羅改霞

(中鐵大橋科學(xué)研究院有限公司,湖北 武漢430034)

1 工程概況

某地下通道起訖里程為K1＋116～K1＋596,全長(zhǎng)480m,根據(jù)路面高差結(jié)構(gòu)形式引道采用擋土墻、鋼筋混凝土U型槽結(jié)構(gòu),其中南側(cè)引道長(zhǎng)246m,北側(cè)引道長(zhǎng)244m。主通道采用雙孔C35鋼筋混凝土閉合框架結(jié)構(gòu),寬度29.1m,高度7.6m,頂板厚0.9m,底板厚1.0m,側(cè)墻厚0.8m,中隔墻厚0.7m。通道路面為瀝青混凝土路面,兩側(cè)均設(shè)有檢修道,邊墻側(cè)設(shè)排水溝。根據(jù)竣工圖,國(guó)博大道下穿層U型槽、閉合框架結(jié)構(gòu)路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為：4cm厚細(xì)粒式改性瀝青砼＋5cm厚中粒式瀝青砼＋玻璃纖維格柵＋鋼筋混凝土鋪裝層＋閉合框架底板(U型槽底板)。通道框架結(jié)構(gòu)底板下包括100mmC20細(xì)石混凝土保護(hù)層＋3mm防水卷材＋150mm厚C20混凝土墊層。

2 定期檢測(cè)

定期檢查是按規(guī)定周期對(duì)土建結(jié)構(gòu)的基本技術(shù)狀況進(jìn)行全面檢查。通過(guò)定期檢查,系統(tǒng)掌握結(jié)構(gòu)基本技術(shù)狀況,評(píng)定結(jié)構(gòu)物功能狀態(tài),為制定養(yǎng)護(hù)工作計(jì)劃提供依據(jù)。土建結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況評(píng)定根據(jù)定期檢查的結(jié)果,綜合考慮洞門、結(jié)構(gòu)、路面和附屬設(shè)施等方面的影響,確定隧道的技術(shù)狀況等級(jí)。

檢測(cè)表明,通道洞口、襯砌、檢修道、排水系統(tǒng)、墻體和裝飾層、吊頂及各種預(yù)埋、交通標(biāo)志僅有輕微病害,不影響行車安全。

圖2 左幅K1＋186路面沉陷

該通道為瀝青路面。檢查發(fā)現(xiàn)路面存在嚴(yán)重的路面沉陷,車轍和翻漿冒泥病害,通道為瀝青路面。檢查發(fā)現(xiàn)路面存在嚴(yán)重的路面破損,特別是右幅K1＋213－K1＋585段路面連續(xù)出現(xiàn),左右幅破損面積合計(jì)1316.5m2。其中左幅,14處瀝青混凝土路面破損,最大面積S＝10.0×6.0mm,累計(jì)破損面積333.0m2,如圖1和圖2;右幅14處瀝青混凝土路面破損,其中K1＋213－K1＋585段路面連續(xù)出現(xiàn)破損,長(zhǎng)度372m,累計(jì)面積983.5m2,如圖3和圖4。

圖3 右幅K1＋550路面破損

圖4 右幅K1＋570路面翻漿

通道結(jié)構(gòu)路面的病害嚴(yán)重,路面狀況評(píng)定值達(dá)到3,根據(jù)《公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTG H12－2015)規(guī)定,通道土建結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況直接評(píng)定為4類。

3 路面專項(xiàng)檢測(cè)

為詳細(xì)掌握通道路面病害原因,采用彎沉法和鉆芯法檢測(cè)路面結(jié)構(gòu)狀態(tài),確定了路面病害形成的原因。

3.1 場(chǎng)地狀況

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,場(chǎng)地地層主要有人工填土、全新統(tǒng)沖湖積相粘性土、淤泥質(zhì)土及沖積相粉細(xì)砂構(gòu)成,地層劃分為4大層10個(gè)亞層,各地層分布及巖性特征等如表1工程地質(zhì)分層表。根據(jù)上設(shè)計(jì)圖紙主通道路面設(shè)計(jì)高程為14.23～16.19m。

(1－1)耕土、(1－2)素填土、(2－1)淤泥質(zhì)粘土、(2－2)粘土和(2－4)淤泥質(zhì)粘土具有低～較低強(qiáng)度,高～較高壓縮性,土、石工程分級(jí)為I級(jí),松土,不能作為通道基礎(chǔ)的持力層。(2－3)粘土和(2－5)亞粘土具有較低強(qiáng)度～中等強(qiáng)度、中等壓縮性,土、石工程分級(jí)為II級(jí),普通土。(2－4a)亞粘土夾亞砂土、(3)亞粘土夾粉砂和(4)粉細(xì)砂具有中等～中等偏低強(qiáng)度,中等～較低壓縮性,土、石工程分級(jí)為I級(jí),松土,該類含砂土含有地層下部承壓水,在動(dòng)力作用下,易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)和路面變形和沉降。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙以及主通道結(jié)構(gòu)、路面和墊層的分布情況,確定起點(diǎn)里程K1＋116處墊層底的設(shè)計(jì)高程為14.0m,在K1＋260處為通道最低點(diǎn),墊層底的設(shè)計(jì)高程為12.44m,通道出口K1＋596處墊層底的設(shè)計(jì)高程為14.59m,也就是說(shuō)通道墊層的設(shè)計(jì)高程為12.44～14.59m,經(jīng)過(guò)地層為(2－3)粘土、(2－4)淤泥質(zhì)粘土和(2－4a)亞粘土夾壓砂土。

表1 工程地質(zhì)分層表

3.2 路面彎沉檢測(cè)

路面彎沉是指在規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)軸載作用下,路面表面輪隙位置產(chǎn)生的總垂直變形(總彎沉)或回彈彎沉值,以0.01mm為單位,用來(lái)表示路基路面的承載能力,回彈彎沉值越大,承載能力越小,反之則越大。采用貝克曼梁測(cè)定路面回彈彎沉值,每車道每10米測(cè)一次兩個(gè)點(diǎn)。為盡量全面的檢測(cè)路面的承載力,檢測(cè)時(shí)相鄰車道測(cè)點(diǎn)里程應(yīng)適當(dāng)錯(cuò)開。對(duì)彎沉大的區(qū)域,取芯抽查道路各層厚度情況。

根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙,主線路面彎沉值不大于25(單位：1/100mm),輔道路面彎沉不大于40。

本次論壇圍繞“創(chuàng)新引領(lǐng)科技發(fā)展、大數(shù)據(jù)助推資源共享”主題，以長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶11?。ㄊ校┛萍假Y源共享機(jī)構(gòu)為依托，面向全國(guó)推動(dòng)科技資源跨區(qū)域共享。在論壇會(huì)議期間舉行了系列簽約活動(dòng)，作了《逐漸睜開的中國(guó)天眼》、《推進(jìn)科技資源開放共享的工作進(jìn)展和思考》等4個(gè)主題報(bào)告，組織了“企業(yè)服務(wù)面對(duì)面”和“科技資源共享助力長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶發(fā)展經(jīng)驗(yàn)交流和舉措研討”兩個(gè)分論壇。（編輯/任偉）

對(duì)左幅通道彎沉檢測(cè)結(jié)果如表1所示。統(tǒng)計(jì)表明,左幅通道三股車道共檢測(cè)彎沉數(shù)據(jù)288個(gè),其中彎沉值大于25的測(cè)點(diǎn)為94個(gè),占總測(cè)點(diǎn)數(shù)的32.6%。不合格測(cè)點(diǎn)中車道一為24個(gè),車道二為48個(gè),車道三為22個(gè)。

對(duì)右幅通道彎沉檢測(cè)結(jié)果如表2所示。統(tǒng)計(jì)表明,右幅通道三股車道共檢測(cè)彎沉數(shù)據(jù)288個(gè),其中彎沉值大于25的測(cè)點(diǎn)為67個(gè),占總測(cè)點(diǎn)數(shù)的23.3%。不合格測(cè)點(diǎn)中車道一為18個(gè),車道二為30個(gè),車道三為19個(gè)。

圖5 左幅通道彎沉值檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)圖

圖6 右幅通道彎沉值檢測(cè)結(jié)果統(tǒng)計(jì)圖

綜合左右幅彎沉檢測(cè)結(jié)果,通道共有161個(gè)測(cè)點(diǎn)彎沉值大于25,不滿足設(shè)計(jì)要求,不合格點(diǎn)數(shù)占總測(cè)點(diǎn)數(shù)的28.0%,其中車道一為42個(gè),車道二為78個(gè),車道三為41個(gè)。

3.3 路面取芯

根據(jù)彎沉檢測(cè)結(jié)果,在左右幅各選取3個(gè)位置進(jìn)行路面取芯,查明路面各層分布及基礎(chǔ)情況。鉆芯結(jié)果如表2。

表2 通道路面鉆孔取芯結(jié)果

圖7 左幅K1＋510路面芯樣

圖8 左幅K1＋345路面芯樣

圖9 左幅K1＋240路面芯樣

圖10 右幅K1＋195路面芯樣

圖11 右幅K1＋310路面芯樣

圖12 右幅K1＋472路面芯樣

根據(jù)鉆孔結(jié)果和路面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖紙,可以得到以下結(jié)論：

(1)通道瀝青面層厚度為9～12cm,滿足設(shè)計(jì)9cm的要求;

(3)閉合框架底板混凝土厚度為131～198cm,滿足設(shè)計(jì)要求。

(4)混凝土底板基礎(chǔ)為淤泥質(zhì)粘土,芯樣含水量高,呈軟塑狀。其中3個(gè)孔含15～20cm粉砂。

鉆芯過(guò)程顯示,第3層結(jié)合料水穩(wěn)定性較差,芯樣遇水極易軟化崩解。該層在瀝青面層(混凝土鋪裝層)和閉合框架底板之間易形成軟弱夾層,成為路面病害形成的病灶之一。結(jié)合鉆孔和設(shè)計(jì)資料,框架結(jié)構(gòu)底板基礎(chǔ)主要為淤泥質(zhì)粘土和亞粘土,芯樣含水量大,呈軟塑狀。通道為下穿結(jié)構(gòu),路面高程低,存在地下水作用的不利條件,將淤泥質(zhì)粘土和亞粘土作為底板基礎(chǔ)也是加劇路面病害的原因之一。

目前,通道交通流量較大,是渣土車、運(yùn)送鋼材卡車等大軸重車輛出城的主要通道,在行車荷載的不斷作用下,2014年底新整治瀝青路面很快出現(xiàn)了網(wǎng)裂、車轍、沉陷、翻漿冒泥等嚴(yán)重病害,同時(shí)環(huán)衛(wèi)作業(yè)用水沿病害區(qū)域下滲,加劇了路面局部或成片損壞。

根據(jù)《公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范》(JTG D70－2004)15.3節(jié)規(guī)定,公路隧道可采用瀝青混合料上面層與水泥混凝土下面層組成的復(fù)合式路面,設(shè)仰拱的隧道路面可只設(shè)置基層和面層,基層宜采用素混凝土,其抗壓強(qiáng)度不低于C20或彎拉強(qiáng)度不低于1.8MPa。路面第3層結(jié)合料,形成了瀝青面層(混凝土鋪裝層)和閉合框架底板之間的軟弱夾層,是路面出現(xiàn)沉陷、翻漿冒泥等嚴(yán)重病害的主要原因。通道是城市主干道,水泥穩(wěn)定土不適用高級(jí)路面的基層。

通道存在地下水作用的不利條件,淤泥質(zhì)粘土芯樣含水量高,呈軟塑狀,淤泥質(zhì)粘土和亞粘土具有較低強(qiáng)度,中等～高壓縮性,一般不宜作為天然地基,需進(jìn)行處理。

4 總結(jié)

根據(jù)定期檢測(cè)結(jié)果,該通道結(jié)構(gòu)路面的病害嚴(yán)重,路面狀況評(píng)定值達(dá)到3,根據(jù)《公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》(JTG H12－2015)規(guī)定,通道土建結(jié)構(gòu)技術(shù)狀況直接評(píng)定為4類。

根據(jù)彎沉法和鉆芯法檢測(cè)結(jié)果,通道共有161個(gè)測(cè)點(diǎn)彎沉值大于25,不滿足設(shè)計(jì)要求,不合格點(diǎn)數(shù)占總測(cè)點(diǎn)數(shù)的28.0%。路面第3層結(jié)合料,形成了瀝青面層(混凝土鋪裝層)和閉合框架底板之間的軟弱夾層,是路面出現(xiàn)沉陷、翻漿冒泥等嚴(yán)重病害的主要原因。

根據(jù)《城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范》(CJJ37－2012)表2城市主干道瀝青路面的設(shè)計(jì)使用年限應(yīng)大于15年,在設(shè)計(jì)年限內(nèi),車行道的寬度應(yīng)滿足道路交通增長(zhǎng)的要求,保證車輛能安全、舒適、通暢地行駛。通道瀝青路面在2014年底整治后,很快出現(xiàn)了網(wǎng)裂、車轍、沉陷、翻漿冒泥等嚴(yán)重病害,發(fā)展下去將危及行車安全,建議對(duì)通道路面進(jìn)行徹底整治(舊路面結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)和改建設(shè)計(jì))。

路面整治中應(yīng)充分調(diào)查舊路面的結(jié)構(gòu)性能、使用歷史,以及路面環(huán)境條件,并應(yīng)依據(jù)路面的交通需求,以及材料、施工技術(shù)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和環(huán)境保護(hù)要求等,通過(guò)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析論證確定。通道路面第3層軟弱夾層和底板下軟弱基礎(chǔ)是造成路面結(jié)構(gòu)承載力不足的主要原因,日益增長(zhǎng)的交通流量和大軸重車輛是路面病害加劇的外部原因。

該通道路面病害現(xiàn)階段已影響行車安全,發(fā)展下去將危及行車安全,必須整治路面病害,恢復(fù)路面設(shè)計(jì)使用年限,保證車輛能安全、舒適、通暢地行駛。整治中應(yīng)首先鏟除瀝青面層(混凝土鋪裝層)和閉合框架底板之間的軟弱夾層,然后考慮對(duì)框架結(jié)構(gòu)底板天然基礎(chǔ)進(jìn)行處理。

[1]公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范(JTG H12－2015)[S].北京：人民交通出版社,2015.

[2]公路隧道設(shè)計(jì)規(guī)范(JTG D70－2004)[S].北京：人民交通出版社,2014.

[3]城市道路工程設(shè)計(jì)規(guī)范(CJJ37－2012)[S].北京：人民交通出版社,2012.