某隧道W钢带加固衬砌结构施工技术

蒲德纯 （中铁十六局集团第三工程公司，浙江 湖州 313000）

1 工程概述

1.1 隧道概况

某隧道于1997年建成通车，是高速公路上的一座分离式双洞长隧道，隧道净宽10.25m，隧道平面线形为直线，左右线纵坡均为-2.68%。隧道左洞长2014m，右洞长2036m。隧道穿越的围岩以Ⅳ类、Ⅴ类为主。隧道防水采用以堵（防）为主，堵排结合的防水措施，采用复合式橡胶防水板及弹簧盲沟导水管相结合，将防水板背后的围岩裂隙水通过纵环向弹簧盲沟导水管将水引至洞内排水侧沟。隧道为复合式衬砌。隧道边墙采用瓷砖饰面，隧道纵向通风采用射流风机，水泥混凝土路面。

1.2 主要缺陷

拱腰二衬厚度局部不合格，欠厚范围为-1cm～-15cm；

拱顶衬砌厚度不合格位置较多，欠厚范围为-1cm～-22cm；

边墙衬砌厚度均满足设计要求。

2 加固思路及加固施工范围

2.1 加固思路

①衬砌加固尽可能保持原结构的完整性。

②通过衬砌加固，提高衬砌结构的承载能力。

2.2 加固施工范围

本次加固范围为衬砌厚度不足地段，只对边墙以上范围进行加固。采用粘贴幅宽250mm，钢材厚度5mm的W钢带，对于衬砌厚度小于20cm两环钢带间距为70cm进行加固，对于衬砌厚度大于20cm两环钢带间距为90 cm进行加固。具体加固布置见图1所示。

图1 W钢带加固立面布置图

3 加固施工主要材料

3.1 W型钢带

采用粘贴幅宽250mm，钢材厚度5mm的W钢带。W钢带断面见图2。

图2 W钢带断面图

3.2 胶体材料

W钢带用胶体材料基本性能指标，抗拉强度≥30MPa；抗压强度≥65MPa；抗弯强度≥45MPa，且不得呈脆性破坏；与混凝土的正拉黏结强度≥2.5MPa，且混凝土为内聚破坏。

锚栓用胶体材料指标，劈裂抗拉强度≥8.5MPa；抗压强度≥60MPa；与混凝土的正拉黏结强度≥2.5MPa，且混凝土为内聚破坏。

3.3 防腐涂装材料

W型钢带防腐涂装采用环氧富锌底漆，灰云铁氯化橡胶面漆。

4 加固施工作业平台和交通组织

4.1 加固施工作业平台

施工作业平台由工字钢焊接而成，工作平台上铺设竹胶板，侧面铺设防抛网，台车上设置交通警示标志。作业平台见图3。

图3 施工作业平台图

4.2 交通组织

根据运营要求，所加固单洞采取单车道通行的作业方式，施工前需制作施工台车，车道位于施工台车下方。

从隧道洞口附近开始设置标志、标牌及锥筒等引导控制车辆通行，并在行车方向进口处设置限高、限宽门架设施，防止超限车辆通行给加固施工带来危险，如有超限车辆，需改道绕行。

通过隧道的车辆按规定限速通行，加强限宽车辆控制。隧道洞口应设置交通信号灯和警示标志，并安排专人24h值班指挥。台车上应布置警示灯及反光贴膜等。加固施工人员必须穿带反光标识的工作装，并遵守现场交通指挥人员的指挥。夜间施工时，必须设置夜间警示信号设施，必要时应与交警部门配合实施。

5 加固施工控制要点

5.1 衬砌表面及W钢带粘贴面的处理

在粘贴钢带位置进行衬砌基面处理，按W钢带每环间距70cm（90cm）放样，清除衬砌表面防火砂浆，用砂轮机打磨，将混凝土表面清理干净并保持干燥。

W钢带断面尺寸表

钢带粘结面用除锈机打磨直至露出金属光泽，打磨纹路应与钢带受力方向垂直，钢带粘结面应有一定的粗糙度，用脱脂棉沾丙酮将钢带表面擦拭干净。

5.2 钻孔植埋锚栓

在隧道边墙以上加固部位，放出需植栓的位置，必要时测试查明混凝土中钢筋布置，应避免钻孔时碰及钢筋。采用手提式冲击钻头进行钻孔。成孔后应清理干净，保持干燥。植埋锚栓见图4。

5.3 安装钢带

将W钢带固定在锚栓上，钢带与混凝土之间隔放置3mm左右厚的钢垫片，保证钢带与混凝土表面的间隙，确保灌注胶层有足够的厚度，避免局部脱空、缺胶。W钢带长分为4m、6m两种规格，接头采用平口焊接连接，接头钢带与原加固W钢带之间用用锚栓固定，并用粘钢胶粘结。钢带接头见图5。

5.4 封边

在钢带边缘设置注入孔，将注胶嘴粘结在钢带的注入孔上，注入孔间距宜为2～3m，即是注入孔，又可兼做排气孔，排气时安装排气管，然后用钢带封边胶封闭钢带边缘，封边要密实连续，不得间断漏气，封边入钢带不大于5mm。

图4 植埋锚栓图

图5 钢带接头图

5.5 灌注

W钢带灌胶之前先通气试压，检查密闭效果。试压时在封闭的封边胶及注浆嘴周围涂上肥皂水，从灌胶嘴通入压缩空气，凡漏气处修补密封至不漏气为止。注胶器压力控制在0.1～0.3MPa，压力保持稳定，当排气孔出现胶体溢出时停止加压，用钢带封边胶堵孔，再以较低压力维持10min之后结束注胶。在灌注过程中，用橡皮锤敲打钢带来检查是否灌注密实。注胶结束后，采取静置养护方式进行养护，在此期间，禁止扰动钢带。

5.6 钢带表面防腐处理

钢带粘贴达到固化后，现场检查粘贴效果，满足要求就可切除之前埋置的注胶嘴和排气管，并清除钢带表面杂物。对安装过程中造成的底漆破损进行补漆，再在钢带外露面涂刷面漆4道。

6 结语

采用W钢带对隧道衬砌结构加固，施工简便，工艺成熟，施工进度快，安全度高，成本低。加固时对隧道衬砌结构整体性影响小，W钢带的刚度比钢板大，而且不侵入限界，外观整齐一致。利用W钢带对隧道衬砌结构的加固，可提高隧道衬砌结构抗弯承载能力，以抵抗隧道衬砌厚度不足时受弯拉变形发生的开裂变形破坏，增强拱形结构的整体受力性能。加固后业主组织验收，一致认为加固满足设计和使用要求，加固效果良好。