摘要：随着隧道工程的不断发展与成熟，维修加固已逐渐进入各国重点研究的范畴。在法国和德国等隧道较多的国家，采用地质雷达、红外线测试和光谱分析试验等无损伤检测技术对隧道衬砌进行检查已经引起了隧道工作者的兴趣。本文进行隧道加固进行分析。
关键词：隧道工程；维修；加固；施工
1、隧道检测
1.1现场观测法
现场观测主要通过肉眼观察，配合采用裂缝宽度仪、钢筋混凝土检测仪、钢尺等仪器检测裂缝宽度、长度、延伸方向以及分布情况，根据调查结果绘制隧道裂缝展开图(如图1)。从展开图中可以一目了然的了解裂缝的分布情况，对整个隧道的病害位置判断起到了指导性的作用。
图1 隧道裂缝展开图
图2 载玻片监测开裂图
1.2地质雷达法
地质雷达法主要是采用地质雷达来检测隧道衬砌混凝土内部缺陷，看衬砌混凝土是否存在空洞、不密实及厚度不足等病害，如图1裂缝展开图所示在边墙、拱腰与拱顶的位置布置地质雷达测线。从表1的雷达测试数据可以看出隧道左半部分的二衬厚度基本满足要求，而右半部分的厚度严重不足。另根据雷达数据显示，此段落存在多处强反射波，多次反射明显，说明二衬背后存在脱空与不密实情况。且经雷达扫描判断初支钢拱架的间距达到1.5m，超过了设计要求的0.75m，不符合设计要求。
1.3载玻片监测
载玻片监测是将载玻片粘贴在裂缝处，通过定期复查载玻片开裂情况来监测裂缝的状态，现场检测如图2所示，局部载玻片出现了开裂的情况，说明裂缝还在发展中，进一步证明此段落隧道存在安全稳定问题，裂缝应定义为荷载变异型裂缝。
1.4钻芯法
主要采用取芯机在隧道衬砌裂缝处取芯并配合使用钢尺来检测裂缝深度，和超声波检测法相互验证隧道二衬厚度。并截取芯样做抗压试验验证混凝土的抗压强度是否满足设计要求。经验证，本段隧道芯样的抗压强度基本能达到30Mpa以上，能够满足设计要求。
2、隧道病害原因分析
根据以上检测数据分析可知，隧道左洞ZK58+056～ZK58+074断面由于二衬厚度不足且为素混凝土，初支钢拱架间距过大，且二衬及初支背后均存在不密实，导致支护体系强度严重不足，引起二衬开裂。加固方案拟采用针对性的措施对空洞进行注浆、对表面裂缝进行修复，并采用锚杆+W钢带的支护体系对支护进行加强。由于目前该段裂缝仍在扩展，为了满足承载力、稳定和耐久性的要求，适应隧道长期营运安全的需要，锚杆+W钢带的支护体系的强度是否满足要求是本次加固设计方案的重点，应对方案进行验证计算。
3、隧道病害的主要加固对策探讨
3.1套拱加固
对于裂缝严重，且衬砌结构存在一定的承载能力时，就需采用套拱加固技术，其要求在既有衬砌之外，再做套拱结构，以使其与原来的结构形成一个共同体，一起承担围岩压力，并可在充分利用原有结构承载力的基础上，保证隧道的运行安全。首先在套拱施工之前，需凿除部分或局部混凝土结构，以保证新施工结构与原来结构的有效连接，同时套拱的施工工艺可通过模铸混凝土施工，也可通过喷射的方式进行。
3.2局部断面加固
在凿落处及衬砌断面缺损部分应该修复断面。作为剥落，凿落等局部较小范围的修补可用掺有高分子材料(环氧树脂)的砂浆进行充填，涂抹。但是对于较大断面的修补可以采用金属网、锚栓、钢板、纤维板修复，使修复材料和既有有效衬砌一体化
3.3回填压注
回填注浆后，衬砌背后的空洞被填补，破碎围岩得以胶结，增大了岩体之间的摩擦力，围岩与衬砌密贴，改善了受力状态，从而使衬砌背后围岩形成一个支撑环防止了二次衬砌的进一步开裂和变形。因此回填压注常常作为治理此类病害的基本对策。在进行回填压注时掌握衬砌背后空洞的有无及其大小是非常重要的。因此要充分调查地质、涌水状况、围岩崩落地点的施工记录等。作为事前调查应该尽可能地收集既有资料和进行现场调查，特别要很好掌握竣工图与现场对比的实际情况。对衬砌的病害状态、可能的空洞大小、涌水状况等进行评估，据此进行经济合理的回填压注设计。在特殊条件下若隧道涌水为饮用水时，应仔细调查和评估回填压注对环境(地下水系)的影响，慎重决策。但是即使衬砌背后存在空洞也有不适宜采用回填压注的场合，主要有以下几种情况:(1)涌水量大，压注浆液困难;(2)衬砌材质不良，因压注压力可能引起隧道病害;(3)衬砌开裂或断面缺陷显著，压注材料有可能流入隧道;(4)衬砌背后压注可能堵塞排水，有可能诱发其它隧道病害。
3.4锚杆加固
锚杆加固对隧道壁面向净空侧的变形具有内压效果。采用锚杆加固能够控制因塑性地压和偏压造成的病害发展，在衬砌出现裂缝时也可防止衬砌掉块。在膨胀性围岩有很大地压的场合，可用灌浆锚索代替锚杆。但是要想获得理想的锚固效果必须能使锚杆与周边围岩确实地锚固。因此在决定采用锚杆加固之前要对围岩进行调查，主要应该调查隧道周边地质状况、涌水状况、限界富裕、衬砌状况、施工条件等。锚杆加固原则上应该导入预应力。锚杆加固范围应该考虑地形、地质状况，病害的原因(地压的方向)、病害现象(病害程度)、隧道断面形状、隧道构造等因素确定。
3.5喷混凝土加固
喷射混凝土可以使已裂损的块体紧密结合，阻止这些块体的进一步松动，同时在喷射压力作用下嵌入裂缝内一定深度，使裂缝粘结闭合，增强了原有裂损衬砌的整体性，大幅度提高了裂损衬砌的承载能力，达到加固的目的。当裂损严重时喷混凝土常与钢筋网、预应力锚杆(锚索)结合使用。在喷层中加入钢筋网可防止收缩裂纹，提高加固结构的整体性和抗震、抗冲切能力。具体方法把有裂缝的二衬凿去一定深度，并且凿毛表面，用压力水冲洗，打入膨胀螺栓，布设钢筋网，喷射混凝土。
结束语
隧道工程的修复加固施工，在一定程度上会影响到公路的营运与通行，因此为保障行车安全，提高交通运输效率，就需在实际施工时综合考虑工程实际情况，确定隧道破损程度，并分析施工所需技术特点，以评估修复加固工程的造价和工期，全面提高工程质量。
参考文献
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[2]林宪广.隧道下穿铁路桥桩基加固与托换技术[J].铁道建筑,2017.
[3]陈玮.地铁隧道管片加固车的制作与施工研究[J].建筑施工,2017.
论文作者:韩琦
论文发表刊物:《基层建设》2019年第17期
论文发表时间:2019/9/16
标签：隧道论文; 裂缝论文; 病害论文; 围岩论文; 载玻片论文; 断面论文; 混凝土论文; 《基层建设》2019年第17期论文;