周 明， 吳耀宗， 吳昊宇

(四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設計研究院 ，四川成都 610041)

某運營高速公路隧道襯砌病害檢測與處治

周 明， 吳耀宗， 吳昊宇

(四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設計研究院 ，四川成都 610041)

文章通過某高速公路隧道襯砌脫落病害開展隧道專項檢測，全面掌握隧道病害情況，對病害形成原因進行了分析，采用應急搶險加固和永久處治方案相結(jié)合方式進行隧道病害處治，對以后類似隧道工程的快速檢測和應急處治具有借鑒和指導意義。

公路隧道； 病害檢測； 原因分析； 處治

我國高速公路建設不斷發(fā)展，運營公路隧道數(shù)量逐年增加，特別是西部地區(qū)復雜地質(zhì)條件下的特長大隧道越來越多。但由于地質(zhì)條件、氣候條件和設計、施工、運營過程中各種因素的影響，很大部分公路隧道在長期的運營過程中出現(xiàn)各種不同程度的病害，在特殊情況下，部分隧道甚至在使用的前期就出現(xiàn)比較嚴重的隧道病害，如襯砌開裂、滲漏水、路面開裂、隆起等，隧道拱頂襯砌坍塌掉塊現(xiàn)象也時有發(fā)生。運營公路隧道襯砌病害的檢測與處治已經(jīng)成為運營階段不可回避的重要工作。

1 工程概況

我國西南地區(qū)某高速公路隧道為雙洞單向交通雙車道特長隧道，左線長3 500 m，右線長3 400 m，于2012年建成通車。隧址區(qū)地處四川盆地東北緣與陜南鄂西山地之過渡地帶，屬中山構(gòu)造侵蝕溶蝕地貌，圍巖以石英砂巖夾粉砂巖為主，巖體較完整，地下水較發(fā)育。隧道洞身結(jié)構(gòu)按新奧法施工原理進行設計，即以系統(tǒng)錨桿、噴混凝土、鋼筋網(wǎng)、鋼架等組成的初期支護與二次模筑混凝土相結(jié)合的復合襯砌型式。

2 襯砌病害檢測

2.1 檢測方案

隧道在運營過程中左線某處出現(xiàn)襯砌滲水、開裂、剝落掉塊以及背后空洞等病害。為保證隧道結(jié)構(gòu)安全，徹底查明病害情況及成因，及時進行病害處治，管養(yǎng)單位立即委托有資質(zhì)單位對左線襯砌病害較嚴重段落進行專項檢測及處治方案設計。

本次針對隧道襯砌結(jié)構(gòu)檢測項目包括外觀檢查、厚度及背后空洞檢測、凈空斷面檢測、強度檢測等(表1)，襯砌及路面地質(zhì)雷達檢測測線布置見圖1。

表1 隧道襯砌結(jié)構(gòu)檢測方案

圖1 襯砌及路面地質(zhì)雷達檢測測線布置

2.2 檢測結(jié)果

(1)本次專項檢測結(jié)果參見表2。

(2)襯砌剝落掉塊處病害展布圖參見圖2，病害照片參見圖3～圖6。

(3)襯砌背后脫空雷達圖參見圖7，鋼支撐雷達圖參見圖8，二次襯砌厚度檢測結(jié)果見表3。

表2 專項檢測結(jié)果

圖2 襯砌剝落掉塊處病害展布圖

圖3 拱頂襯砌混凝土剝落掉塊

圖4 施工縫環(huán)向開裂滲水泛堿

圖5 襯砌斜向裂縫滲水泛堿

圖6 檢修道側(cè)壁擠壓開裂傾斜

圖7 襯砌背后脫空雷達圖

(4)凈空斷面檢測結(jié)果參見圖9。

(5)路面取芯芯樣結(jié)果參見圖10。

表3 二次襯砌厚度檢測結(jié)果 cm

圖8 鋼支撐雷達圖

圖9 凈空斷面檢測結(jié)果

圖10 隧道路面取芯芯樣

3 病害原因分析

3.1 施工質(zhì)量缺陷

隧道施工質(zhì)量較差，主要為襯砌厚度不足、襯砌背后脫空、強度不足、鋼支撐數(shù)量不足、仰拱未按要求施作等，導致襯砌承載能力下降，局部出現(xiàn)應力集中，易導致局部受拉開裂脫落。仰拱未按設計要求施作，襯砌結(jié)構(gòu)未封閉成環(huán)，降低了隧道襯砌結(jié)構(gòu)的整體承載能力，易發(fā)生變形、開裂現(xiàn)象。

3.2 地下水影響

該隧道地下水較發(fā)育，地下水的長期滲流作用導致泥沙堵塞排水管道，水壓力增大，導致施工縫和襯砌裂縫等薄弱環(huán)節(jié)開裂滲漏。此外，防水板破損或老化、其他防水措施失效等也將誘發(fā)滲漏水病害。

4 病害處治措施

結(jié)合隧道二次襯砌脫落段的地質(zhì)條件、外觀病害、施工質(zhì)量等情況，考慮隧道病害整治過程中的施工安全和長久運營安全，通過類比其他相似工程的處治方案，本著“方案合理、經(jīng)濟可行、便于實施、施工快速”的原則，采用應急搶險加固和永久處治方案相結(jié)合。

考慮技術(shù)、經(jīng)濟及安全等因素，由于采取拆除重建拱墻二次襯砌和增設仰拱存在較大的施工安全風險，且造價高，封閉斷道時間長，對通車運營影響較大，結(jié)合專家評議意見，本次二次襯砌脫落段的加固處治采用“襯砌內(nèi)表面套拱加固和邊墻基礎加固，并加強運營過程中的觀測”的方案。

應急搶險加固措施采用15 kg/m輕型鋼軌進行拱背加固，拱架間距60 cm，縱向連接筋采用φ20 mm鋼筋，環(huán)向間距80 cm。襯砌掉塊位置采用雙層鋼筋網(wǎng)加固。

永久加固處治設計方案充分考慮了與臨時加固措施的銜接，對臨時加固用的鋼軌予以充分利用，不作拆除處理，僅在臨時加固措施的基礎上作進一步加固處治，既保證了施工安全和長久運營安全，同時還縮短了處治工期。

4.1 套拱加固

在原二襯表面環(huán)向架設15 kg/m輕軌(縱向60 cm間距)和縱向連接鋼筋，鋼架拱腳設置4根3 m長φ32 mm砂漿錨桿；在輕軌表面鋪設φ12 mm鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距20 cm×20 cm；最后噴15 cm厚CF35鋼纖維混凝土，套拱加固布置圖參見圖11。

4.2 邊墻基礎加固

隧道邊墻底部設置了φ250 mm樹根樁加固邊墻基礎，樹根樁長5 m，左右邊墻各布設1根，縱向間距1 m。樹根樁外插角應按與設計基線成45°和60°交錯布置，邊墻基礎加固布置圖參見圖12。

4.3 排水措施

排水措施采用打泄水孔，主動引排的方式。泄水管在左右邊墻各設置一處，每處設置兩個泄水孔，每個孔口采用

圖11 套拱加固布置

圖12 邊墻基礎加固布置

φ50 mm半剖聚乙烯軟管向下引排至電纜溝內(nèi)。泄水孔縱向間距5 m，孔徑φ42 mm，單孔長度5 m，穿過圍巖加固圈，泄水孔布置圖參見圖13。

5 結(jié)束語

本文針對隧道運營工程中發(fā)生襯砌脫落現(xiàn)象，通過隧道專項檢測徹底查明了隧道病害發(fā)生原因，并采用應急搶險加固和永久處治方案相結(jié)合方式進行病害處治方案設計。目前隧道病害處治工作已經(jīng)完成，隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定并已恢復通車運營，處治效果良好。

圖13 泄水孔布置

[1] 何川, 佘健. 高速公路隧道維修與加固[M]. 北京：人民交通出版社，2004.

[2] 劉海京, 鄭佳艷, 鄒宗良, 等. 某運營高速公路隧道襯砌坍塌病害檢測及快速處治[J]. 公路交通技術(shù)，2010(5).

[3] 四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設計研究院. 某高速公路隧道病害專項檢測報告[R]. 成都：四川省交通運輸廳公路規(guī)劃勘察設計研究院，2016.

[定稿日期]2017-06-28

周明(1982～)，男，碩士，工程師，從事橋梁與隧道工程檢測及設計工作。

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