柴浩

中铁二十二局集团第四工程有限公司 天津 301700

混凝土作为三相体，由骨料颗粒、水泥浆体及两者间的界面过渡带组成，在其结构中，骨料颗粒性能相对稳定，而水泥浆体和过渡带一般含有不同类型和数量的孔隙和气穴，他们不均匀分布，且会随着时间、环境、温湿度的影响而发生变化，在外荷载、变形、化学腐蚀、施工操作等因素的干扰下，会导致混凝土结构性能不稳定，从而引发各种质量问题和安全隐患。

裂缝的形成因素很复杂，且带有不可预见性，且裂缝出现后会随着时间的变化而变化，尤其在环境恶劣地区发展速度异常惊人，破坏能力不可小觑，如若不引起足够重视，并加以处理，将直接影响建筑物的使用寿命，从而对人民财产和生命安全造成威胁。

1 概述

1.1 工程概况

神朔铁路是我国“八五”计划重点建设项目之一，是我国继大秦铁路之后的第二条西煤东运的大通道。霍家梁隧道位于山西省保德县境内，隧道全长4719m，为双线隧道，起讫里程K102+012～K106+731，该隧道1992年3月开工建设，1995年3月竣工。

霍家梁隧道洞身大部分在二叠系泥岩和砂岩互层中，阶地主要为黄土质砂土、黄土质砂黏土和卵石土，裂隙水发育。二叠系上统泥岩、砂岩互层为霍家梁山体的基本地层，岩体呈单斜构造，泥岩属膨胀岩，质弱且易风化，风化后呈碎块或碎屑状[1]。

该隧道洞内以Ⅳ级围岩为主，进、出口为Ⅴ级围岩。

1.2 病害特征

该隧道病害主要表现为：拱墙及基底裂缝、衬砌渗水、滴水、水沟裂缝等。

依据《铁路运营隧道衬砌安全等级评定暂行规定》（铁运函【2004】-174号），综合霍家梁隧道检查和检测结果，对其土建结构技术状况和使用功能评价，隧道评定分类为A1。

经无损检测后，隧道主要病害情况为：

1.2.1 衬砌裂缝

隧道钢筋混凝土衬砌段共134条裂缝，其中纵向裂缝82条，环状裂缝33条，斜向裂缝19条，裂缝均伴有泌出物封闭裂缝。

1.2.2 衬砌渗水

隧道衬砌在施工缝处局部存在渗水现象，两侧拱腰和拱顶处存在大面积渗水现象。

1.3 病害原因分析

隧道施工时建筑标准低，隧道施工采用的先拱后墙，最后施工仰拱的施工方法，是造成病害原因之一。

衬砌背后露空：部分衬砌背后回填不密实、存在空洞、脱空现象，致使结构受力不均，在列车震动影响下，衬砌局部受力开裂。

变形缝、施工缝防排水措施不到位，使得基岩裂隙水从缝隙里渗出，加剧裂缝形成，且裂隙水冻胀造成衬砌及防排水设施破坏[2]。

2 处理方案

2.1 裂缝处理

根据多方案对比，考虑到铁路正常营运对施工的影响程度，隧道利用“垂直天窗”施工，本着便于组织、施工高效、质量可靠等原则，本工程采用“壁可法”施工工艺，对混凝土结构裂缝进行修补。

2.2 渗、漏水处理

寒冷地区隧道渗、漏水地段采用以堵为主，堵排结合的原则。

本文主要围绕壁可注入法修补裂缝展开，对其它病害的整治不再一一赘述。

3 壁可法的原理及与传统方法的对比

3.1 壁可法原理

用密封胶将裂缝表面封闭，使其内部空间只能通过预先安装的注入坐与外界相通，然后通过具有恒定压力的橡胶管注入器，把低粘度树脂胶缓慢均匀的压注至裂缝中，同时，恒定压力可以有效防止裂缝中积存的空气产生气阻，从而确保修补质量。

3.2 与传统方法对比

传统方式：高压、快速、瞬间压力高；注入器手动或橡皮筋加压，压力控制不稳定；注入胶渗透力弱，有收缩，粘结力小；注浆方式为逐个注浆，一个注浆孔注浆，另一个注浆孔出浆即为注满；浆液在裂缝中呈线性扩散，由于裂缝内部有空气，存在气阻，浆液无法向裂缝深处流动，因此注浆不饱满；注浆效果只能起封闭作用[3]。

壁可法：低压、慢速、持续压力且稳定；专用注入器依靠本身膨胀收缩产生的压力注浆，操作简单；注入胶粘度很低，渗透性强，固化后无收缩，有对结构补强的作用；所有注浆孔同时注浆，注入器内始终有残留的少量胶液，确保胶液压力稳定且维持到固化；胶液注入后呈扇形扩散，只进不出，稳定持压将裂缝空气挤入混凝土毛细孔中，有效避免气阻，因此浆液可到达0.02mm微细裂缝的末端，达到浆液充满全部裂缝的目的；注浆完成后，胶液除了对裂缝有封闭作用外，固化后的胶液强度超过了混凝土原有强度，对混凝土有补强作用。

综上所述，与传统方法相比，壁可法具有高效的裂缝修补能力，它施工简单、质量可靠，功效显著高于传统方法，在裂缝修补领域值得推广。

4 壁可法工艺流程

4.1 表面处理

根据裂缝走向和混凝土表面情况，采用钢丝刷、抹布、钢钎、锤子、丙酮等工具，清理裂缝两侧5cm、8～10cm范围的混凝土表面，保证清理后的混凝土表面坚实，无疏松混凝土块和砂粒，且无油污、浮尘，裂缝应干燥，达到该条件后，进入下一步工序操作[4]。

4.2 粘接注入座

将#101树脂粘接剂（干燥裂缝封口胶）（潮湿、渗水处使用WB-SEAL封口胶）按规定配比在托灰板上使用抹刀反复搅拌，搅拌至颜色呈现均匀的灰色后，每边以8mm宽、5mm厚的方式将胶刮在注入座底面四边，将注入孔对正裂缝中心，稍加力按压，使胶布满座子底面并从四个小孔中挤出，注意注入孔不要被胶塞，粘好后不要再移动注入座（图1）。

图1 注入座封底

由于注入座在注胶时承受压力，要对其进行加固，方法为一手按住注入座的顶端，防止其移位，另一只手用抹刀取胶将底板的各边包覆，抹成缓坡，抹胶部分内侧应盖住4个小孔，外侧扩展至直径8-10cm的圆形范围，抹胶连续无断层，完成以后，注入座的蓝色底边应完全被遮盖（图2）。注入座根据裂缝情况每30-35cm间隔布置一个。

图2 注入座外侧包覆

4.3 密封裂缝、养生

用抹刀刮抹封口胶,沿裂缝走向封闭5cm宽的范围，厚度3mm左右，细微龟裂比较多的部位，应抹至8-10cm宽，为防止出现卷边，应按压胶的边缘，以确保封闭严密。密封完成后，让封口胶自然凝固硬化，固化阶段要注意防水。

4.4 注入胶灌注

注入器有BL型和DD型两种，根据裂缝情况，选择不同的注入器进行操作。

BL注入器一般适用于需要补充胶液且方便操作的地方，先将注入器与注入座相连后，在进行灌注胶灌注（图3）。

图3 BL注入器

DD注入器则适用于无需二次添加以及高空等不方便作业的地方，先将灌注胶灌注在注入器内，在将注入器与注入座相连（图4）。

图4 DD注入器

注入器安装务必按照接口颜色对接，否则无法正常注胶或造成胶液逆流。壁可法注入器安装方法（图5）。

图5 BICS注入器安装方法

4.4.1 BL注入器灌注

a、将BL注入器蓝色连接端与注入座相连，卡紧卡口两扣挂钩，力度应合适，避免损坏注入座。

b、将灌注胶主剂和硬化剂按比列装入盛器中，充分搅拌均匀，检查黄油枪状态，确保活塞无翻转和变形。

c、将混合后的胶装入黄油枪，盖好盖，倒置黄油枪，打开阀门，推动活塞排出管道内的空气，直至有胶连续流出，此时连接注入器底座，开始注胶。

d、水平走向的裂缝从一端开始逐个注入，倾斜或垂直走向的裂缝要从较低一端开始向上推进。当橡胶管部分膨胀至充满塑料限制套时，停止注入，此时注入器将以0.3MPa的恒压将橡胶管内的胶液缓慢压入裂缝中。如注入器膨胀后收缩较快，应及时补灌胶液。

e、一个注入器注入完成后，先关闭阀门，再小心地脱开白色端的连接，避免蓝色端之间的连接松动，移到下一个注入器继续注入。

f、操作时两人配合，一人操作黄油枪，另一人托扶注入器和阀门，不要让注入座的颈部不正常受力。

4.4.2 DD注入器灌注

a、将装满胶的黄油枪与DD注入器连接好，直接将胶灌入注入器。

b、注入器膨胀至充满塑料限制套时，停止注入，关闭阀门。

c、依次灌入另一个，直至把整条裂缝所需的DD注入器全部灌满。

d、将注入器逐个安装到注入座上，注入器将通过自身收缩压力，开始对裂缝进行恒压注入灌注胶。

4.5 收尾工作

a、灌胶工作完成后，用丙酮和清水清洗工器具，晾干后组装以备下次使用。

b、灌入的胶液根据气温情况稳步固化（10～24h），气温越高，固化越快。

c、当注入器管内胶液完全固化后，可判断裂缝中的胶液亦固化完成，此时使用工具拆卸注入器和注入座，有必要时，打磨平整胶口[5]。

5 壁可法工艺特点

操作简便，无需对裂缝进行钻孔、凿槽处理。对作业人员无技术上的要求，注胶过程自动完成，节省人力注入压力恒定，不受气阻影响，能注入至裂缝最末端，使胶液完全充满整条裂缝。注入材料的凝固确认只需检查余留在注入器中的材料状态，即可对比已注入裂缝中的胶液固化情况，施工管理和工艺控制简单精确。胶液固化后不仅抗拉、抗压强度高于混凝土本身，且固化后能起到锚注作用，使胶体与周围混凝土牢固结为一体，同时裂缝被完全密封，既恢复了混凝土的结构强度，又可防止外部有害物质（雨水、酸、碱、盐等）对混凝土内部结构和钢筋的侵入腐蚀，对混凝土结构物有良好的补强、加固和保护作用[6]。配套使用的材料全面、系统、专业，具有稳定性好，耐老化、耐腐蚀，胶液粘度低，渗透性强，固化过程不收缩等特点。根据施工环境，裂缝特性、发生部位、结构要求等采用不同性能的注入材料，可在低温（-5℃对应）、水下、不同黏度、弹性等要求的前提下配合使用相应材料开展施工。

6 结语

通过对神朔铁路霍家梁隧道的病害整治，针对不同的裂缝情况，采用壁可法施工工艺，有效处理了由各种不利因素引起的质量问题，该工法的应用极大提高了营业线天窗点隧道裂缝整治施工的效率，完工后对修补质量进行检验，结果表明，隧道裂缝得到了有效修复，修复后的混凝土各项性能得到极大的提高，达到预期效果，为线路的稳定运营提供了有力的保障。该技术的应用为营运中铁路隧道裂缝的处理和同类型工程的整治提供了参考和借鉴。