某運(yùn)營(yíng)高速公路隧道襯砌病害檢測(cè)與處治

周 明， 吳耀宗， 吳昊宇

(四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院 ，四川成都 610041)

某運(yùn)營(yíng)高速公路隧道襯砌病害檢測(cè)與處治

周 明， 吳耀宗， 吳昊宇

(四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院 ，四川成都 610041)

文章通過(guò)某高速公路隧道襯砌脫落病害開(kāi)展隧道專項(xiàng)檢測(cè)，全面掌握隧道病害情況，對(duì)病害形成原因進(jìn)行了分析，采用應(yīng)急搶險(xiǎn)加固和永久處治方案相結(jié)合方式進(jìn)行隧道病害處治，對(duì)以后類似隧道工程的快速檢測(cè)和應(yīng)急處治具有借鑒和指導(dǎo)意義。

公路隧道； 病害檢測(cè)； 原因分析； 處治

我國(guó)高速公路建設(shè)不斷發(fā)展，運(yùn)營(yíng)公路隧道數(shù)量逐年增加，特別是西部地區(qū)復(fù)雜地質(zhì)條件下的特長(zhǎng)大隧道越來(lái)越多。但由于地質(zhì)條件、氣候條件和設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)營(yíng)過(guò)程中各種因素的影響，很大部分公路隧道在長(zhǎng)期的運(yùn)營(yíng)過(guò)程中出現(xiàn)各種不同程度的病害，在特殊情況下，部分隧道甚至在使用的前期就出現(xiàn)比較嚴(yán)重的隧道病害，如襯砌開(kāi)裂、滲漏水、路面開(kāi)裂、隆起等，隧道拱頂襯砌坍塌掉塊現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。運(yùn)營(yíng)公路隧道襯砌病害的檢測(cè)與處治已經(jīng)成為運(yùn)營(yíng)階段不可回避的重要工作。

1 工程概況

我國(guó)西南地區(qū)某高速公路隧道為雙洞單向交通雙車道特長(zhǎng)隧道，左線長(zhǎng)3 500 m，右線長(zhǎng)3 400 m，于2012年建成通車。隧址區(qū)地處四川盆地東北緣與陜南鄂西山地之過(guò)渡地帶，屬中山構(gòu)造侵蝕溶蝕地貌，圍巖以石英砂巖夾粉砂巖為主，巖體較完整，地下水較發(fā)育。隧道洞身結(jié)構(gòu)按新奧法施工原理進(jìn)行設(shè)計(jì)，即以系統(tǒng)錨桿、噴混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼架等組成的初期支護(hù)與二次模筑混凝土相結(jié)合的復(fù)合襯砌型式。

2 襯砌病害檢測(cè)

2.1 檢測(cè)方案

隧道在運(yùn)營(yíng)過(guò)程中左線某處出現(xiàn)襯砌滲水、開(kāi)裂、剝落掉塊以及背后空洞等病害。為保證隧道結(jié)構(gòu)安全，徹底查明病害情況及成因，及時(shí)進(jìn)行病害處治，管養(yǎng)單位立即委托有資質(zhì)單位對(duì)左線襯砌病害較嚴(yán)重段落進(jìn)行專項(xiàng)檢測(cè)及處治方案設(shè)計(jì)。

本次針對(duì)隧道襯砌結(jié)構(gòu)檢測(cè)項(xiàng)目包括外觀檢查、厚度及背后空洞檢測(cè)、凈空斷面檢測(cè)、強(qiáng)度檢測(cè)等(表1)，襯砌及路面地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)測(cè)線布置見(jiàn)圖1。

表1 隧道襯砌結(jié)構(gòu)檢測(cè)方案

圖1 襯砌及路面地質(zhì)雷達(dá)檢測(cè)測(cè)線布置

2.2 檢測(cè)結(jié)果

(1)本次專項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果參見(jiàn)表2。

(2)襯砌剝落掉塊處病害展布圖參見(jiàn)圖2，病害照片參見(jiàn)圖3～圖6。

(3)襯砌背后脫空雷達(dá)圖參見(jiàn)圖7，鋼支撐雷達(dá)圖參見(jiàn)圖8，二次襯砌厚度檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)表3。

表2 專項(xiàng)檢測(cè)結(jié)果

圖2 襯砌剝落掉塊處病害展布圖

圖3 拱頂襯砌混凝土剝落掉塊

圖4 施工縫環(huán)向開(kāi)裂滲水泛堿

圖5 襯砌斜向裂縫滲水泛堿

圖6 檢修道側(cè)壁擠壓開(kāi)裂傾斜

圖7 襯砌背后脫空雷達(dá)圖

(4)凈空斷面檢測(cè)結(jié)果參見(jiàn)圖9。

(5)路面取芯芯樣結(jié)果參見(jiàn)圖10。

表3 二次襯砌厚度檢測(cè)結(jié)果 cm

圖8 鋼支撐雷達(dá)圖

圖9 凈空斷面檢測(cè)結(jié)果

圖10 隧道路面取芯芯樣

3 病害原因分析

3.1 施工質(zhì)量缺陷

隧道施工質(zhì)量較差，主要為襯砌厚度不足、襯砌背后脫空、強(qiáng)度不足、鋼支撐數(shù)量不足、仰拱未按要求施作等，導(dǎo)致襯砌承載能力下降，局部出現(xiàn)應(yīng)力集中，易導(dǎo)致局部受拉開(kāi)裂脫落。仰拱未按設(shè)計(jì)要求施作，襯砌結(jié)構(gòu)未封閉成環(huán)，降低了隧道襯砌結(jié)構(gòu)的整體承載能力，易發(fā)生變形、開(kāi)裂現(xiàn)象。

3.2 地下水影響

該隧道地下水較發(fā)育，地下水的長(zhǎng)期滲流作用導(dǎo)致泥沙堵塞排水管道，水壓力增大，導(dǎo)致施工縫和襯砌裂縫等薄弱環(huán)節(jié)開(kāi)裂滲漏。此外，防水板破損或老化、其他防水措施失效等也將誘發(fā)滲漏水病害。

4 病害處治措施

結(jié)合隧道二次襯砌脫落段的地質(zhì)條件、外觀病害、施工質(zhì)量等情況，考慮隧道病害整治過(guò)程中的施工安全和長(zhǎng)久運(yùn)營(yíng)安全，通過(guò)類比其他相似工程的處治方案，本著“方案合理、經(jīng)濟(jì)可行、便于實(shí)施、施工快速”的原則，采用應(yīng)急搶險(xiǎn)加固和永久處治方案相結(jié)合。

考慮技術(shù)、經(jīng)濟(jì)及安全等因素，由于采取拆除重建拱墻二次襯砌和增設(shè)仰拱存在較大的施工安全風(fēng)險(xiǎn)，且造價(jià)高，封閉斷道時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)通車運(yùn)營(yíng)影響較大，結(jié)合專家評(píng)議意見(jiàn)，本次二次襯砌脫落段的加固處治采用“襯砌內(nèi)表面套拱加固和邊墻基礎(chǔ)加固，并加強(qiáng)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的觀測(cè)”的方案。

應(yīng)急搶險(xiǎn)加固措施采用15 kg/m輕型鋼軌進(jìn)行拱背加固，拱架間距60 cm，縱向連接筋采用φ20 mm鋼筋，環(huán)向間距80 cm。襯砌掉塊位置采用雙層鋼筋網(wǎng)加固。

永久加固處治設(shè)計(jì)方案充分考慮了與臨時(shí)加固措施的銜接，對(duì)臨時(shí)加固用的鋼軌予以充分利用，不作拆除處理，僅在臨時(shí)加固措施的基礎(chǔ)上作進(jìn)一步加固處治，既保證了施工安全和長(zhǎng)久運(yùn)營(yíng)安全，同時(shí)還縮短了處治工期。

4.1 套拱加固

在原二襯表面環(huán)向架設(shè)15 kg/m輕軌(縱向60 cm間距)和縱向連接鋼筋，鋼架拱腳設(shè)置4根3 m長(zhǎng)φ32 mm砂漿錨桿；在輕軌表面鋪設(shè)φ12 mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距20 cm×20 cm；最后噴15 cm厚CF35鋼纖維混凝土，套拱加固布置圖參見(jiàn)圖11。

4.2 邊墻基礎(chǔ)加固

隧道邊墻底部設(shè)置了φ250 mm樹(shù)根樁加固邊墻基礎(chǔ)，樹(shù)根樁長(zhǎng)5 m，左右邊墻各布設(shè)1根，縱向間距1 m。樹(shù)根樁外插角應(yīng)按與設(shè)計(jì)基線成45°和60°交錯(cuò)布置，邊墻基礎(chǔ)加固布置圖參見(jiàn)圖12。

4.3 排水措施

排水措施采用打泄水孔，主動(dòng)引排的方式。泄水管在左右邊墻各設(shè)置一處，每處設(shè)置兩個(gè)泄水孔，每個(gè)孔口采用

圖11 套拱加固布置

圖12 邊墻基礎(chǔ)加固布置

φ50 mm半剖聚乙烯軟管向下引排至電纜溝內(nèi)。泄水孔縱向間距5 m，孔徑φ42 mm，單孔長(zhǎng)度5 m，穿過(guò)圍巖加固圈，泄水孔布置圖參見(jiàn)圖13。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)隧道運(yùn)營(yíng)工程中發(fā)生襯砌脫落現(xiàn)象，通過(guò)隧道專項(xiàng)檢測(cè)徹底查明了隧道病害發(fā)生原因，并采用應(yīng)急搶險(xiǎn)加固和永久處治方案相結(jié)合方式進(jìn)行病害處治方案設(shè)計(jì)。目前隧道病害處治工作已經(jīng)完成，隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定并已恢復(fù)通車運(yùn)營(yíng)，處治效果良好。

圖13 泄水孔布置

[1] 何川, 佘健. 高速公路隧道維修與加固[M]. 北京：人民交通出版社，2004.

[2] 劉海京, 鄭佳艷, 鄒宗良, 等. 某運(yùn)營(yíng)高速公路隧道襯砌坍塌病害檢測(cè)及快速處治[J]. 公路交通技術(shù)，2010(5).

[3] 四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院. 某高速公路隧道病害專項(xiàng)檢測(cè)報(bào)告[R]. 成都：四川省交通運(yùn)輸廳公路規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)研究院，2016.

[定稿日期]2017-06-28

周明(1982～)，男，碩士，工程師，從事橋梁與隧道工程檢測(cè)及設(shè)計(jì)工作。

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