公路隧道混凝土衬砌强度无损检测方法

2020-12-07

魅力中国 2020年17期

（山东平安工程质量检测有限公司,山东烟台 265500）

一、隧道裂缝因素分析

由于地质比较复杂，地质勘察工作比较粗糙，隧道围岩的级别划分存在差异，直接导致隧道围岩级别和设计方案不匹配；不良地质区域的专项设计方案有不足之处，该情况也是导致隧道衬砌结构裂缝的一项重要原因；设计理念相对传统，依然采用“先拱后墙”的施工方式，该方式易使隧道衬砌背后存在空洞，进一步导致隧道衬砌受力条件发生改变，致使隧道衬砌开裂。

二、隧道衬砌结构特点和混凝土强度检测方式

回弹法与超声和回弹联合检测法在房屋建筑工程中得到了广泛应用，主管部门对此也制定了统一规范及标准，检测结果准确性与真实性都得到有效保障。公路隧道工程与房屋建筑工程在很多方面都存有共同点或相似点，所以可将这两种方法用于隧道检测。然而，相较于常规建筑，隧道具有其特殊性。首先，隧道为半隐蔽工程，具有跨度相对较大，需穿越复杂且不同的地质条件等特点，而且在不同的地层，往往会采取不同的衬砌结构。因隧道结构与围岩间情况复杂，所以衬砌结构上荷载的实际分布是一个十分复杂的问题。当围岩的类别及衬砌结构形式有所不同时，围岩衬砌结构内部实际应力分布也会存在很大的区别。即便是在相同的地段，其岩性及岩层的产状也会存在差异，使隧道内各个部位的实际应力分布具有不同的特点。在实际情况下，很多隧道还处在地下水环境中，由于水的存在，衬砌劣化属于普遍现象。现有的回弹法及超声与回弹联合检测均通过对不同标号试件的制备进行试验，对混凝土强度、回弹结果和声速等进行相互关系的构建，获得基准曲线，从而间接确定结构强度大小。在试验室开展测试的过程中，可以有效控制含水量，使其处在理想范围内，并使应力状态达到零。但在隧道工程中，无论是地下水还是应力状态，都无法从根本上避免。由于这些条件存在差异，所以检测过程中必须使用钻芯法，其结果真实准确，具有很强的代表性，可以对采用回弹法得出的结果实施校正，进而起到保证检测准确性的作用。但要注意，钻芯法会对衬砌造成一定破坏，使其承重与防水等功能受到影响，也破坏了衬砌结构的美观性，增加造价。因此，钻孔的数量应严格控制，不可过多，这种情况下将无法对衬砌实施综合判定，仅可以用作其他检测方法的校核依据，从而实现以点控面的目标。

三、隧道衬砌裂缝处置措施

（一）衬砌裂缝治理

（1）治理原则与范围。根据我国相关规范规定和本隧道的检测报告，可将隧道衬砌裂缝进行分类。（2）治理的技术措施。根据裂缝技术状况评定等级、裂缝宽度、隧道病害情况等。（3）裂缝斜孔衬砌注浆的施工技术步骤：①测量裂缝宽度和长度；②清除裂缝表面；③钻孔（采用直径为2mm 钻头按照25cm 距离进行钻孔穿透裂缝）；④采用封缝胶封闭裂缝；⑤使用封缝胶将底座粘到钻孔口；⑥将配制完成的树脂注入软管中，把装有树脂的灌浆器和底座连接在一起；⑦灌浆；⑧去除灌浆器，将底座封住；⑨灌浆树脂固化之后，将堵头和底座去掉，将表面封缝胶清理干净。

（二）水泥基渗透结晶型防水剂裂缝处理方案

1）适用范围。对于缝宽δ ≤0.2mm 的裂缝，可采用水泥基渗透结晶型防水剂（DPS）进行裂缝和表面处理，既可以保证混凝土的整体性，又可以利用防水材料的渗透作用填塞缝隙，达到防水的目的，适用于裂缝发展基本稳定区域。水泥基渗透结晶型防水材料属于刚性防水材料，安全无毒，防水具有永久性和自修复等能力。2）处理流程。（1）基层清理。将裂缝周围空鼓、起皮以及疙瘩等疏松部位铲除，用清水冲洗干净，浸润防水基层。（2）材料制备。水泥基渗透结晶型防水材料在使用前，将溶液桶摇动均匀。（3）修补。混凝土开裂及振捣不密实的部位，先用同强度等级水泥砂浆或砼进行修复后再喷涂DPS。（4）喷涂。喷涂时应自上而下，左右喷射，保证DPS 均匀的浸透全部施工面。（5）养护。DPS 涂刷渗透时间为1～2h，处理区域周围采取一定隔离措施。若天气干燥可在喷涂完1h 后在混凝土表面轻喷水，以便溶液更好的渗入。

（三）环氧砂浆处理方案

1）适用范围。缝宽δ ≥0.4mm 的裂缝，利用环氧砂浆高强度、高粘结力或聚硫密封胶高粘附性、柔软性、抗拉和耐高温老化的特点，达到防水的目的，适用于裂缝发展基本稳定区域。2）处理流程。（1）基层清理。将裂缝周围空鼓、疙瘩以及起皮等疏松部位铲除，沿裂缝方向凿成一个宽25.0mm、深40.0mm 的“U”型槽沟，晾晒基层面保持干燥。（2）材料制备。按照重量配置环氧基液，按照重量配置环氧砂浆，将环氧树脂加热至60℃，加入丙酮、二丁脂拌匀后，再加入乙二胺拌匀，再将预热至30℃的填充料加入拌匀。（3）涂抹。为增加环氧砂浆与原混凝土的黏接力，先在槽内涂刷一层环氧基液，厚度约1.0mm，槽两侧涂刷2.0cm；涂刷基液30min 熟化后，用配置好的环氧砂浆填充槽沟，密实后表面压实、抹平。（4）养护。处理区域周围采取一定隔离措施，防止雨水冲刷、动物践踏，施工和养护环境温度以15～40℃为宜。