如何对隧道进行加固
信息摘要:在隧道结构工程的加固中,常用的方法有注浆法、预埋拱(轨)和钢带加固法、设置拱加固法、衬砌拱置换法等。
中国幅员辽阔,地质条件复杂。公路隧道经过的山体中有大量硫酸盐等腐蚀性矿物。随着运营时间的增加,混凝土受地下水侵蚀,产生松散结晶、强度降低、剥落等病害,导致衬砌结构承载力逐渐下降,严重影响隧道的使用功能和运营安全,须进行加固改造。
在隧道结构工程的加固中,常用的方法有注浆法、预埋拱(轨)和钢带加固法、设置拱加固法、衬砌拱置换法等。
一、灌浆方法
对于不影响结构安全的小裂缝,考虑到裂缝扩展和美观影响,需要进行封堵。根据以往经验,当裂缝宽度为0.2 ~ 1 mm时,应在裂缝表面用高强密封砂浆进行密封,防止裂缝内钢筋氧化,同时可以起到缝合作用,防止裂缝进一步发展。当裂缝宽度大于1 mm时,除封闭裂缝表面外,还应采用注射等方法在裂缝内填充环氧树脂和高强度胶粘剂。
高强砂浆密封,具有较高的刚度和强度,具有连接裂缝面、阻止裂缝扩展的作用,因此能有效密封各种裂缝;裂缝填充物主要用于阻止裂缝上下表面的移动和摩擦,从而防止裂缝发生剪切和压剪破坏。
裂缝中的填充物仅对压剪断裂和剪切断裂有效,对拉伸断裂或拉剪断裂无效。裂缝中的填充物可以充分填充,压力不宜过大,因为压力过大不利于裂缝结构的稳定。
二、预埋拱(轨)和钢筋加固方法
当隧道衬砌裂缝严重且结构仍有较强承载能力时,可采用嵌拱(轨)、钢带、挂网加喷(钢纤维)混凝土的方式进行结构加固。
埋入式拱(轨)法和钢带加固法在衬砌结构中沿周向支撑(或挖埋)钢带、钢拱或钢轨,使衬砌结构得到有效支撑。预埋拱(轨)筋可根据实际需要直接施加在衬砌外,也可通过凿槽安装在原衬砌内。具体施工方法可根据紧急程度、加固目的、建筑净空因素综合选择。
三、套拱加固法
当隧道净空允许且衬砌结构有一定承载力时,在既有衬砌外修建新拱结构,新拱结构与原结构融为一体,共同承担围岩压力,在充分利用原结构承载力的基础上确保隧道安全。
根据拱套结构施工范围的不同,可分为整体拱套和局部拱套。需要注意的是,在套拱施工前,应凿除部分或部分混凝土结构,以保证原结构与新建结构的有效连接。拱套可通过模制混凝土或喷射混凝土(钢纤维和碳纤维)来建造。在喷射混凝土中加入钢纤维和碳纤维,可以有效地增强结构的承载能力,减小拱套厚度。
四、衬砌拱更换法
当隧道原有结构已失去承载能力或结构净空不允许,采用钢带和预埋拱无法保证承载能力时,需要拆除并更换原有衬砌结构。与衬砌拱类似,衬砌更换可分为整体更换和局部结构更换。
除上述病害整治技术外,新材料、新技术、新工艺在我国公路隧道衬砌加固工程中也得到了尝试和应用,喷碳(钢)纤维混凝土网片、粘贴碳纤维复合材料、粘贴钢板等方法也在不同的公路隧道和地铁病害整治工程中得到了应用。