地質斷塊區的公路隧道病害防治

劉偉

（山西道合公路工程監理咨詢有限公司，山西 太原 030000）

眾所周知，山西地形多為山地丘陵，公路隧道建設規模較大，且沿線地質條件及水文條件十分復雜，地質地形異常多變，尤其是處于地質斷塊區的公路隧道，更需要合理、規范運營管理。因而，深入分析地質斷塊區公路隧道運營期出現的各類病害及成因，并提出相應的處治辦法及防治措施尤為重要。

一、隧道病害種類及成因

地質斷塊區的公路隧道，在運營期內會出現以下四類常見病害。

（一）隧道內襯砌滲漏水

主要表現為襯砌環向、縱向、斜向裂縫滲水。由于隧道穿越地段圍巖裂隙水較多，洞底標高以上賦存較為豐富的地下水；地表排水能力不足，且碎石土層較厚，透水性強；隧道防排水系統隨著使用時間的增加逐漸裂化，出現局部破損、堵塞問題，防水能力降低，導致隧道部分段襯砌漏水。

（二）襯砌開裂及崩落

隧道襯砌開裂段大多位于斷層破碎帶及其影響區范圍內，開裂以縱向、橫向裂縫為主，并伴有部分斜向裂縫。由于地質斷塊區基巖裂隙、斷層破碎帶發育，地質擾動較大，導致地質不均勻沉降，從而引起襯砌開裂。

（三）路面隆起及開裂

路面出現裂縫后會影響車輛的行車舒適度，且部分裂縫容易發展為坑槽。由于病害段圍巖破碎、強度低，易形成地下水通道，且圍巖以砂、泥巖互層為主，局部段落甚至為飽和狀態的碎石土，致使隧底圍巖長期被水浸泡，易出現圍巖軟化、強度降低等問題，導致隧道底板結構逐漸不足以抵抗圍巖內向的擠壓力，進而引起路面隆起及開裂病害。

（四）電纜槽開裂及傾斜變形

變形特征以電纜溝頂面外傾斜為主。隧道病害段仰拱部分地質條件差，主要為松散體、泥質砂巖等巖體，圍巖裂隙水豐富。由于仰拱處的滲水無法及時排出，致使巖質強度進一步降低，最終仰拱部分無法抵抗隧道拱腳兩側內向的壓力，導致電纜槽開裂及傾斜變形。

二、有效處治隧道病害的原則

一是根據隧道病害現象，綜合隧道工程地質及水文條件、隧道襯砌變形情況、隧道竣工圖、歷次維修加固資料、連續監測資料等，綜合分析論證，為隧道各類型病害有針對性地制定合理、有效的處治方案，達到“一次處理，不留后患”的目的。

二是隧道處治必須在保障安全的前提下進行，確保施工安全、順利完成。

三是確保施工的材料、工序、工藝等與具體施工要求匹配，施工方案具有很強的操作性，施工時要保護原襯砌結構，不宜過大擾動既有襯砌結構拱頂及邊墻。

四是處治過程中要遵循動態設計與信息化施工原則，制定監測方案，通過監測反饋信息，優化及調整方案。

五是滲漏水的處治主要以“排”為主，保證處治后排水暢通，達到最初設計及預期處治效果。

三、有效處治隧道病害的措施

（一）隧道滲漏水

采用“鑿槽埋管”的方法處治，首先在主要滲漏水的襯砌位置開鑿上環向倒梯形槽，槽中心設置引水孔，保證襯砌背后的滲水能流入引水孔，并在槽中心用鋁合金管夾固定聚氯乙烯半圓排水管，半圓管開口扣向襯砌，然后將半圓管與縱向保溫排水管聯通，保證水通過保溫排水管導入中央排水管，直至把水引出隧道；在半圓管與襯砌接觸周圍，填充高效防水材料或改性環氧樹脂防水材料，將表面抹平，并與周邊襯砌表面圓順相接；處治完成后，及時清理埋管兩側的各種水漬、泥漬，原樣修復鑿槽處的裝飾層，確保處治后病害路段的美觀度。

（二）襯砌開裂及崩落

采用“少擾動、快加固、勤測量、早封閉”的施工方針置換仰拱。

1.基底地質條件較差，不能作為持力層使用

（1）先在邊墻腳部圍打雙排鎖腳錨管，錨管內注入水泥砂漿，當出漿管排出孔內的空氣并噴出與注入相同的漿液時方可停止注漿，砂漿需飽滿，以增大鋼管剛度及支撐力，保證上部結構的穩定性。

（2）在道路中央縱向采用鋼管樁穿透軟弱層，樁底置于可作為持力層的巖層上，且伸入持力層50cm，鋼管樁頂部與拱架及二次襯砌鋼筋焊接，長度應根據實際情況調整，然后再進行隧底開挖。

（3）開挖時，采用縱向跳槽方法，每次開挖長度根據現場病害程度及結構穩定性確定，原則上不超過三榀鋼拱架，跳槽間隔不得小于20m。開挖時，盡可能采用擾動小的機械拆除，且拆除過程中對隧道圍巖和支護結構實行全過程監控量測，加強圍巖跟蹤地質調查和超前地質預報，隨時掌握圍巖與支護結構受力狀態，用監測數據指導施工和設計調整，切實做到信息化施工。

（4）完成拆除作業后，徹底清理底部虛渣、積水、雜物等，初期支護應隨開挖、隨作業，及時封閉圍巖，并檢測基底承載力，若底部為松散體，則需要換填，保證基底承載力符合要求。

（5）仰拱處設置的拱架必須與隧道襯砌的拱架相對應，仰拱鋼筋與襯砌鋼筋對接，形成閉合受力環。

（6）仰拱初期支護、仰拱混凝土、仰拱填充混凝土應分開施工，除沉降縫位置外，仰拱與填充混凝土環向施工縫應錯位50cm以上，仰拱混凝土澆筑時，兩隅部位應采用定型鋼模，保證混凝土成型規整、密實，并在整個施工過程中注意排水設施等相互之間的穿插施工及預埋。

2.基底地質條件較好，可作為持力層使用

（1）先在邊墻腳部圍打雙排鎖腳錨管，錨管內注入水泥砂漿，當出漿管排出孔內的空氣并噴出與注入相同的漿液時方可停止注漿，砂漿需飽滿，以增大鋼管剛度及支撐力，保證上部結構的穩定性。

（2）開挖時，采用縱向跳槽方法，每次開挖長度根據現場病害程度及結構穩定性確定，原則上不超過三榀鋼拱架，跳槽間隔不得小于20m。開挖時，盡可能采用擾動小的機械拆除，且拆除過程中對隧道圍巖和支護結構實行全過程監控量測，加強圍巖跟蹤地質調查和超前地質預報，隨時掌握圍巖與支護結構受力狀態，用監測數據指導施工和設計調整，切實做到信息化施工。

（3）完成拆除作業后，徹底清理底部虛渣、積水、雜物等，初期支護應隨開挖隨作業，及時封閉圍巖，并檢測基底承載力，若底部為松散體，則需要換填，保證基底承載力符合要求。

（4）仰拱處設置的拱架必須與隧道襯砌的拱架相對應，仰拱鋼筋與襯砌鋼筋對接，形成閉合受力環。

（5）仰拱初期支護、仰拱混凝土、仰拱填充混凝土應分開施工，除沉降縫位置外，仰拱與填充混凝土環向施工縫應錯位50cm以上，仰拱混凝土澆筑時，兩隅部位應采用定型鋼模，保證混凝土成型規整、密實，并在整個施工過程中注意排水設施等相互之間的穿插施工及預埋。

（三）路面隆起及開裂

增設仰拱段路面重新鋪設，采用與原設計相符的材料及厚度尺寸，此外施工中應盡量避免破壞現有路面。

（四）電纜槽開裂及傾斜變形

修復隧道破損的電纜槽，可采用預制品。

四、結語

由于隧道的施工作業環境相對較為封閉，且作業時間長、連續性強，病害處治施工中往往會出現盲點，因此處治地質斷塊區的公路隧道病害時，不僅要掌握沿線的地形地質情況，還要查明病害的類型、情況及產生機理，從而采取有效的維修加固方法，取得最優的處治效果，做到“對癥下藥，藥到病除”。