处理裂缝总长度4 871.22 m，涂刷总面积约2 446 m2。因此通水前必须采取有效措施修补出现的裂缝，以消除潜在病害与减少水量损失，经综合分析，结合施工期应对塌方卡机的实践经验，决定采用化学灌浆处理方案，实现恢复隧洞结构的整体性，保证衬砌管片的强度、抗渗性以及耐久性。

2 裂缝处理原则

鉴于TBM衬砌管片裂缝通水时不仅会导致裂缝渗漏水量损失，恶化洞周围岩，同时局部洞段外水有弱腐蚀性，还会引发钢筋的锈蚀，出现混凝土保护层脱落、温度变化胀裂等病害。经过多次研讨论证意见的综合，确定裂缝处理所遵循的原则为：

1)处理措施要彻底，不留隐患，确保长期输水安全；

2)裂缝处理，以实现隧洞结构整体性的恢复为主，保证衬砌管片的强度、抗渗性以及耐久性；

3)根据裂缝形成的原因、监测变形分析以及对隧洞产生威胁程度确定处理方法。

先判断衬砌管片压缝裂缝对隧洞整体结构会带来怎样的威胁，进一步确认进行结构加固处理或是灌浆和表面封闭处理；随后参照规范判断裂缝是静止的还是活动的，以明确灌浆材料或表面封闭处理材料的性能指标。对于静止裂缝，采用弹性材料进行裂缝修补；对于活动裂缝，应进行观测分析并控制裂缝开展，待其稳定后再按静止裂缝进行修补。若裂缝发展不能控制，则应采取相应的加固措施，限制结构变形，裂缝宜用弹性或接近弹性材料进行封闭处理。

3 裂缝处理方法

1)裂缝宽度小于0.15 mm无渗水裂缝，以及无外水洞段裂缝宽度不小于0.15 mm，则采用表面涂料涂刷进行封闭(如龟裂裂缝为无规则裂缝，裂缝深度小于3 mm不予处理；龟裂裂缝：裂缝是无规则的，裂缝深度小于3 mm)；

2)裂缝宽度在0.15 mm～1.5 mm之间的有外水洞段和渗水裂缝，经施工期实践表明，宜先对裂缝化学灌浆，再涂刷接近弹性的涂层进行裂缝表面封闭；另对裂缝宽度不小于0.15 mm的洞段增设监测点，加强监测，发现问题及时通知设计以便采取处理措施。

4 化学灌浆材料选择及施工方法

4.1 化学灌浆材料选择

4.1.1 渗水裂缝注浆材料

对于漏水或渗水裂缝，利用机械的高压动力将水溶性聚氨脂化学灌浆材料注入混凝土裂缝中。该材料具有遇水会迅速分散、乳化、膨胀、固结的特性，水溶性聚氨酯初始膨胀率能够达到100%，形成胶凝体以后，第一次膨胀消失，但具有很好的弹性，成为稳定的类似止水橡皮的弹性体。水溶性聚氨酯灌浆材料进入裂缝的深度与裂缝宽度相关：裂缝越宽，浆液流速越大，进入裂缝就越深，灌浆效果越好。这样固结的弹性体填充到混凝土管片裂缝内，将水流完全地堵塞在混凝土结构体之外，以达到止水堵漏、补强加固的目的。水溶性聚氨酯化学灌浆材料性能检测情况详见表1。

表1 水溶性聚氨酯化学灌浆材料性能检测

4.1.2 防水涂料

隧洞管片裂缝处理的防水涂料要求其防水抗渗能力强，涂膜材料不开裂；具有足够强度，与管片基面粘结力强，并能与管片结构形成整体；材料本身具有无腐蚀、耐腐蚀性，耐久性好，不含溶出物、操作简单、易检查、无污染等特性。经比选，新型HK-966弹性材料是一种由环氧改性的双组分弹性密封材料，具有良好的涂刷性和粘结性，分子中的环氧基团赋予材料良好的粘结性能，而弹性的聚氨酯成分提供了优良的抗冲磨及抗老化性能，该材料可作为裂缝修补的遮盖材料，使修补后外观保持整洁。同时该材料也可单独对混凝土裂缝、变形缝进行表面封闭、灌封施工。HK-966弹性涂料性能指标详见表2。

表2 HK-966弹性涂料性能指标

4.1.3 堵漏材料

对于注浆孔口封堵、明水封堵、槽体临时封槽以及为注浆等创造无水作业条件均需应用封堵材料，同样本隧洞裂缝处理也需要封堵材料，其应满足以下技术要求：速凝、凝结时间可调，抗渗性能好，粘着力强，强度高，短时间内不开裂，可带水作业。经比对本达坂隧洞裂缝处理堵漏材料选用力顿快硬特种水泥。力顿快硬特种水泥性能检测统计详见表3。

表3 力顿快硬特种水泥性能检测统计

4.2 化学灌浆方法

4.2.1 管片渗水裂缝渗漏处理

高压化学灌浆堵漏施工应由受过专业培训的人员且有专业施工设备的施工队伍进行施工。具体施工工艺：

1)清理：用钢丝刷清除缝面的浮泥、泥垢；

2)钻孔、封缝：采用电钻，沿裂缝两侧每隔20 cm～30 cm布斜孔，孔深不少于管片厚度的1/2，孔径10 cm～14 mm，钻孔角度宜45°，穿过缝面不少于5 cm，用力顿快硬水泥封孔、封缝；

3)压水检查：封缝后隔一定时间注浆，以便观察封缝后的效果，如有旁渗的需返工，直至整个封面不渗水为止。注浆前应进行压水检查，试压的压力一般在0.3 MPa以下，主要目的是：检查止浆塞的止浆效果；保证浆液的密实性和胶结强度；测定钻孔的吸水量，核实岩层透水性，为注浆选用泵量、泵压和确定浆液的配比提供参考数据；

4)灌浆：当经试压检查无异常后，用高压风将缝面及孔内的积水吹出，即可进行注浆。灌浆材料选用水溶性聚氨酯灌浆材料，使用高压灌浆机灌注，立面灌浆顺序为由下向上压浆，平面可从一端开始，单孔逐一连续进行压浆，当相邻孔开始出浆后，保持压力3 min～5 min，即可停止本孔灌浆，改注相邻灌浆孔，依次直至顶部的出气口出浆，说明整环灌浆满浆液。注浆压力控制在0.8 MPa以下(以设计为准)，在设计压力下不进浆摒浆3 min～5 min结束灌浆；

5)清理：注浆完毕后对注浆效果进行检验，确认不漏即可去掉或敲掉外露的灌浆嘴，将混凝土表面溢漏已固化的灌浆液清理干净；

6)表面处理：化灌结束后均要求进行表面防水涂料涂刷处理，其施工工艺如下。

4.2.2 防水涂料刮面处理

混凝土管片裂缝按设计要求灌浆结束，待凝7 d后可进行防水涂料刮面处理，具体施工工艺:

1)清理：清刷基面，用高压水清洗，擦拭干净；

2)打磨：沿裂缝两侧打磨、宽度30 cm左右；

3)涂刷界面剂：待管片表面干后，涂刷BE14界面剂，要求涂刷薄而均匀；

4)刮涂防水涂料：涂刮刷一道HK-966弹性聚氨酯涂料，厚度1 mm左右；

5)粘贴胎基布：沿裂缝方向粘贴宽度30 cm左右的胎基布；

6)表面再涂刷一层防水涂料：涂刮刷一道HK-966弹性聚氨酯涂料，厚度1 mm左右。涂层厚度要均匀，每条缝应一次性连续涂刷完成，两遍厚度不小于1.5 mm。

5 验收检查

1)化灌检测方法：如贯通有外水、渗水的裂缝，待灌注化学材料10 d后不渗水为合格；如干缝化灌是从裂缝的一端向另一端灌浆，下一孔或缝面有溢流，或按规范要求进行压水试验，缝表面不渗水或不漏水为合格。

2)防水喷涂材料检测方法：除按技术要求和现行的规程、规范严把材料质量关外，主要检测喷涂厚度和粘结强度，例如进行过程质量控制，每涂200 m2，选择最不利位置测0.002 5 m2，厚度小于1.5 mm为不合格,需重新涂刷合格为止，其他增检项目和检测数量、范围及项目等可由业主、设计、监理、施工四方商定。

3)验收应由四方组成验收小组，详细检查，认为达到设计处理要求，签字验收。

6 结语

2013年年初已对新疆达坂隧洞内管片裂缝进行了化学灌浆修补处理，通过后期通水运行实践表明，化学灌浆是裂缝处理较为有效的方法，实现了恢复结构整体性，保证管片混凝土强度、耐久性和抗渗性的目的。

[1] 新疆达坂隧洞混凝土管片裂缝处理工程投标文件[Z].2012.

[2] 蒋硕忠.防水建筑材料重要成员——化学灌浆材料[J].中国建筑防水，2005(6)：95-97.

[3] 南铁雷.水工隧洞衬砌结构裂缝化学灌浆处理工艺[J].甘肃水利水电技术，2007(2):152-153.

On segment craft treatment technique of Daban tunnel project in Xinjiang

JIANG Zeng-hua

(Yili River Development and Construction Administration Bureau in Xinjiang, Urumchi 830000, China)

According to the engineering cases, the paper introduces the principle for the TBM method to treat tunnel segment cracks, explores some techniques, including the selection for chemical grouting materials, construction technique, and checking, and points out the chemical grouting is the feasible solution to the segment crack to improve the stability, wholeness, durability and anti-permeability, of the tunnel whole structure.

TBM tunnel, segment crack, maintenance, chemical grouting, acceptance

1009-6825(2014)36-0164-03

2014-10-11

蒋增花(1980- )，女，工程师

U455

A