侯 圓，羅 貴，唐 誠(chéng)，李 培

(中國(guó)水利水電第十工程局有限公司,四川 都江堰 611830)

1 工程概述

渝蓉高速公路四川段是四川省高速公路網(wǎng)布局規(guī)劃中23個(gè)出川通道之一，是直接連接成渝經(jīng)濟(jì)雙核路程最短、線路最優(yōu)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)最高的高速公路。項(xiàng)目總長(zhǎng)約175 km，其中資陽(yáng)段約154 km，成都段約21 km。該項(xiàng)目技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)采用雙向六車道，路基寬 33.5 m，設(shè)計(jì)速度為120 km/h，隧道設(shè)計(jì)速度為100 km/h，設(shè)置橋梁 224 座(其中特大橋 2 座/12 252 m)，橋路比為19.06%；隧道 4 座(8 430 m)，隧占比為3.78%；互通式立交14 座。

復(fù)工時(shí)經(jīng)檢測(cè)單位采用地質(zhì)雷達(dá)和鉆孔取芯檢測(cè)，4條隧道存在不同程度的缺陷，其缺陷主要為二次襯砌裂縫、二次襯砌施工縫錯(cuò)臺(tái)、電纜溝蓋板破損、二次襯砌鋼筋保護(hù)層厚度不夠、裂縫滲水鈣化、仰拱未施做或厚度不足、洞渣回填。其中仰拱及仰拱回填缺陷長(zhǎng)度達(dá)6 009 m，缺陷占比為71.28%。

2 結(jié)構(gòu)分析

隧道仰拱是為改善上部支護(hù)結(jié)構(gòu)受力條件而設(shè)置在隧道底部的反向拱形結(jié)構(gòu)，是隧道結(jié)構(gòu)的主要組成部分之一，其作用是將隧道上部四周的圍巖壓力和路面荷載通過(guò)隧道二次襯砌和仰拱有效地傳遞到地下，而且還有效地抵抗隧道下部地層傳來(lái)的反力。

仰拱破除前，隧道已經(jīng)過(guò)開(kāi)挖、臨時(shí)支護(hù)、永久支護(hù)三個(gè)應(yīng)力階段，隧道停工2 a多時(shí)間，隧道應(yīng)力場(chǎng)已經(jīng)趨于穩(wěn)定平衡。仰拱破除后二次襯砌結(jié)構(gòu)邊墻墻腳懸空，周邊圍巖在仰拱破除后應(yīng)力場(chǎng)重新分布，特別是圍巖在水的作用下會(huì)加劇仰拱破除后的應(yīng)力分布，二次襯砌結(jié)構(gòu)可能會(huì)在局部位置受到應(yīng)力集中而剪切破壞，可能會(huì)出現(xiàn)二次襯砌結(jié)構(gòu)脫空、開(kāi)裂、破損掉塊等新病害。

3 處置方案

國(guó)內(nèi)對(duì)不拆除仰拱及仰拱回填的二次襯砌結(jié)構(gòu)加固通常采用增加截面、型鋼內(nèi)襯、粘貼鋼板(帶)、粘貼碳纖維復(fù)合型材料、錨桿(索)、水泥注漿、化學(xué)灌漿等加固方式，以上加固方式主要針對(duì)二次襯砌結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、滲水、墻背后空洞、襯砌厚度不足、鋼筋保護(hù)層厚度不足、施工縫錯(cuò)臺(tái)等缺陷，通過(guò)采取以上處置措施，基本上都能夠達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)、堵漏和提高耐久性的要求。

渝蓉高速公路龍泉山隧道因施工和停工后長(zhǎng)期無(wú)人管理等原因造成隧道缺陷多、范圍廣，仰拱及仰拱回填缺陷需破除后重新施做。為了保證仰拱及仰拱回填破除后二次襯砌結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和安全性，充分利用二次襯砌結(jié)構(gòu)自身承受圍巖應(yīng)力的能力，避免加固施工與后續(xù)工作產(chǎn)生交叉干擾和占用后續(xù)工作面，采用鋼管錨筋樁對(duì)二次襯砌結(jié)構(gòu)邊墻墻腳進(jìn)行加固，以達(dá)到加固圍巖和二次襯砌結(jié)構(gòu)的目的，抵消二次襯砌結(jié)構(gòu)自重和圍巖的作用力，保護(hù)二次襯砌結(jié)構(gòu)不產(chǎn)生新的病害。鋼管錨筋樁布置情況見(jiàn)圖1。

4 施工過(guò)程

4.1 二襯鋼筋混凝土鉆孔

鉆機(jī)底座用膨脹螺栓與二襯鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)固定牢固，接通水源，安裝φ90鉆頭。鉆孔深度超過(guò)二襯厚度，鉆孔縱向間距為50 cm。

4.2 圍巖鉆孔

鉆孔采用潛孔鉆，按照電動(dòng)鉆孔取芯機(jī)已完成的孔位定位，用角度尺對(duì)鉆桿角度進(jìn)行復(fù)核后鉆孔。在鉆孔過(guò)程中，觀察圍巖地質(zhì)情況并對(duì)鉆孔角度勤復(fù)核。若遇圍巖松動(dòng)破碎時(shí)，應(yīng)采用跟進(jìn)套管的鉆進(jìn)技術(shù)；如遇坍孔，應(yīng)立即停鉆，回填水泥砂漿后重新鉆孔。

圖1 鋼管錨筋樁布置示意圖(虛線為仰拱破除)

4.3 鋼管錨筋樁的制作

鋼管采用φ89無(wú)縫鋼管，管壁按30 cm間距、梅花形布置φ10～16注漿孔。錨筋樁鋼筋為3φ20螺紋鋼，固定環(huán)采用φ26×4 mm短管節(jié)，節(jié)長(zhǎng)3～5 cm并與主筋焊接，間距按1.5 m布置，長(zhǎng)度L=6 m。鋼管錨筋樁結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。

圖2 鋼管錨筋樁結(jié)構(gòu)圖

4.4 清孔與驗(yàn)孔

鉆孔完成后，使用高壓風(fēng)清孔，孔內(nèi)應(yīng)干凈、無(wú)石屑與石粉，清孔完成后，及時(shí)組織對(duì)孔徑、孔深、角度進(jìn)行驗(yàn)收，驗(yàn)收合格后進(jìn)入下一道工序。

4.5 鋼管錨筋樁的安裝

鉆孔驗(yàn)收合格后，使用簡(jiǎn)易自行式安裝臺(tái)車安裝鋼管錨筋樁。鋼管安裝過(guò)程中遇阻力時(shí)重新清孔或在鋼管尾部加墊板施加外力安裝，鋼管安裝完成后，將φ20 PVC注漿管一端與錨筋束一起插入鋼管中，注漿管的出口初始位置距孔底端30 cm。

4.6 注漿封孔

連接注漿管路，啟動(dòng)注漿泵將攪拌好的M20水泥砂漿注入鉆孔內(nèi)，水泥砂漿自孔底向外灌注，注漿壓力為0.5 MPa，孔口連續(xù)溢漿后停止灌漿，安裝止?jié){塞防止水泥砂漿溢出，水泥砂漿固化45 min后拆除止?jié){塞，水泥砂漿達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度后用砂輪機(jī)切除露出孔外的鋼管和錨筋。

4.7 監(jiān)控量測(cè)

4.7.1 頂拱下沉觀測(cè)

仰拱破除前，在每一個(gè)拆除段頂拱植入φ10鋼筋，鋼筋外露2 cm。使用全電子水準(zhǔn)儀和電子水準(zhǔn)尺觀測(cè)，對(duì)比開(kāi)挖前后的測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算頂拱下沉量。

4.7.2 收斂觀測(cè)

收斂觀測(cè)點(diǎn)布置于二次襯砌邊墻墻腳，每一個(gè)拆除段布置2組，在邊墻墻腳鉆孔埋設(shè)φ22水泥砂漿錨桿，砂漿終凝后在錨桿上焊接收斂測(cè)點(diǎn)。仰拱破除前先采用收斂?jī)x測(cè)量一組數(shù)據(jù)，記錄收斂?jī)x初始讀數(shù)和彈簧拉力。仰拱破除后按監(jiān)測(cè)頻率監(jiān)測(cè)，在彈簧拉力與第一次讀數(shù)一致時(shí)讀取收斂?jī)x讀數(shù)，與原始讀數(shù)進(jìn)行對(duì)比并確定二襯結(jié)構(gòu)向內(nèi)收斂的數(shù)值和累計(jì)收斂數(shù)值。

5 質(zhì)量控制

5.1 事前控制

制定完整的質(zhì)量保證計(jì)劃和施工方案，編制詳細(xì)的技術(shù)交底，進(jìn)行相關(guān)質(zhì)量培訓(xùn)；鋼管及鋼筋進(jìn)場(chǎng)時(shí)必須有出廠材質(zhì)合格證明書，且產(chǎn)品批號(hào)、型號(hào)、規(guī)格、生產(chǎn)廠家等標(biāo)識(shí)清楚，鋼管和鋼筋堆放場(chǎng)應(yīng)防潮、防雨、防銹蝕，原材到場(chǎng)經(jīng)見(jiàn)證取樣試驗(yàn)合格后方可使用。

5.2 事中控制

所有操作人員、現(xiàn)場(chǎng)管理人員持證上崗，嚴(yán)格執(zhí)行“三檢制”，鋼管外壁注漿孔采用機(jī)械鉆孔，鋼管接長(zhǎng)時(shí)采用V型坡口焊接；鉆孔孔位按照設(shè)計(jì)圖紙放樣，鉆孔過(guò)程中對(duì)鉆孔角度勤復(fù)核，鉆孔完成后對(duì)鉆孔方位、孔深、孔徑進(jìn)行驗(yàn)收；M20水泥砂漿嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)配合比進(jìn)行制漿，灌漿壓力為0.5 MPa，注漿飽滿。

5.3 事后控制

按施工時(shí)間和空間對(duì)成品進(jìn)行分批分段質(zhì)量驗(yàn)收，按抽檢頻率進(jìn)行拉拔實(shí)驗(yàn)，對(duì)不符合質(zhì)量驗(yàn)收規(guī)范要求的成品進(jìn)行返工，及時(shí)進(jìn)行質(zhì)量工作總結(jié)，分析原因、解決問(wèn)題，提高成品驗(yàn)收一次合格率。

6 結(jié) 語(yǔ)

隧道仰拱及仰拱回填缺陷大部分是由施工質(zhì)量不合格和設(shè)計(jì)缺陷造成的，國(guó)內(nèi)通常采用灌漿、錨桿(錨管)注漿或拆除重建進(jìn)行修復(fù)。拆除重建時(shí)采用鋼管錨筋樁對(duì)二次襯砌結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固，能有效避免仰拱及仰拱回填破除時(shí)振動(dòng)對(duì)二次襯砌結(jié)構(gòu)的影響，能有效抵消二次襯砌結(jié)構(gòu)自重和圍巖應(yīng)力的作用，維持二次襯砌結(jié)構(gòu)的安全性和穩(wěn)定性，避免二次襯砌結(jié)構(gòu)出現(xiàn)墻背脫空、開(kāi)裂、掉塊等二次病害，鋼管錨筋樁無(wú)外露結(jié)構(gòu)，不影響二襯結(jié)構(gòu)的外觀形狀，施工快速，有利于提高隧道結(jié)構(gòu)的耐久性，在隧道仰拱及仰拱回填拆除重建二次襯砌結(jié)構(gòu)加固工程中具有推廣和借鑒意義。