劉世喜 代天豪

(1.貴州省交通建設(shè)工程質(zhì)量監(jiān)督局，貴州貴陽 550008; 2.貴州大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，貴州貴陽 550025)

當(dāng)前，鐵路隧道的襯砌主要以鋼筋混凝土模為主，每一模長度一般為10 m～12 m。施工時每一模襯砌接槎的環(huán)向施工縫處也是防水處理難度較大，易于出現(xiàn)滲水的部位。對已施工的隧道出現(xiàn)滲水情況，如何采取措施進行修補也是工程技術(shù)人員面臨的難題［1-4］。環(huán)氧樹脂砂漿具有較高的粘結(jié)強度和耐久性，可用于潮濕環(huán)境下的混凝土結(jié)構(gòu)開裂的修補，具有施工方便，早期強度高的特點［5］。本文依托貴陽市域貨運鐵路某隧道的加固維修工程，把快凝堵漏劑、環(huán)氧樹脂砂漿兩種材料配合應(yīng)用在襯砌施工縫滲水整治中。

1 工程概況

該隧道為Ⅱ級貨運鐵路隧道，全長463 m，襯砌采用混凝土模筑施工，每模長度10 m，隧址地處巖溶地區(qū)，地層巖性破碎、巖溶發(fā)育。該隧道2008年建成，在建成后由于該地區(qū)連續(xù)降雨，導(dǎo)致地表水下滲，發(fā)現(xiàn)隧道多處襯砌施工縫處滲水(見圖1，圖2)，施工單位組織進行封堵處理，但效果并不理想，在雨期由于地表水滲入，襯砌施工縫處滲水情況加重，2011年建設(shè)單位決定進行二次修補整治處理。

圖1 襯砌墻面滲水

圖2 襯砌施工縫滲水

2 整治方案與材料

2.1 病害現(xiàn)狀及分析

進行二次整治處理前，對隧道進行現(xiàn)場調(diào)查發(fā)現(xiàn)，該隧道襯砌混凝土質(zhì)量整體較好，回彈強度滿足設(shè)計要求，但在襯砌施工縫接槎處施工處理不規(guī)范，普遍存在錯臺、止水帶定位不準(zhǔn)、非結(jié)構(gòu)性裂縫等情況，同時前期對施工縫處滲水的封堵處治措施不到位，未解決滲水問題，反而因封堵材料與襯砌混凝土粘結(jié)不好，存在掉塊風(fēng)險。為確保在二次修補加固時能徹底解決隧道滲水和前期封堵材料掉塊風(fēng)險，對前期處置的5道施工縫所有封堵材料進行鏟除，揭露出5道施工縫處存在環(huán)向裂縫(縫寬2 mm～6 mm)且因滲漏而需處置，其中3道裂縫為潮濕狀態(tài)并伴有點狀線流，2道裂縫為潮濕狀態(tài)。

2.2 整治方案

整治本著“節(jié)約投資，保證結(jié)構(gòu)安全，滿足基本使用功能，盡量避免擾動隧道原有結(jié)構(gòu)”的原則，采取補救措施，保證隧道實體質(zhì)量滿足結(jié)構(gòu)基本功能要求。

針對本項目實際，提出整治方案為:1)盡量不破壞原有防排水體系，采取堵排結(jié)合，在襯砌環(huán)向鑿槽埋管，形成引流通道，將水引排至側(cè)溝;2)采用快凝堵漏劑堵漏封閉，使水歸槽，最后用環(huán)氧樹脂砂漿完成溝槽的嵌補。

實施本整治方案應(yīng)滿足的要求為:1)本項目為既有線，須工務(wù)段提供線路安全防護配合和工務(wù)作業(yè)車，嚴(yán)格卡控作業(yè)時間，確保施工時段安全，工務(wù)作業(yè)車用作隧道拱頂及邊墻高處施工作業(yè)平臺;2)溝槽嵌補用環(huán)氧樹脂砂漿要求快凝和快速生成強度，一天時間的強度及抗?jié)B等級要滿足原襯砌混凝土C30P8技術(shù)指標(biāo)要求，嚴(yán)格按照GB 50550—2010建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范中的附錄E進行測試，抗拉強度要達到1.5 MPa以上。

2.3 材料的選擇及配合比確定

經(jīng)試驗比選，本工程選擇使用天津紅巖化學(xué)試劑廠快凝堵漏劑，該產(chǎn)品是一種新型堵漏材料，具有凝結(jié)時間快，高粘結(jié)，強度發(fā)展快，迅速止水的特點。經(jīng)試驗，將快凝堵漏劑與清水按一定比例調(diào)和成膠泥，作為堵漏封閉材料，為環(huán)氧樹脂砂漿嵌補溝槽提供干燥環(huán)境。

環(huán)氧樹脂砂漿主要由環(huán)氧樹脂、固化劑作為膠結(jié)材料摻入石英砂、水泥等填料，必要時摻入稀釋劑、增韌劑等助劑組成的多相復(fù)合材料，它具有固化之前易于成型，固化后高強度、高粘結(jié)力、防水等優(yōu)良性能，適用于混凝土結(jié)構(gòu)修補、加固、錨固等施工。環(huán)氧樹脂砂漿用于本修補整治工程時，為增強其與原混凝土基面的粘結(jié)力，先在混凝土基面上涂刷環(huán)氧樹脂界面膠，固化前及時施作環(huán)氧樹脂砂漿進行修補。

環(huán)氧樹脂材料選用濟南天茂樹脂化工公司生產(chǎn)的E44環(huán)氧樹脂、天津紅巖化學(xué)試劑廠生產(chǎn)的改性乙二胺等。經(jīng)試驗比選確定用于施工的環(huán)氧樹脂砂漿、界面膠配比及主要性能見表1。

表1 材料配比性能表

3 施工技術(shù)與效果

3.1 施工方法

隧道滲水施工縫整治時，由于為既有線施工，施工只能在天窗內(nèi)進行，同時需修補整治部位為環(huán)向，作業(yè)高度和條件差別較大，對隧道環(huán)向滲水施工縫分兩部分施工，先利用工務(wù)作業(yè)車作為施工作業(yè)平臺進行拱部及邊墻高處施工，后進行邊墻的修補整治。其施工順序為:

1)破損處的鏟除及開鑿溝槽。首先對鼓包破損、滲水、濕斑的襯砌部位和松散、與墻面結(jié)合不密貼的抹灰面用小錘或鏟刀輕輕敲鏟除，達到周邊堅實，沿裂縫劃分出需鑿除部分的邊界。在邊界處鑿出U形溝槽，溝槽面呈鏟口形狀，如圖3所示，要求鏟口外口小內(nèi)口大，成60°～75°銳角形，棱角整齊，成型溝槽大面平整，用鋼絲刷處理松動碎塊，并用清水沖洗，以利于植筋、掛網(wǎng)和嵌補環(huán)氧樹脂砂漿與原混凝土的結(jié)合。

圖3 溝槽剖面形狀圖（一）

2)植入引流管。沿U形溝槽埋入40 mm～80 mm剖開的半圓形薄壁PVC管。PVC管用射釘固定(射釘布置間距為10 cm～20 cm)。

3)填塞快凝堵漏膠泥。經(jīng)試驗將TS-10快凝堵漏劑與清水按質(zhì)量比3∶1調(diào)和成膠泥，作為堵漏止水封閉材料，讓水歸槽，同時用于半圓排水管與U型溝槽之間間隙的填塞找平，為環(huán)氧樹脂砂漿嵌補溝槽提供干燥環(huán)境，填塞找平時應(yīng)留足用于環(huán)氧樹脂砂漿嵌補的30 mm～40 mm空間，如圖4所示。

圖4 溝槽剖面形狀圖（二）

4)植筋掛網(wǎng)。用射釘配合綁扎絲固定鋼絲網(wǎng)片(射釘布置間距為10 cm～20 cm)，網(wǎng)片孔徑間距為5 cm×5 cm，網(wǎng)片寬窄長短均為現(xiàn)場裁剪，以適應(yīng)現(xiàn)場所需。對拱頂及開槽寬度較大的區(qū)域用電動錘鉆孔，用植筋膠錨入10mm的L型螺紋鋼筋固定鋼絲網(wǎng)片。

5)環(huán)氧樹脂砂漿修補。在溝槽混凝土基層已處理干燥后，在其混凝土基面上涂刷環(huán)氧樹脂界面膠，固化前及時用環(huán)氧樹脂砂漿修補，進行溝槽填塞。

6)防水涂刷及修飾。用與混凝土顏色相近的防水涂料進行修補面的涂刷和修飾。

3.2 技術(shù)措施

1)從開鑿溝槽、植引流管，到最后的修補各施工環(huán)節(jié)提前進行現(xiàn)場可操作性試驗和作業(yè)時間的卡控，砂漿配合比現(xiàn)場進行試拌并效果驗證，經(jīng)驗證后全面實施。

2)拌制環(huán)氧樹脂砂漿的材料需檢測合格，嚴(yán)格按選定配比進行材料稱量，特別是對硬化時間、強度影響大的材料如環(huán)氧樹脂、固化劑等材料要精確稱量。環(huán)氧樹脂砂漿為現(xiàn)拌現(xiàn)用，其拌合過程為:環(huán)氧樹脂在40℃ ～50℃左右水浴加熱攪拌，進行結(jié)晶軟化，常溫環(huán)境依次加入稀釋劑、固化劑、填料(當(dāng)填料為水泥和中砂時，兩者可提前按摻配比例混合)攪拌均勻后使用;嚴(yán)格控制使用時間，從加入固化劑開始起算，最長不得超過30 min。

3)施工過程制定工藝流程控制表，上下道工序執(zhí)行互檢交接，安排技術(shù)人員進行質(zhì)量檢查，確保每道工序施工質(zhì)量。

4)整治施工遵循《鐵路工務(wù)安全規(guī)則》《鐵路橋梁隧道建筑物大修維修規(guī)則》文件規(guī)定，按既有線施工要求管理施工過程，加強施工中的安全防護，嚴(yán)格按計劃分部位、分工序進行作業(yè)施工，不得隨意增加作業(yè)區(qū)，無序施工，控制作業(yè)時間。

3.3 隧道整治效果

對施工過程中的環(huán)氧樹脂砂漿取樣制作力學(xué)及抗?jié)B試件，按DL/T 5193—2004環(huán)氧樹脂砂漿技術(shù)規(guī)程、GB 50550—2010建筑結(jié)構(gòu)加固工程施工質(zhì)量驗收規(guī)范進行抗壓、抗拉強度性能指標(biāo)檢測，經(jīng)檢測及數(shù)據(jù)統(tǒng)計，環(huán)氧樹脂砂漿試件抗壓強度1 d強度值為38.4 MPa，28 d 強度值為 68.6 MPa?？估瓘姸?1 d 強度值為1.71 MPa，28 d 強度值為 3.17 MPa，見圖 5。砂漿抗?jié)B性試驗按GB/T 50082—2009普通混凝土長期性能和耐久性能試驗方法標(biāo)準(zhǔn)進行測試，抗?jié)B等級大于P10。經(jīng)檢測，力學(xué)及抗?jié)B性能各項指標(biāo)滿足設(shè)計及施工要求。

該隧道經(jīng)修補整治完成1年(即1個雨期)后，對所有整治部位檢查，未見修補部位開裂、松散、滲水，預(yù)留用于觀察的未修飾處(見圖6)，修補材料也與原襯砌結(jié)構(gòu)粘結(jié)密貼，無滲漏水等病害情況，達到預(yù)期整治效果。

圖5 抗拉試件斷裂圖

圖6 修補部位（未修飾）1年后狀況

4 結(jié)語

在本隧道的裂縫及滲水修補整治工程中，采取堵排結(jié)合，利用埋設(shè)引流管和快凝堵漏劑+環(huán)氧樹脂砂漿組合的施工方法，發(fā)揮快凝堵漏劑快速止水作用，為溝槽嵌補提供干燥環(huán)境，利用環(huán)氧樹脂砂漿強度高和粘結(jié)力強，防水性能優(yōu)越的性能完成結(jié)構(gòu)修補，有效解決了常規(guī)方法堵塞、破壞隧道原有防排水體系、防滲堵漏效果差、修補材料與原結(jié)構(gòu)粘結(jié)力差等問題。

該方法通過工程實踐證明，具有易于施工和質(zhì)量控制，不破壞原有防排水體系，修補后結(jié)構(gòu)整體性好的特點，為同類型病害隧道的修補整治提供了一種可供參考借鑒的施工方法。