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中铁隧道集团四处有限公司 南宁 530000
摘要：针对某高速公路隧道通车运营后，水泥混凝土路面出现开裂、板角断裂、板底脱空、错台等病害。本文以该隧道水泥混凝土路面裂缝处治施工为背景，详细介绍了以注浆充填固结基底为主，加铺沥青混凝土的水泥混凝土路面裂缝处治施工技术，对类似工程有一定的参考价值。
关键词：隧道；路面；裂缝；处治；技术
1 前言
水泥混凝土路面作为一种高级路面，因其刚度大、强度高、经久耐用等特点，在高速公路特长隧道路面中得到广泛应用。因施工及设计缺陷引起路面开裂等病害，对路面结构性能和行车舒适、安全性影响较大。在封道施工时间有限，如何保证病害处治质量和快速处治是施工的重点和难点。
2 工程简介
某高速公路特长隧道通车运营约3年后，其水泥混凝土路面出现开裂、板角断裂、板底脱空等病害，需进行病害处治。原路面结构层为：26㎝水泥混凝土面层+（12～24）㎝C20水泥混凝土基层+8㎝C15无砂混凝土；下部为C15片石混凝土仰拱回填及仰拱。
3 现场病害调查及原因分析
进场处治前对病害进行全面调查。采用落锤式弯沉仪对路面逐板进行弯沉检测，以检测接缝传荷能力和脱空情况，选择有代表性病害进行钻芯取样及室内试验分析。
3.1现场病害调查
⑴经现场调查病害主要表现为纵向裂缝、破碎板、板角断裂、错台（详见图1、图2），以纵向裂缝为主，多位于纵向接缝0.5～2m处。主车道的严重程度高于超车道；超车道的断板率高于主车道。
图1纵向裂缝 图2破碎板
⑵经钻芯取样及芯样试验分析，面板平均厚度及单点混凝土强度均满足设计要求，但单点厚度值偏差较大；局部段落仰拱回填层不密实。
⑶经接缝传荷能力检测，全路段接缝传荷能力良好。
⑷经板中弯沉检测结果显示弯沉值偏大。经病害与板中弯沉值相关分析表明：板中弯沉值相对偏大的路段，病害一般较为严重，具有一定的相关性。
⑸经全线隧道衬砌结构调查表明，衬砌结构无损坏迹象。
3.2原因分析
⑴从隧道衬砌结构无损坏迹象表明，该路面病害不是衬砌结构损坏诱发所致。
⑵局部段落仰拱回填层不密实，在车辆动荷载的反复作用下发生变形蠕变，导致路面结构层产生不均匀沉降，引起板底脱空、错台及产生裂缝；面板厚度不均且偏差较大，影响路面结构的应力分布和使用寿命，加剧了病害的发展。
⑶路面拉杆设置不规范，在混凝土伸缩和传力过程中形成裂缝破坏，造成板角断裂及错台现象。
⑷纵向接缝位于中心排水管上部，结构层相对薄弱，受行车荷载及温度应力的双重作用下，部分裂缝逐渐增长、变深，造成中心水管处纵向裂缝突出。
4 方案比选及处治方案
以确保处治质量，不留质量隐患为原则；对于少数目前没有病害或较轻的相邻板，同病害板一并处治，做到处治过程中不留孤板。
4.1方案比选
表1 方案组合及对比表
编号 方案组合 方案说明 费用
（万元）
F1 病害挖除修复 根据原路面病害类型及严重程度进行相应的挖除修复 325.4
F2 F2-1 病害挖除修复+沥青层罩面 病害挖除修复+6㎝改性沥青砼AC-20C+4㎝改性沥青砼
AC-13C。 756.5
F2-2 病害挖除修复+应力吸收层+沥青层罩面 病害挖除修复+SBS改性沥青同步碎石封层+6㎝改性沥青
砼AC-20C+4㎝改性沥青砼AC-13C 790.1
F3 病害注浆/挖除修复+应力吸收层+沥青层罩面 病害较轻/较重：注浆/挖除或更换病害面板；加铺SBS改
性沥青同步碎石封层+6㎝改性沥青砼AC-20C+4㎝改性
沥青AC-13C 519.9
注：F2、F3方案含全部路面加铺罩面等费用。
根据工期及经济比较分析，F1方案对病害路面采取全部挖除新建，其工作量大、施工周期长、成本高，经济及社会效益差；相对沥青路面，其平整度和抗滑性能差、噪音大，影响路面的行车舒适和安全，且后续维修养护难度大。F2方案相对F3方案造价较高、工期较长；但加铺沥青层后，减小了水泥混凝土面板上的压应力和面板的荷载作用，可以弥补原水泥混凝土路面较薄弱部位。相对来说，F3经济合理，且工期较短。
4.2处治方案
病害采取以注浆充填固结为主，处治深度为处治至仰拱上部的回填层；面板破坏及错台较严重的结合病害程度进行挖除仰拱回填层重新施工或更换面板。
⑴裂缝≤1㎝或板底脱空、错台较小、板角断裂、破碎板较轻：采取注浆加固基底及脱空部分后，对裂缝（<3㎜）采取聚氨酯填充料灌缝和裂缝（3～10㎜）采取沥青灌缝封堵后铺贴防裂卷材。
⑵错台或裂缝宽>1㎝；单板破碎成3块及以上的破碎板：先挖除面板，观测其下承层完整性，没有破碎松散则对其下承层注浆加固，否则继续挖除下承层并修复。
5 注浆加固基底试验段的实施
在规模性处治施工前选择有代表性的100m进行试验段施工，以确定采取注浆加固处治基底不密实层及板底脱空的方案是否可行；并总结出最佳施工参数，以指导施工。
5.1准备工作
施工前对试验段面板进行弯沉检测；采用地质雷达对排水系统进行检测定位，钻孔时避开原排水系统；做好隧道全线加铺前的净空检测。
5.2试验段施工
⑴钻孔孔位按3～3.5㎡/根成梅花型布置，钻孔深度以嵌入仰拱5～10㎝为宜。
⑵钻孔后采用高压风及时清除孔内石渣及孔壁淤塞物。
⑶安装φ80㎜注浆钢管，钻8㎜溢浆孔，间距10㎝，尾部30cm不钻溢浆孔。用纯水泥浆密封注浆管与原混凝土接触面，厚度不小于10㎝。
⑷按照水灰比0.5：1，掺加1.2%聚羧酸减水剂和6%膨胀剂配制浆液。
⑸注浆压力0.4～0.8MPa，为防止浆液填充排水系统，靠近排水管沟处适当降低注浆压力。
⑹注浆时加强排水系统的观察和保护。若被堵塞，切割沟槽按照原设计进行重新安设。
6 效果检测及对比分析
摘要：针对某高速公路隧道通车运营后，水泥混凝土路面出现开裂、板角断裂、板底脱空、错台等病害。本文以该隧道水泥混凝土路面裂缝处治施工为背景，详细介绍了以注浆充填固结基底为主，加铺沥青混凝土的水泥混凝土路面裂缝处治施工技术，对类似工程有一定的参考价值。
关键词：隧道；路面；裂缝；处治；技术
1 前言
水泥混凝土路面作为一种高级路面，因其刚度大、强度高、经久耐用等特点，在高速公路特长隧道路面中得到广泛应用。因施工及设计缺陷引起路面开裂等病害，对路面结构性能和行车舒适、安全性影响较大。在封道施工时间有限，如何保证病害处治质量和快速处治是施工的重点和难点。
2 工程简介
某高速公路特长隧道通车运营约3年后，其水泥混凝土路面出现开裂、板角断裂、板底脱空等病害，需进行病害处治。原路面结构层为：26㎝水泥混凝土面层+（12～24）㎝C20水泥混凝土基层+8㎝C15无砂混凝土；下部为C15片石混凝土仰拱回填及仰拱。
3 现场病害调查及原因分析
进场处治前对病害进行全面调查。采用落锤式弯沉仪对路面逐板进行弯沉检测，以检测接缝传荷能力和脱空情况，选择有代表性病害进行钻芯取样及室内试验分析。
3.1现场病害调查
⑴经现场调查病害主要表现为纵向裂缝、破碎板、板角断裂、错台（详见图1、图2），以纵向裂缝为主，多位于纵向接缝0.5～2m处。主车道的严重程度高于超车道；超车道的断板率高于主车道。
图1纵向裂缝 图2破碎板
⑵经钻芯取样及芯样试验分析，面板平均厚度及单点混凝土强度均满足设计要求，但单点厚度值偏差较大；局部段落仰拱回填层不密实。
⑶经接缝传荷能力检测，全路段接缝传荷能力良好。
⑷经板中弯沉检测结果显示弯沉值偏大。经病害与板中弯沉值相关分析表明：板中弯沉值相对偏大的路段，病害一般较为严重，具有一定的相关性。
⑸经全线隧道衬砌结构调查表明，衬砌结构无损坏迹象。
3.2原因分析
⑴从隧道衬砌结构无损坏迹象表明，该路面病害不是衬砌结构损坏诱发所致。
⑵局部段落仰拱回填层不密实，在车辆动荷载的反复作用下发生变形蠕变，导致路面结构层产生不均匀沉降，引起板底脱空、错台及产生裂缝；面板厚度不均且偏差较大，影响路面结构的应力分布和使用寿命，加剧了病害的发展。
⑶路面拉杆设置不规范，在混凝土伸缩和传力过程中形成裂缝破坏，造成板角断裂及错台现象。
⑷纵向接缝位于中心排水管上部，结构层相对薄弱，受行车荷载及温度应力的双重作用下，部分裂缝逐渐增长、变深，造成中心水管处纵向裂缝突出。
4 方案比选及处治方案
以确保处治质量，不留质量隐患为原则；对于少数目前没有病害或较轻的相邻板，同病害板一并处治，做到处治过程中不留孤板。
4.1方案比选
表1 方案组合及对比表
编号 方案组合 方案说明 费用
（万元）
F1 病害挖除修复 根据原路面病害类型及严重程度进行相应的挖除修复 325.4
F2 F2-1 病害挖除修复+沥青层罩面 病害挖除修复+6㎝改性沥青砼AC-20C+4㎝改性沥青砼
AC-13C。 756.5
F2-2 病害挖除修复+应力吸收层+沥青层罩面 病害挖除修复+SBS改性沥青同步碎石封层+6㎝改性沥青
砼AC-20C+4㎝改性沥青砼AC-13C 790.1
F3 病害注浆/挖除修复+应力吸收层+沥青层罩面 病害较轻/较重：注浆/挖除或更换病害面板；加铺SBS改
性沥青同步碎石封层+6㎝改性沥青砼AC-20C+4㎝改性
沥青AC-13C 519.9
注：F2、F3方案含全部路面加铺罩面等费用。
根据工期及经济比较分析，F1方案对病害路面采取全部挖除新建，其工作量大、施工周期长、成本高，经济及社会效益差；相对沥青路面，其平整度和抗滑性能差、噪音大，影响路面的行车舒适和安全，且后续维修养护难度大。F2方案相对F3方案造价较高、工期较长；但加铺沥青层后，减小了水泥混凝土面板上的压应力和面板的荷载作用，可以弥补原水泥混凝土路面较薄弱部位。相对来说，F3经济合理，且工期较短。
4.2处治方案
病害采取以注浆充填固结为主，处治深度为处治至仰拱上部的回填层；面板破坏及错台较严重的结合病害程度进行挖除仰拱回填层重新施工或更换面板。
⑴裂缝≤1㎝或板底脱空、错台较小、板角断裂、破碎板较轻：采取注浆加固基底及脱空部分后，对裂缝（<3㎜）采取聚氨酯填充料灌缝和裂缝（3～10㎜）采取沥青灌缝封堵后铺贴防裂卷材。
⑵错台或裂缝宽>1㎝；单板破碎成3块及以上的破碎板：先挖除面板，观测其下承层完整性，没有破碎松散则对其下承层注浆加固，否则继续挖除下承层并修复。
5 注浆加固基底试验段的实施
在规模性处治施工前选择有代表性的100m进行试验段施工，以确定采取注浆加固处治基底不密实层及板底脱空的方案是否可行；并总结出最佳施工参数，以指导施工。
5.1准备工作
施工前对试验段面板进行弯沉检测；采用地质雷达对排水系统进行检测定位，钻孔时避开原排水系统；做好隧道全线加铺前的净空检测。
5.2试验段施工
⑴钻孔孔位按3～3.5㎡/根成梅花型布置，钻孔深度以嵌入仰拱5～10㎝为宜。
⑵钻孔后采用高压风及时清除孔内石渣及孔壁淤塞物。
⑶安装φ80㎜注浆钢管，钻8㎜溢浆孔，间距10㎝，尾部30cm不钻溢浆孔。用纯水泥浆密封注浆管与原混凝土接触面，厚度不小于10㎝。
⑷按照水灰比0.5：1，掺加1.2%聚羧酸减水剂和6%膨胀剂配制浆液。
⑸注浆压力0.4～0.8MPa，为防止浆液填充排水系统，靠近排水管沟处适当降低注浆压力。
⑹注浆时加强排水系统的观察和保护。若被堵塞，切割沟槽按照原设计进行重新安设。
6 效果检测及对比分析