既有隧道維修加固施工技術

莊石云

(中國建筑材料工業地質勘查中心湖南總隊, 湖南株洲市 412011)

既有隧道維修加固施工技術

莊石云

(中國建筑材料工業地質勘查中心湖南總隊, 湖南株洲市 412011)

公路隧道經過相當一段時間的營運后,由于圍巖的風化、硐內設施的老化等,一般7～10年需要整修一次。通過對清連一級公路焦沖隧道之不同圍巖特征、原始地應力、襯砌情況進行現場勘測、調查、試驗,針對隧道不同病害形式分別采取符合實際的維修加固方法,節約成本341萬元,取得了較好的維修效果。

公路隧道;維修加固;施工技術

廣東清連一級公路為G107國道線上的重要路段,全線地形地貌復雜,施工難度大,技術要求高。全線共5座隧道,單硐里程11.15km,1997年建成通車,經過多年使用,5座隧道均出現了不同程度的破損、輪廓變形、襯砌強度降低、襯砌厚度不足、滲漏水等病害,需要進行整治。焦沖隧道是需要整治的隧道之一,它為分離式長隧道,單硐隧道凈寬11.25 m,隧道的平面線型為直線,左右線縱坡為-1.34%。分左右硐,左硐全長2405m,右硐全長2355m。

1 隧道整治方案

隧道圍巖為青色鈣泥質粉砂巖,局部巖體較破碎,據資料:由于隧道穿越多處斷層破碎帶等地質構造復雜地段,掘進過程中,多次發生崩塌、冒落等事故,隧道進出口覆蓋層為2～3m厚的崩塌碎石和殘積土層,左右硐邊界距離約40m。

由于該隧道的整治工作程序繁多,施工瑣碎,需要對其進行分序施工。

主要整治措施有:隧道滲漏水處理、隧道襯砌后空硐注漿處理、隧道縱向或斜向貫通裂縫加固處理、裂縫注漿、隧道基礎加固處理、隧道圍巖加固注漿、隧道襯砌補強加固、人行橫硐掘進等8項分項工程。

2 維修施工技術

2.1 施工程序

首先辦理好各種手續,協調好各種關系,先開放右硐,全封閉左硐,對左硐進行整治;左硐完工后,開放左硐,全封閉右硐,對右硐進行整治。整治施工工序如下:

測量放線定位→工作臺、水電到位→隧道滲漏水處理→隧道襯砌后空硐注漿處理→隧道舊瓷磚拆除→隧道圍巖加固注漿→隧道拱頂、腰拱清洗→裂縫注漿→隧道縱向或斜向貫通裂縫加固處理→隧道襯砌補強治理→人行橫硐掘進→隧道基礎加固處理→路面整治→隧道拱頂、腰拱防水、裝飾→電纜溝水溝整治。

2.2 隧道維修加固施工技術

2.2.1 隧道防治水技術

對隧道施工縫、環向或斜向變形裂縫等滲漏水縫采用環向開槽、清污除垢,半管引水致排水溝、槽內密封防水方法處理;點狀滲漏水采用深擴漏水源,找源堵水或深挖漏水源埋管引水致排水溝。具體做法如下:先仔細觀察裂縫漏水情況,并對裂縫定性,確定處理類型后,清表、除污垢,使用鑿子、風鎬沿漏水裂縫開一個寬6cm、深5cm的槽,直至電纜溝底部,將Φ50mm的半管嵌入槽中,用堵漏劑填實半管周圍,以免漏水,再涂抹膨脹膠、堵漏劑各1mm,接著用表面高效防水劑涂塞滿槽,最后兩邊各涂刷15 cm,厚度1～2mm。

對于無滲水的不規則裂縫,采用沿裂縫開“V”型槽,充填、涂刷高效防水劑等方法處理。兩硐共完成滲漏水縫引水9985.4m,滲漏水點引堵水57工點。

注意事項:鑿槽深度、平整度、排水管埋設是否堵塞、防水材料涂刷情況及防滲效果等。

2.2.2 隧道襯砌后空硐注漿

鉆孔注漿,采用回填注漿法,注漿材料為水泥砂漿、水泥漿。具體做法:隧道襯砌后空硐、脫空或襯砌存在的離析現象采用鉆孔回填注漿法,垂直拱頂及兩腰各鉆1排共3排,拱頂排為主注漿孔,腰排為觀察孔及補充注漿孔,孔徑為Φ25mm,孔深以穿透壁厚0.5m終孔,縱向孔距3m×3m;注漿材料為32.5MPa級普通硅酸鹽水泥及粉細砂,即水泥砂漿或純水泥漿;配合比:水泥砂漿為水泥∶砂=1∶0.5,w/c=0.8～1.0;純水泥漿為w/c=0.5～0.8;注漿壓力為0.3～0.5MPa,直至注滿接頂。兩硐共完成回填注漿3665.8m3。

注意事項:漿液配比、注漿壓力、充填效果、鉆芯檢查結果、注漿過程中的安全保障措施等。

2.2.3 隧道縱向或斜向貫通裂縫加固

對裂縫寬度δ=0.5～2.0mm的裂縫,采用沿裂縫布置錨桿加固,即先開錨桿墊板槽(300mm×300mm×80mm),再在槽內鉆孔、插入中空錨桿、注漿、鎖錨、用高效防水劑找平墊板槽;對寬度δ≥2.0 mm的裂縫,采用環向鋼拱架加固,鋼拱架用H150型鋼制作。施工時,先開槽、放置鋼拱架、高效防水劑填槽、找平,表面用高效防水劑涂刷,兩邊各涂刷30cm寬,厚度1～2mm。兩硐共完成中空錨桿685根,H150型鋼加固255榀。

注意事項:施工時,嚴格要求混凝土鑿毛,鋼拱架連接、焊接和襯砌的貼密質量,噴射混凝土的配合比和強度,鋼筋的間距、長度、直徑、焊接工藝,噴層厚度、平整度等。

2.2.4 裂縫注漿

具體做法如下:對寬度δ≤0.15mm的裂縫,穩定且不漏水的裂縫,不處理;對裂縫寬度δ=0.15～2.0mm的裂縫,采用E205或E2800環氧樹脂無損傷嵌補。施工時,用砂輪整平、密封膏涂刷裂縫表面,按間距20cm用HS密封膏粘合基座,注漿壓力為0.5MPa,自下而上注漿;對寬度δ=2.0～5.0 mm的裂縫,采用嵌槽封閉裂縫,無水時注入E205環氧樹脂,有水時注入氰凝等加固,即沿裂縫開槽、鉆孔埋注漿管、封槽并注漿,注漿壓力不大于0.5 MPa。兩硐共完成環氧樹脂無損傷嵌補2568.7m,嵌槽封閉注漿885m。

2.2.5 隧道基礎加固處理

二次襯砌邊墻基礎承載力較低或邊墻基礎有沉降的區段,采用打孔、埋管注漿加固,注漿孔分2排,先施工襯砌1排,后施工路面一排,采用2次序加密施工,縱向長度10～15m為一次序段。注漿采用Φ50mm的小導管,孔深3～5m,孔間距為2m,注漿材料為32.5MPa級普通硅酸鹽水泥純水泥漿;配合比:w/c=0.5～0.8;注漿壓力0.5～1.2MPa。兩硐共完成隧道基礎加固188.7m,打管注漿1366.5m。

注意事項:導管間距、直徑、深度、漿液配比及注漿壓力等。

2.2.6 隧道圍巖加固注漿

隧道原掘進過程中的圍巖破碎地段,目前表現為隧道二次襯砌漏水密集地段,對圍巖進行加固注漿:全斷面均勻布孔,網孔距1.5m×(1～1.5)m,孔深3～5m,注漿采用Φ20mm小導管,注漿材料為32.5MPa普通硅酸鹽水泥,水泥漿配比為w/c=1∶1～0.8∶1,注漿壓力為0.6～1.0MPa。兩硐共完成隧道圍巖加固注漿3處段,計1311m2。

2.2.7 隧道襯砌補強

襯砌厚度、強度不足或裂縫密集時,采用噴錨網加固。具體做法是:打毛混凝土表面、打孔、裝中空錨桿、注漿、鎖錨、施工鋼筋錨釘、掛網、焊接、噴射混凝土、高效防水劑找平。兩硐共完成隧道襯砌補強11處,887.5m2。

注意事項:錨桿長度、注漿飽滿度、錨頭處理及找平。

2.2.8 人行橫硐掘進

車行橫硐之間增加人行橫硐,共2條,每條長40m,共80m,成型后的斷面寬高尺寸為2.2m×3.2m。具體做法是:風鎬開硐成型、小藥量控制爆破,出渣后噴錨網支護,一襯、混凝土二襯,最后裝飾亮化。

3 結 語

焦沖隧道總長4760m,其維修、提質改造工程原預計投資2800萬元,在施工過程中,根據現場實際情況進行動態設計、不斷優化維修施工方案,實際施工耗時13個月,耗資2459萬元,節約了大量資金,為同類型隧道維修加固提供了可借鑒的經驗。

[1]JTGH12-2003.公路隧道養護技術規范[S].

[2]何 川,佘 健.高速公路隧道維修與加固[M].北京:人民交出版社,2006.

2009-11-30)

莊石云(1968-),男,湖南桃江人,高級工程師,主要從事巖土工程的勘察、設計、施工管理,擅長巖土勘察和地基處理。