重慶奉溪高速公路營盤包隧道病害處治方案研究

周武召

摘要：營盤包隧道目前已運營6年左右，左右洞均出現了二次襯砌混凝土開裂錯臺、電纜溝嚴重變形傾斜、路面嚴重變形開裂等病害現象，已危及行車安全，須對隧道結構進行加固以確保隧道運營安全。通過對隧道開展病害檢測工作，結合原設計圖紙及竣工資料進行分析，得出了隧道病害成因。根據病害原因及現狀，結合相關規范及已有工程經驗，制定了相應的病害處治方案。

關鍵詞：營盤包隧道；病害；成因；加固方案

1.隧道概況

重慶奉節至巫溪高速公路營盤包隧道為雙洞4車道分離式隧道，左線起訖里程為LK15+585～LK16+224.5，長639.5m，右線起訖里程為RK15+638～RK16+289，長651m。隧址區跨越大巴山弧、川東褶帶。大巴山弧展布于工程區北部，構造線呈北西及東西方向；川東褶帶展布于工程區南部，構造線呈近東西向。褶皺發育，有背向斜9條，已多處斷裂。背斜褶曲緊湊狹長，巖層產狀較陡，節理裂隙發育，巖體的強度和完整性普遍降低。向斜相對較寬緩，巖體變形劇烈，節理裂隙發育，巖體的完整性較差。隧址區及其附近無區域性斷層通過，勘察未發現滑坡、崩塌、泥石流等不良地質，隧址區區域地質整體穩定。

2.病害現象

營盤包隧道于2010年開工建設，2013年建成，至今已運營6年左右，目前隧道左右洞均出現了二次襯砌混凝土開裂錯臺、電纜溝嚴重變形傾斜、路面嚴重變形開裂等病害，部分已加固處治的段落也存在二次襯砌開裂、施工縫錯臺等病害現象。主要病害現象如下：（1）左右線巫溪端電纜溝傾斜變形嚴重，電纜溝內外緣最大錯臺量達40cm左右。（2）路面嚴重變形開裂，最大縱向裂縫寬度超過3cm。（3）隧道左右線部分已注膠封閉的裂縫、掛網噴混凝土段落及已粘貼鋼帶段落二次襯砌仍出現開裂或錯臺病害。拱腳部位二次襯砌裂縫最寬處達2cm，施工縫錯臺超過1.5cm。（4）隧道二次襯砌出現施工縫及襯砌裂縫嚴重滲漏水病害，部分施工縫部位在雨季形成涌流現象。

3.病害原因分析

4.處治設計方案

根據隧道病害現狀及產生原因，對主要的結構病害制定如下處治方案。

4.1襯砌裂縫處治

對裂縫寬度小于0.2mm的裂縫不進行處治，對裂縫寬度不小于0.2mm的裂縫采用壓注環氧樹脂灌縫膠的方法進行處治。

4.2二襯背后脫空處治

對隧道二襯與初支間檢測出脫空且該部位襯砌混凝土厚度小于設計值的區域，根據圍巖級別、襯砌混凝土厚度等采用在脫空區域注漿充填的方法進行處治。對Ⅴ級圍巖襯砌混凝土厚度小于40cm，Ⅳ級圍巖襯砌混凝土厚度小于35cm，Ⅲ級圍巖襯砌混凝土厚度小于30cm段進行注漿充填。

4.3二襯結構加固處治

根據專項檢測結果，營盤包隧道左右洞二次襯砌混凝土厚度值范圍為17-101cm，襯砌混凝土最薄處（17cm）對應襯砌類型為Ⅳ級深埋。

對二次襯砌混凝土厚度不滿足設計要求的段落，綜合考慮欠厚程度、病害狀態、圍巖級別、已處治措施等因素，分別采用粘貼鋼帶和拆換襯砌等措施進行處治，具體處治措施如下：

（1）對襯砌欠厚小于5cm的段落，根據襯砌開裂情況確定加固措施，若襯砌無開裂，則暫不進行處治，根據監測結果確定處治時機和處治措施。若襯砌有開裂，則采用增設8mm厚的鋼帶進行加固。

（2）對以下三種情況，采用增設8mm厚鋼帶進行加固。

①隧道襯砌混凝土欠厚范圍為5-10cm。即Ⅲ級圍巖段襯砌厚度為25-30cm，Ⅳ級圍巖段襯砌厚度為30-35cm，Ⅴ級圍巖段襯砌厚度為35-40cm。

②襯砌混凝土裂縫技術狀況值評定為2的段落。

③襯砌拱部出現網狀裂縫的段落。

（3）對以下五種情況，采用增設10mm厚鋼帶進行加固：

①隧道二次襯砌混凝土欠厚大于10cm，但襯砌混凝土厚度大于20cm。即Ⅲ級圍巖段襯砌厚度為20-25cm，Ⅳ級圍巖段襯砌厚度20-30cm，Ⅴ級圍巖段襯砌厚度20-35cm段落。

②原二次襯砌已拆換但新建二次襯砌結構仍有開裂的段落。

③Ⅲ級圍巖未粘貼鋼帶且襯砌混凝土開裂錯臺段落。④Ⅲ級圍巖未粘貼鋼帶且二襯厚度小于20cm的段落。⑤Ⅳ級和Ⅴ級圍巖局部二襯厚度小于20cm但襯砌未開裂的段落。

（4）對Ⅳ級和Ⅴ級圍巖局部二襯厚度小于20cm且襯砌開裂及粘貼鋼帶后襯砌仍有開裂的段落，采用拆換二次襯砌，新建C45鋼筋混凝土二次襯砌結構的方案進行處治。

（5）對已進行襯砌拆換的段落不再進行拆換處治。若拆換段落襯砌無開裂，則不進行處治，若拆換段落仍有開裂，則采用粘貼鋼帶的方案進行處治。

（6）對已進行粘貼鋼帶加固但襯砌仍出現開裂的Ⅲ級圍巖段落采用拆換二次襯砌的方案進行處治。

5.結束語

重慶奉溪高速公路營盤包隧道目前左右洞均出現了二次襯砌混凝土開裂、電纜溝變形傾斜、路面變形開裂等病害現象，已危機行車安全，基于對隧道病害的現場調查、檢測報告、地質水文、原設計等的分析，提出了隧道病害現象的成因，并形成了合理有效的加固方案，得出的主要結論如下：

（1）隧道病害處治設計前應充分了解隧道病害現象及發展狀況，充分收集設計資料、相關檢測報告、原病害處治設計情況等隧道相關基礎資料，為后續病害處治方案的選取提供完整的基礎資料。

（2）病害處治前，應結合隧道現場病害情況、檢測報告、地質水文條件、原設計情況、施工工藝等深入分析及研究病害原因及特點；并綜合考慮隧道施工安全性、可行性、工期及行車影響等多方面因素，針對不同的病害特征形成了合理有效的加固方案。

（3）隧道襯砌脫空、欠厚等病害普遍存在于國內外運營隧道中，危及隧道結構安全。因此，在施工過程中應嚴格控制好隧道施工質量，選取適宜的施工方法，是避免和減少隧道運營期間出現病害的關鍵。

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