福州市金雞山隧道襯砌水害調查與原因分析

林嗣雄

(福州市規劃設計研究院　福建福州　350108)

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福州市金雞山隧道襯砌水害調查與原因分析

林嗣雄

(福州市規劃設計研究院福建福州350108)

隧道作為一種常見的地下結構形式，受地質條件、設計施工和運營環境的影響，在其服役壽命中后期常出現不同程度的病害，從而影響隧道內行車舒適性和安全性。本文以福州市二環路金雞山隧道襯砌結構病害檢測為背景，對其襯砌表面的水害呈現形式、水害發生部位和最大出水量進行了詳細的調查統計，分析了襯砌表面水害產生的原因，并對類似工程的水害防治提出建議。

山嶺隧道；襯砌結構；水害調查；水害防治

0　引言

我國氣候多樣、地質復雜，再加上設計、施工、運營等環節中諸多不利因素的影響，使得我國山嶺隧道在其運營期間常常出現襯砌裂損、基底下沉或底鼓、滲漏水等大量病害問題，嚴重威脅著隧道內的行車安全，大大縮短了隧道的使用壽命。因此，如何針對運營期間層出不窮的隧道病害進行科學有效的維護管理，已經越來越成為業界人士關注的熱點問題[1-3]。

金雞山隧道是福州市二環路重點工程，于1995年建成通車，為上下行分列的雙洞四車道城市道路隧道。隧道按城市主干道Ⅰ級標準設計主斷面，隧道內輪廓為單心圓曲墻斷面，洞內行車凈寬8m，凈高7.05m，依據新奧法原理設計，采用復合式襯砌。隧道穿越巖層主要為中-粗粒花崗巖，其次為后期侵入的花崗石英斑巖，時有灰綠巖穿插，隧道沿線Ⅱ級、Ⅲ級圍巖占40%，Ⅳ級、Ⅴ級圍巖占60%。同時受南方濕熱多雨氣候的影響，地下水補給較豐富。

由于地質條件、氣候條件以及設計、施工、運營過程中多種不利因素的影響，金雞山隧道在其長期運營過程中出現了以水害為主的多種不同程度病害。本文以金雞山隧道左線為例，重點調查和分析了該隧道襯砌的水害呈現形式、水害發生位置和最大出水量，進而對該隧道及其他類似工程的水害防治提出建議。

1　襯砌水害的現場調查與結果統計

1.1襯砌水害的現場調查

隧道襯砌水害調查的形式包括目視觀察和儀器測量，一般采用目視結合鋼卷尺來測量其水害發生位置和水害呈現形式，對于滲漏水顯著的地段，進一步采用計量容器測定其單位時間的滲水量。為便于觀察和測量，將隧道以中軸線為界分為左右兩個側面，左側從上到下進一步分成ZP1(拱頂中線到拱腰)、ZP2(拱腰到起拱線)和ZP3(起拱線到墻底)三個調查面；右側與左側類似地從上到下依次分成YP1、YP2和YP3三個調查面。

對金雞山隧道的水害調查表明：部分邊溝蓋板損壞或缺失，水溝內積有泥灰；襯砌表面(尤其是環向施工縫位置)存在大量的面狀濕潤和點狀滲水，且有局部黃泥帶出；現場典型的水害情形如圖1和圖2所示；對水害較嚴重的地段進行素描，如圖3所示。

1.2襯砌水害調查的結果統計

按不同圍巖級別，將金雞山隧道襯砌水害調查的結果統計如表1所示：水害沿隧道全長均有分布，且大部分都是沿環向施工縫出水；隧道滲漏水嚴重地段主要集中在Ⅳ級圍巖段，其次是Ⅱ級和Ⅲ級圍巖段。按出水點在橫斷面上位置進行統計如表2所示：左側和右側調查面分別存在出水點548個和571個，二者比例大致相等；出水點主要分布在拱頂至拱腰部位，其中ZP1調查面有292個，YP1調查面有264個，兩者共占總出水點的50%。

表1　不同圍巖級別段的水害調查結果

表2　隧道不同部位水害調查結果

進一步對各水害點的長度與位置進行詳細分析，統計得到金雞山隧道襯砌水害點長度及位置的平均值(用μ表示)和標準差(用σ表示)，詳見表3。對滲漏水顯著的水害點，還采用計量容器測定其單位時間滲漏水量，其結果也列于表3中。

表3　隧道不同圍巖級別滲透水病害檢測結果表

注：水害點位置以左邊墻為0°，拱頂為90°，右邊墻為180°

2　水害評價與原因分析

2.1水害評價

根據襯砌水害的現場調查與結果統計，參照《公路隧道養護技術規范》[4]的附錄B-4，可將該隧道襯砌滲漏水技術狀況值評定為2。其具體評價如下：1)襯砌結構滲漏水病害沿隧道全長均有分布，已在一定程度上影響到隧道內的行車安全；2)襯砌表面出水形式主要包括點狀滴水和面狀濕潤兩種，且出水點主要分布在隧道拱頂至左右拱腰部位，呈對稱分布形式；3)襯砌表面滲漏水嚴重地段主要集中在進出口段(Ⅳ級圍巖)，集中體現為沿環向施工縫處滲漏，其單處最大滲水量可達0.35m3/d。

2.2水害原因分析及防治

根據金雞山隧道襯砌水害的現場調查與統計，同時查閱相關設計施工資料，認為誘發隧道水害的因素包括地質水文條件、設計施工質量和運營期維護管理等三大方面[5-8]。1)隧址區內地質水文條件通常會隨時間變遷而發生改變。暴雨沖刷導致隧道洞口頂部的截排水溝內淤泥阻塞，導致襯砌壁后水壓力排泄不暢；同時隧道洞口段為Ⅳ級圍巖，巖體節理較為發育；因此在常年雨水沖刷下，造成隧道洞口段襯砌表面滲漏水嚴重。2)金雞山隧道于1993年完成勘察設計，1995年底建成通車。由于建設年代較早，防水等級較低，設計排水量較小，不能滿足現有的防排水要求；同時施作隧道防水層時未普及無釘鋪設工藝，二襯混凝土澆筑過程中普遍存在拱頂不密實、施工縫處理粗糙等問題；因此造成部分襯砌表面出現蜂窩麻面、環向施工縫處普遍滲漏水嚴重。3)金雞山隧道在其20多年運營期內，車輛動荷載循環作用與酸性尾氣長期侵蝕，不可避免地導致襯砌結構的材質劣化(包括強度降低、表面開裂等)，不僅對結構安全產生不利影響，也加劇了隧道襯砌表面的滲漏水病害。

進一步地，針對金雞山隧道既有病害情況，建議運養部門首先對洞頂截排水溝、隧道邊溝與中心溝進行清理疏通，改善其排水條件。無論是點狀滴水還是面狀濕潤，在滲漏水較為輕微的區段(如出水點密度小于2個/m-1的I、II、III級圍巖段)，在其襯砌內表面涂抹防水護面劑，以堵塞滲漏水通道同時美化外觀質量。對滲漏水較為嚴重的區段，尤其是IV級圍巖段的施工縫處，可采用襯砌內表面開槽埋設環向排水管引流的措施，以引導地下水順利排入邊溝，同時槽內填充水泥砂漿以提高施工縫處的抗滲性。

3　結語

本文以福州市二環路金雞山隧道襯砌病害檢測為背景，對其襯砌表面的水害呈現形式、水害發生部位和最大出水量進行了詳細的調查統計，得到以下3個主要結論。1)襯砌表面出水形式主要包括點狀滴水和面狀濕潤，出水點主要分布在隧道拱頂至左右拱腰部位，呈對稱分布形式；2)滲漏水嚴重地段主要集中在進出口段(Ⅳ級圍巖)，集中體現為沿環向施工縫處滲漏；3)滲漏水病害已在一定程度上影響到隧道內的行車安全，參照相關規范，將該隧道襯砌滲漏水技術狀況值評定為2。

通過上述水害情況的調查統計，結合相關設計施工資料的查閱分析，認為誘發金雞山隧道水害的因素包括地質水文條件、設計施工質量和運營期維護管理等三大方面。對其下一步的水害防治工作提出建議，包括改善洞內外排水條件、襯砌內表面涂抹防水護面劑、施工縫處開槽埋設環向排水管引流等措施。

[1]魏龍海,劉繼國,李波,等.山西某既有高速公路隧道病害綜合治理技術研究[J].公路.2015(04): 283-287.

[2]田萬東.某高速公路隧道水害原因分析及治理[J].鐵道建筑技術,2012(7): 101-102,114.

[3]張立峰.公路隧道養護與管理工作存在問題與對策[J].大科技,2015(7): 162-162,163.

[4]中華人民共和國交通運輸部.公路隧道養護技術規范[S].北京:人民交通出版社.2015.

[5]安改俊.高速公路橋梁隧道病害的處理方法探析[J].城市建設理論研究,2013(16).

[6]高勁松.公路隧道滲漏水病害發生機理及對策研究[D].長沙：中南大學.2014.

[7]石建勛.連拱隧道滲漏水病害機理與防治技術研究[D].重慶：重慶大學.2012.

[8]王璽.公路隧道水害原因及防治措施研究[J].建筑工程技術與設計,2015(30): 749-749.

Disease investigation of water seepage for Jinjishan Tunnel

LIN Sixiong

(Fuzhou Planning Design & Research Institute,Fuzhou 350108)

Highway tunnels,as the common form of underground structure,are often attacked by many geological,construction and operating factors.Some diseases often occur in the lining structure during the middle-term or later-term of tunnels’ service life,which takes a serious effect on the operation comfort and safety of highway tunnels.Based on the disease investigation of lining structure for Jinjishan Tunnel in Fuzhou 2nd ring road,the statistics about the forms,the positions and the maximum volumes of water seepage upon the lining structure are carefully investigated.The reasons for these water seepage diseases are also analyzed generally.It can provide some reference for the disease treatment of water seepage for Jinjishan Tunnel,as well as some other projects in similar scenario.

Mountain tunnel; Lining structure; Water disease inspection; Water disease treatment

林嗣雄(1975.05-)，男，工程碩士，高級工程師。

E-mail:43406819@qq.com

2016-03-16

U45

A

1004-6135(2016)04-0106-03