0 引言

近年來(lái)公路隧道病害問(wèn)題變得日益突出，其主要病害形式為嚴(yán)重滲漏水、結(jié)構(gòu)襯砌的腐蝕裂損等，為隧道的后期運(yùn)營(yíng)帶來(lái)了安全隱患。本文針對(duì)隧道裂縫、隧道滲漏水等具體病害，提出各種結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)措施和隧道防排水措施綜合運(yùn)用，使加固后的隧道使用功能和安全性得以恢復(fù)。

1 工程概況

南京市中山門隧道位于中山門南北兩側(cè)古城墻下，經(jīng)多年使用后，隧道內(nèi)滲漏嚴(yán)重、主體結(jié)構(gòu)局部變形破損等問(wèn)題逐漸顯露。為保障隧道結(jié)構(gòu)安全，徹底解決隧道滲漏問(wèn)題，確定從結(jié)構(gòu)止水補(bǔ)強(qiáng)加固、完善防排水系統(tǒng)等方面對(duì)隧道進(jìn)行綜合改造。

原隧道城墻段采用礦山法暗挖施作，城墻內(nèi)、外兩側(cè)采用明挖法施工。隧道凈空斷面高6．8 m，凈寬13．86 m，屬于三車道特大扁平隧道。原隧道采用復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)形式，初期支護(hù)為C20厚35 cm早強(qiáng)混凝土，二襯為C25厚50 cm防水鋼筋混凝土;初襯與二襯間鋪設(shè)PVC防水板。

2 加固方案設(shè)計(jì)

2．1 加固設(shè)計(jì)方案

1)通過(guò)拱背注漿提高圍巖的自承載能力。2)對(duì)墻背不密實(shí)區(qū)進(jìn)行注漿加固，防止隧道結(jié)構(gòu)外緣地層變形，阻止?jié)B漏，提高原主體結(jié)構(gòu)的承載能力。3)針對(duì)各類結(jié)構(gòu)裂縫采用不同方式進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)處理。拱部縱向裂縫、寬度大于2 mm的裂縫，對(duì)隧道原有結(jié)構(gòu)的承載力影響較大，采用粘鋼加固措施。兩側(cè)邊墻二襯裂縫，采用鉆孔注漿止水加固。4)在原二襯結(jié)構(gòu)內(nèi)側(cè)增設(shè)一道C35厚30 cm防水混凝土三襯。5)在原有襯砌與新建襯砌之間敷設(shè)復(fù)合防水層。6)對(duì)分散的單個(gè)漏水點(diǎn)，用φ50 mm軟式透水管盲溝引排。

2．2 新增襯砌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖1 新增襯砌加固設(shè)計(jì)斷面圖

加固方案采用在原襯砌內(nèi)側(cè)滿鋪復(fù)合防水層之后，用模板臺(tái)車澆筑30 cm厚的新增鋼筋混凝土襯砌(見(jiàn)圖1)。復(fù)合防水層能有效防排原有襯砌的圍巖滲漏水，使新增襯砌免于受到地下水的腐蝕，提高新增襯砌的結(jié)構(gòu)安全性。加固結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)如下:

1)由于設(shè)置了復(fù)合防水層，原有襯砌和新增襯砌之間只能傳遞壓力，而不能傳遞剪力和彎矩。2)考慮原有二襯和新增三襯共同受力。3)左側(cè)設(shè)置底寬91．5 cm，右側(cè)設(shè)置底寬71．8 cm的C35混凝土支墩，并沿隧道縱向植筋φ22@150×150以提高支墩的穩(wěn)定性。

2．3 新增襯砌結(jié)構(gòu)驗(yàn)算

隧道附近地表最大高程約33．0 m，隧道設(shè)計(jì)高程為14．0 m～15．0 m。隧道設(shè)計(jì)位于亞粘土層中，圍巖分級(jí)為Ⅴ級(jí)。本地區(qū)區(qū)域地震烈度為7度。

新增襯砌結(jié)構(gòu)凈寬約12．0 m，凈高約5．6 m。隧道荷載主要包括:結(jié)構(gòu)自重荷載，土壓力荷載，混凝土收縮荷載，地震荷載和地面超載等。襯砌結(jié)構(gòu)計(jì)算采用荷載結(jié)構(gòu)法，考慮到原有初期支護(hù)和二襯的作用，圍巖彈性抗力取Ⅴ級(jí)圍巖的最大值K=200 000 kPa/m。Ⅴ級(jí)圍巖襯砌結(jié)構(gòu)考慮原襯砌結(jié)構(gòu)和新增三襯結(jié)構(gòu)共同受力，根據(jù)規(guī)范的規(guī)定，三襯承擔(dān)60%～80%的圍巖荷載。具體計(jì)算參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 計(jì)算參數(shù)

圖2 襯砌結(jié)構(gòu)彎矩圖（單位：kN·m）

圖3 襯砌結(jié)構(gòu)軸力圖（單位：kN）

采用通用結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析程序SAP2000進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果如圖2，圖3所示。

按照上述方案加固后安全系數(shù)為3．51，滿足規(guī)范［1］要求(≥2．40)，加固方案可行。

2．4 施工注意事項(xiàng)

1)鉆孔注漿前，應(yīng)確定設(shè)計(jì)鉆孔位置的鋼筋分布情況;鉆孔時(shí)，應(yīng)避開(kāi)鋼筋;鉆孔注漿時(shí)宜嚴(yán)格控制注漿壓力等參數(shù)，并宜沿裂縫走向自下而上依次進(jìn)行。

2)對(duì)滲漏易發(fā)部位(如沉降縫、施工縫)必須加強(qiáng)振搗施工，選擇有利于抗裂防滲的時(shí)間段進(jìn)行混凝土澆搗施工。襯砌施作完成后應(yīng)及時(shí)檢查其背后與原結(jié)構(gòu)層之間的空隙，一旦發(fā)現(xiàn)，應(yīng)及時(shí)注漿填充。

3)鋪設(shè)防水板前應(yīng)裁除出露的鋼筋端部，修整表面過(guò)大的凹凸不平處，以防刺破防水板，鋪設(shè)過(guò)程中應(yīng)注意防水板材搭接良好。

4)根據(jù)原二次襯砌變形縫的位置設(shè)置變形縫，當(dāng)原二次襯砌在很長(zhǎng)距離沒(méi)有設(shè)置變形縫時(shí)，補(bǔ)強(qiáng)層也應(yīng)根據(jù)裂縫開(kāi)裂情況每20 m～30 m設(shè)置一處變形縫。

5)由于部分襯砌出現(xiàn)滲水現(xiàn)象，因此，在進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)時(shí)，采用Ω形彈簧排水管進(jìn)行引排，原則上在原襯砌每道施工縫、變形縫和裂縫處設(shè)置。

6)施工中采用的膠粘劑與混凝土界面劑的質(zhì)量參數(shù)，均應(yīng)符合規(guī)范［2］的規(guī)定。

3 結(jié)語(yǔ)

本文通過(guò)隧道加固實(shí)例，從裂縫補(bǔ)強(qiáng)、圍巖注漿、新增三襯、加強(qiáng)防排水體系等多方面進(jìn)行綜合治理，對(duì)新增襯砌的安全系數(shù)進(jìn)行了評(píng)估，通過(guò)本文的研究，對(duì)今后類似工程的研究提供了參考。

1)對(duì)襯砌后圍巖不密實(shí)區(qū)注漿加固，采用注漿補(bǔ)強(qiáng)、貼碳纖維布和型鋼等手段有效抑制裂縫發(fā)展，充分利用原有襯砌的結(jié)構(gòu)承載能力。

2)新增三襯混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)行永久加固，經(jīng)驗(yàn)證，計(jì)算后的襯砌結(jié)構(gòu)滿足安全系數(shù)的要求。

3)對(duì)地下水進(jìn)行防、排、截、堵綜合整治，加固以不破壞原有防排水體系為原則，重新布置完整的防排水系統(tǒng)，保證隧道防排水系統(tǒng)的長(zhǎng)期有效。

［1］JTG D70-2004，公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．

［2］GB 50367-2006，混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范［S］．