杜鋒濤，馮 博，張毅濤，趙 新

(1.漢中公路管理局，陜西漢中 723000;2.中非國(guó)際建設(shè)工程有限公司，陜西西安 710650)

0 引言

近年來(lái)，隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，公路隧道修建里程不斷增加，隧道病害也隨之頻發(fā)。目前，中國(guó)對(duì)公路隧道的病害治理進(jìn)行了大量的研究，如王春景等采用結(jié)構(gòu)-荷載結(jié)構(gòu)模型，提出了一套行而有效的隧道安全評(píng)價(jià)辦法［1］;余健等通過(guò)室內(nèi)大比例相似模型的破壞試驗(yàn)，對(duì)隧道不同補(bǔ)強(qiáng)模式做了大量研究［2］;孫彬等對(duì)隧道背后脫空的病害進(jìn)行了研究，認(rèn)為背后脫空會(huì)造成應(yīng)力結(jié)構(gòu)變化，從而導(dǎo)致隧道出現(xiàn)襯砌裂縫、襯砌腐蝕等病害［3］;雷升祥等在分析隧道病害基本特征及病害成因基礎(chǔ)上，提出了內(nèi)套拱法等8種基本襯砌補(bǔ)強(qiáng)方法［4］;趙旭東針對(duì)隧道滲漏水，提出了綜合治理的原則，采用注漿、鑿槽堵漏等具體整治措施［5］;劉會(huì)迎等分析了中國(guó)己建鐵路隧道滲漏水情況，得出了隧道滲漏水的主要形式和成因，闡述了滲漏水的治理措施［6］。但是國(guó)內(nèi)缺少對(duì)隧道病害全面、系統(tǒng)的治理方法及隧道狀況的評(píng)價(jià)系統(tǒng)，工程中只能根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷提出養(yǎng)護(hù)治理辦法。

本文依托八里關(guān)隧道病害整治工程實(shí)例，針對(duì)隧道裂縫、隧道滲漏水、襯砌脫空等具體病害進(jìn)行綜合治理，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

八里關(guān)隧道位于G316國(guó)道漢中市留壩縣姜窩子鎮(zhèn)八里關(guān)村南100 m處，隧道長(zhǎng)82 m，進(jìn)口(漢中方向)里程樁號(hào)為K2235+405，出口(留壩方向)里程樁號(hào)為K2235+487，洞身支護(hù)為曲墻式。隧道設(shè)計(jì)為雙向兩車(chē)道，隧道凈寬10.5 m，凈高5.0 m。

2 隧道病害及原因分析

八里關(guān)隧道運(yùn)營(yíng)已達(dá)13年，隧道襯砌混凝土存在較多的斜向、縱向及環(huán)向裂縫，部分裂縫存在滲漏水現(xiàn)象，襯砌背后存在多處脫空及不密實(shí)現(xiàn)象，局部段落襯砌混凝土強(qiáng)度不滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。隧道襯砌破損、開(kāi)裂及滲漏水的原因分析如下。

(1)由襯砌混凝土強(qiáng)度不足或者施工質(zhì)量較差而引起拱腰或拱頂混凝土破損、開(kāi)裂及滲漏水［7］。

(2)隧道滲漏水不斷侵蝕襯砌混凝土，導(dǎo)致襯砌混凝土強(qiáng)度降低，破損開(kāi)裂。

(3)由于排水系統(tǒng)不暢，圍巖內(nèi)部水壓升高，對(duì)圍巖裂隙產(chǎn)生潤(rùn)滑，降低了圍巖的自承能力，作用在襯砌上的壓力過(guò)高使其產(chǎn)生開(kāi)裂、滲漏水［8］。

3 病害治理方案

3.1 襯砌病害治理及結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)處治方案

由于八里關(guān)隧道襯砌厚度及局部強(qiáng)度不滿(mǎn)足要求，洞頂存在脫空，有部分縱向、斜向裂縫的問(wèn)題，故需對(duì)全隧道采取全斷面花管注漿加固圍巖噴射混凝土套拱的措施。

3.1.1 安全性驗(yàn)算

八里關(guān)隧道圍巖條件為Ⅴ級(jí)和Ⅵ級(jí)，縱向裂縫發(fā)育，Ⅴ級(jí)圍巖段落最大埋深為40 m，Ⅵ級(jí)圍巖段落最大埋深為10 m。采用荷載結(jié)構(gòu)法對(duì)這兩種圍巖條件下隧道襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行安全性檢算。

噴射混凝土施工完成后，鋼筋網(wǎng)可以很好的與噴射混凝土結(jié)合，起到防止噴射混凝土開(kāi)裂的作用，因此Ⅴ級(jí)圍巖段將16 cm厚噴射鋼筋混凝土和原45 cm二次襯砌簡(jiǎn)化為一個(gè)61 cm厚的單側(cè)配筋的鋼筋混凝土二次襯砌進(jìn)行安全系數(shù)驗(yàn)算;Ⅵ級(jí)圍巖段將16 cm厚噴射鋼筋混凝土和原50 cm二次襯砌簡(jiǎn)化為一個(gè)66 cm厚的單側(cè)配筋的鋼筋混凝土二次襯砌進(jìn)行安全系數(shù)驗(yàn)算。經(jīng)驗(yàn)算，所有截面的安全系數(shù)均滿(mǎn)足規(guī)范的要求，因此可以說(shuō)明襯砌加16 cm厚噴射鋼筋混凝土的加固方案可以滿(mǎn)足隧道襯砌的安全要求。

3.1.2 隧道建筑界限要求

通過(guò)隧道襯砌內(nèi)輪廓激光斷面的掃描，結(jié)果表明該隧道除邊墻襯砌內(nèi)輪廓與設(shè)計(jì)輪廓緊貼外(無(wú)侵限)，拱頂襯砌均有富余量。如采用16 cm厚噴射混凝土套拱后，人行道內(nèi)側(cè)稍微侵限，但寬度均大于60 cm，基本不影響行人、行車(chē)安全，如圖1所示。

3.2 隧道襯砌后空洞注漿處治方案

圖1 八里關(guān)隧道套拱建筑限界設(shè)計(jì)

在需要治理的脫空處鉆設(shè)2排注漿邊孔，同時(shí)在注漿邊孔之間鉆注漿中孔，從2個(gè)注漿邊孔開(kāi)始?jí)鹤⑺酀{液(水灰比為1∶1)，當(dāng)注漿壓力逐步升至0.5 MPa且穩(wěn)定10 min以上時(shí)，減慢進(jìn)漿速度，漿液從注漿中孔流出時(shí)，結(jié)束邊孔注漿，然后從注漿中孔壓注水泥漿液;由于拱頂襯砌厚度大部分偏薄，施工時(shí)應(yīng)控制好注漿壓力，并設(shè)置襯砌臨時(shí)支護(hù)措施，同時(shí)密切觀察襯砌變形位移及周?chē)芽p的發(fā)展情況，確保施工安全。

3.3 隧道滲漏水處治方案

隧道襯砌滲漏水的原因有很多，主要可分為自然環(huán)境，防排水結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與施工，防排水設(shè)施及襯砌完整性這3大因素，而滲漏水的治理應(yīng)根據(jù)圍巖的水文地質(zhì)條件進(jìn)行綜合分析判斷［9-10］。本工程滲漏水治理方案采取以排為主，以堵為輔，以截、堵、排相結(jié)合的原則進(jìn)行，利用直接堵漏、注漿堵水和刻槽埋半管引排等方法進(jìn)行滲漏水處治。3.3.1 襯砌施工縫滲漏水處治方案

在二次襯砌施工縫位置通過(guò)刻槽埋管的方式，設(shè)置環(huán)向排水，輔以槽內(nèi)鉆孔排水管道，降低襯砌背后水位，將施工縫處的環(huán)向出水引入電纜溝槽排出洞外。施工步驟如下。

(1)沿開(kāi)槽方向固定2根木條，用鋸槽機(jī)順扁鋼鋸出2條縫后，用氣動(dòng)風(fēng)鏟鑿除兩縫之間混凝土，手工將槽底修鑿平整，環(huán)氧樹(shù)脂膩?zhàn)诱移?找平施工縫兩側(cè)的基礎(chǔ)，以便橡膠條鋪設(shè)平順，防止半管內(nèi)水向兩側(cè)流出，嚴(yán)禁膩?zhàn)痈采w施工縫，施工縫兩側(cè)槽底各3 cm內(nèi)不得涂抹找平膩?zhàn)?。

(2)沿槽方向，按50 cm間距鉆孔，置Φ8 mm螺絲。

(3)將Ω管安裝在槽內(nèi)，緊固Ω管兩邊螺絲，使半管與槽接觸密實(shí)。

(4)檢查安裝情況，管內(nèi)加水檢查滲漏水情況，如有滲漏水現(xiàn)象則重新安裝。

(5)環(huán)氧樹(shù)脂砂漿填充鑿槽。

泄水孔采用直徑為50 mm鉆頭成孔，內(nèi)設(shè)1.5 m長(zhǎng)、直徑Φ50 mm的不銹鋼管，鉆孔位置在滿(mǎn)足施工可行性的前提下沿邊墻腳盡量靠下。鋼管末端150 cm內(nèi)管壁單側(cè)間隔15 cm開(kāi)孔，且用土工布包裹，防止土砂進(jìn)入，如圖2所示。

圖2 施工縫滲漏水處治

3.3.2 非施工縫滲漏水處治方案

對(duì)于裂縫寬度大于0.5 mm、滲水量較大的隧道縱向及斜向縫滲水，采用刻槽埋管結(jié)合主動(dòng)引流的方法治理。

對(duì)于存在滲漏水現(xiàn)象的斜向、縱向裂縫，將裂縫周?chē)炷帘砻娴姆磯A、灰塵、油污、表面涂層及其他外來(lái)物清理干凈，并鑿除疏松、空鼓和蜂窩結(jié)構(gòu)，除去積水和明水;沿裂縫延伸方向鑿出10 cm寬、7 cm深的槽，鑿槽埋管長(zhǎng)度應(yīng)向未漏水裂縫處延伸且不小于10 cm;若附近有施工縫滲水時(shí)，將滲漏水引入施工縫位置的環(huán)向排水管中;施工過(guò)程中在排水管搭接位置刷一層瞬間堵漏劑，將搭接處搭接密實(shí);在距裂縫軸線兩邊不小于25 cm，共50 cm的范圍內(nèi)環(huán)向涂刷1～2 mm厚水泥基滲透結(jié)晶型防水涂料。當(dāng)附近無(wú)施工縫滲水時(shí)，可在斜向裂縫中間位置向下開(kāi)槽直至電纜槽底部，將Φ50 mm的Ω管埋入槽中，通過(guò)電纜槽引到排水邊溝中。

圖3 非施工縫滲漏水處治

3.3.3 襯砌裂縫處治方案

對(duì)于襯砌裂縫(不滲漏水)處，根據(jù)裂縫寬度治理方案分為表面封閉法和注射法，裂縫寬度小于0.2 mm的可采用表面封閉法治理，裂縫寬度大于0.2 mm的可采用注射法治理。

(1)表面封閉法(裂縫寬度小于0.2 mm)施工工藝。首先用鋼絲刷或風(fēng)砂槍將裂縫兩側(cè)各寬5 cm、深3 mm的混凝土表面的反堿、灰塵、油污、表面涂層及其他外來(lái)物清理干凈，并鑿除疏松、空鼓和蜂窩結(jié)構(gòu);其次，對(duì)裂縫涂刷2～3遍配置好的封閉材料(SHO BOND#101#高分子樹(shù)脂主劑和硬化劑按重量比7:3比例混合，配制前需精準(zhǔn)稱(chēng)量?；旌蠒r(shí)需充分?jǐn)嚢瑁旌暇鶆?，涂抹總厚度不應(yīng)小于2 mm，后用高分子樹(shù)脂材料在原襯砌表面再刷一次，厚度小于1 mm。

(2)注射法(裂縫寬度大于0.2 mm)主要方法及原理。該方法是選擇合適的材料，通過(guò)注漿方法將低黏度高強(qiáng)度材料注入已產(chǎn)生的裂縫中(可滲入寬僅0.02 mm的裂紋末端)，完成對(duì)裂縫的徹底修復(fù)。同時(shí)注漿過(guò)程中，利用緩慢均勻的壓力可以將裂縫中積存的空氣壓入混凝土的毛細(xì)孔中排出，避免產(chǎn)生空氣氣阻，從而保證混凝土修復(fù)質(zhì)量。

3.3.4 點(diǎn)狀滲漏水處治方案

(1)直接堵漏法。在隧道滲漏水位置水壓不大且混凝土結(jié)構(gòu)密實(shí)性良好時(shí)，采用直接堵漏法。點(diǎn)滲漏處理主要采用“立止水”堵水材料和“優(yōu)止水”防水材料應(yīng)用直接堵塞法治理，并在出水點(diǎn)周?chē)恍∮讦?0 cm的范圍內(nèi)抹厚度1～2 mm的水泥基滲透結(jié)晶性防水材料［11］。施工工藝流程為:基層清理、鑿槽，用“立止水”堵漏劑堵漏，用“優(yōu)止水”防水劑填充開(kāi)槽，用水泥基滲透結(jié)晶性防水材料抹面封閉，修復(fù)飾面，場(chǎng)地清理，檢查驗(yàn)收。

(2)注漿堵漏法［12］。當(dāng)隧道局部水壓較大且混凝土層內(nèi)有薄弱點(diǎn)時(shí)，直接堵漏法無(wú)法解決點(diǎn)狀滲漏水問(wèn)題，需采用注漿堵漏法施工。主要要求為:對(duì)排查出的滲漏水部位進(jìn)行表面清理，找出滲水點(diǎn)，用粉筆畫(huà)圈明示;使用電鉆對(duì)標(biāo)明的滲水點(diǎn)進(jìn)行鉆孔，深度約10～20 cm，埋設(shè)注漿頭，注漿頭口中心對(duì)正鉆孔位置，然后用堵水速凝砂漿封堵注漿頭周?chē)?用清洗機(jī)往注漿管內(nèi)注水，壓力大于1 MPa，檢查四周出水點(diǎn)，如有跑水、冒水處則用速凝堵水砂漿封堵;注漿材料選擇雙組份高聚合物化學(xué)漿，注漿壓力為0.5 MPa，可根據(jù)實(shí)施情況調(diào)整，注漿管與注漿頭連接好，灌漿開(kāi)始逐漸升壓，使?jié){液沿漏水通道推進(jìn);最后重新打開(kāi)閘閥如有水滲出繼續(xù)注漿，直到閘閥無(wú)水滲漏。

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)八里關(guān)隧道襯砌滲漏水病害的治理，有效地改善了隧道的運(yùn)營(yíng)狀況。經(jīng)過(guò)2個(gè)雨季，襯砌未出現(xiàn)滲漏水情況。施工完成后隧道外觀明顯改善，極大提高了行車(chē)安全。從社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益看，延長(zhǎng)了隧道的使用壽命，產(chǎn)生了較為明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

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