隴冬隧道加固改造方案研究

摘要：部分低等級公路隧道毛洞運營若干年后出現巖體掉塊、滲漏水嚴重、隧道內凈空面積不足導致大型車輛刮蹭隧道內壁等病害，需進行結構加強以確保隧道正常運行。文章以S325東興至那坡公路隴冬隧道為例，提出了提級改造和加固改造兩個方案，從隧道施工難度、工期、社會影響、運營安全性等方面進行比較，確定采用提級改造方案進行加固，可為同類型的隧道加固提供參考。

關鍵詞：隧道工程;毛洞;提級改造;加固改造

中圖分類號：U457+.3文獻標識碼：A DOI： 10. 13282/j. cnki. wccst.2019. 12. 029

文章編號：1673 - 4874（2019）12 - 0106 - 03

0引言

部分低等級公路隧道在建設時期考慮到地質條件較好、經濟投入小、交通量小等情況采用裸洞形式。但隨著運營環境的變化和運營時間的增加，由于缺少襯砌支撐圍巖和排水系統，該類隧道會存在不同程度的病害，影響隧道通行質量和結構安全耐久，存在一定的交通安全隱患。同時隨著經濟發展，交通量不斷增加，也對該類隧道的通行質量提出了更高的要求。

針對毛洞隧道存在的病害，本文結合具體的工程實例，對毛洞隧道的病害成因進行了分析，介紹了兩種加固方案，并進行了具體的比較，為類似隧道加固提供有益借鑒。

1 工程概況

隴冬隧道位于S325東興至那坡公路憑祥鎮至水口鎮段，為沿邊公路，有著“中越邊境長城”之稱，建成于2002年廣西壯族自治區交通大會戰時期。該隧道位于低山丘陵區，進出口段圍巖揭露巖性為灰巖，結晶結構，節理裂隙發育，溶蝕發育較強烈，局部可見蜂窩狀小型溶洞發育群，零星可見滴水狀滲水。洞身段為中厚層狀構造，節理裂隙發育，巖質堅硬。

隴冬隧道原設計按照三級公路標準（2002年標準），設計行車速度為30 km/h，全長344 m，為單洞雙車道隧道，隧道斷面形狀為直墻式單心圓拱形，內輪廓高6m，寬7.0m，端墻式洞門。隧道為毛洞，無襯砌，洞內巖體裸露，凹凸不平，形狀不規則。路面為水泥混凝土路面。

2015年隧道定期檢查報告顯示，隴冬隧道土建結構技術狀況評分為49，為4類隧道。隧道嚴重破損，已影響行人、行車安全，應盡快實施結構病害處治措施。

2 主要病害情況及成因分析

2.1 主要病害

根據《2015年度S325公路隴冬隧道定期檢查報告》以及現場檢測情況，隴冬隧道主要病害如下：

（1）隧道為毛洞，無襯砌構造物，圍巖裸露，巖體裂縫節理發育，局部較為破碎、出現崩塌，隧道內滴漏較嚴重，拱部有噴射水流。

（2）隧道路面為水泥混凝土路面，隧道路面板壓碎、裂縫開裂、出現坑洞，表面有輕微積水。

（3）隧道巖體侵占檢修道，拱部出現多處刮擦痕跡。

（4）隧道交通標志標線存在部分脫落及缺失的問題。

2.2 病害原因分析

根據隴冬隧道檢測結果、工程地質、原設計資料，分析隧道主要病害原因如下[1]：

（1）隧道洞內出現圍巖裂隙發育、局部破碎崩塌、滴漏、噴射水流的主要原因如下：

原隧道未設襯砌結構，隧道開挖后洞內巖體裸露，圍巖完全靠自身結構維持穩定。裸露巖體在風化作用、地下水滲透侵蝕下，加速了原有節理裂隙的發育，造成巖體裂縫節理發育，局部較為破碎、出現崩塌。

隧道圍巖為灰巖，部分路段圍巖節理裂隙發育、溶蝕發育嚴重，地表水沿灰巖裂縫向下滲流和溶蝕。由于隧道開挖改變了隧道圍巖的水文地質情況，在隧道處形成了滲水通道，加之原隧道未設置排水設施，隧道無排水能力，因此造成隧道嚴重滲水。

（2）隧道路面板壓碎、裂縫開裂、出現坑洞的主要原因是：原設計標準較低，隨著經濟發展，該路段重車較多，且隧道使用年限較長、路面養護不到位，導致路面出現較多病害。

（3）隧道巖體侵占檢修道，拱部出現多處刮擦痕跡的主要原因是：施工時未能按照施工圖控制隧道的開挖斷面;隧道超挖、欠挖較多;部分區域隧道內凈空面積不足;大型貨車行駛過程中刮擦所致。

3 隧道加固方案比選

參考《公路隧道養護技術規范》（JTG H12 -2015）[2]關于隧道養護、病害整治的方法及要求，同時考慮未來S325東興至那坡公路整體提級改造的需要，提出了提級改造和加固改造兩種加固方案。

3.1 提級改造方案

由于隴冬隧道所在路段標準較低，且該路段未來有G219國道整體提級改造計劃，因此該方案的主要思路是為以后S325省道公路整體提級改造預留空間，將隧道主體結構設計標準提升至60 km/h，洞口連接線維持原設計30 km/h標準，對隧道進行改造[3]。采用的主要措施如下：

（1）建筑界限提升至60 km/h_級公路標準。根據圍巖穩定情況，適當縮短開挖循環進尺，在保證施工安全的情況下，擴挖至設計輪廓線（見圖1）。

（2）按照新奧法原理，重新施工隧道初期支護、二襯和防排水設施。

（3）拆除并新建洞門，為降低落石等造成的隧道運營期的危害及便于洞頂排水設施的布設，在盡量不刷仰坡的情況下，施作5m長明洞。

（4）重新施工縱向排水溝、路面檢修道、路側水溝。

（5）路面采用26 cm水泥混凝土面層+20 cm素混凝土基層+15 cm素混凝土調平層的結構形式。

（6）對隧道兩端洞口連接線進行改造，預留提速線形。

3.2 加固改造方案

據現場調查，原道路除路面有老化現象外，現有舊路標準基本可滿足當下交通量需求，因此該方案的思路是維持原有設計標準，利用舊路線形，不進行調整，通過增加襯砌、排水系統恢復隧道的使用功能（如下頁圖2所示）。主要措施如下：

（1）維持原來的隧道凈空斷面，對原隧道毛洞段按照原設計標準增加襯砌，對超挖部分采用C15混凝土填充，對欠挖部分開挖至設計輪廓線。

（2）新增襯砌部分重新施作防排水設施。

（3）對隧道拱頂噴射水流，采用注漿等方式進行止水加固。

（4）對交通標志標線進行修復。

3.3 方案比選

從對隴冬隧道存在的病害情況、病害原因、處治要求的分析可知，以上兩種加固方案均能滿足隧道結構加固的可行性要求，但仍需通過施工難度、施工工期、耐久性、經濟性、業主需求、行車影響等方面進行綜合對比，方能較為合理地確定隴冬隧道加固方案。兩種加固方案的比選如表1所示。

由表1可知，雖然方案一較方案二的施工工期更長、工程造價更高，但方案一提高了隧道的通行能力、運營安全性和行車舒適性，綜合考慮了未來公路提升需求，其遠期效益及社會影響均較好，因此推薦采用提級改造加固方案對隴冬隧道進行加固。施工期間可通過X563縣道進行繞行，減少交通影響，如圖3所示。

4 結語

本文以隴東隧道為例，對隧道毛洞存在的圍巖掉塊、滲水、車輛刮蹭等病害成因進行了分析，并對隧道加固方案進行了比較，由于早期設計標準較低，不利于沿線經濟發展，因此選擇了遠期效應和社會影響更好的提級改造加固方案，為同類項目提供技術參考。

參考文獻

[1]關寶樹.隧道工程維修管理要點集[M].北京：人民交通出版社，2004.

[2]JTG H12-2015，公路隧道養護技術規范[S].

[3]王重陽.蕪合高速試刀山隧道擴建應急工程探討[J].工程與建設，201 7.31（1）：58 - 60.

作者簡介：凌富偉（1977-），工程師，主要從事公路工程與養護工作。