周康祥

（1甘肅公路交通建設(shè)集團(tuán)公司，甘肅 蘭州 730030；2甘肅省隧道工程技術(shù)研究中心，甘肅 蘭州 730000）

公路隧道中仰拱是重要的構(gòu)成部分，該部分結(jié)構(gòu)的受力通常比較復(fù)雜，如果出現(xiàn)缺陷病害，會(huì)嚴(yán)重威脅道路行車(chē)安全[1-2]。如何處治隧道仰拱缺陷是公路養(yǎng)護(hù)過(guò)程中需要重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。本文以某公路隧道仰拱缺陷為例，分析了仰拱缺陷特征，并對(duì)不同類型缺陷提出了對(duì)應(yīng)的處治措施。

1 公路隧道仰拱缺陷病害特征分析

某公路投入運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)，對(duì)該公路中的5個(gè)隧道進(jìn)行調(diào)查和研究，發(fā)現(xiàn)每個(gè)隧道內(nèi)部均存在不同程度的病害問(wèn)題，大致分為三類，分別為滲水掛冰、襯砌嚴(yán)重裂損和仰拱變形。這些病害在很大程度上威脅著行車(chē)安全，尤其是仰拱變形危害最大。現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，仰拱變形形式多樣，比如路面縱向拉裂錯(cuò)臺(tái)、電纜槽側(cè)壁傾斜、墻腳下沉、路面隆起等。仰拱變形會(huì)受到周?chē)刭|(zhì)環(huán)境的影響，黃土隧道和石質(zhì)圍巖隧道均容易出現(xiàn)仰拱變形問(wèn)題，其中黃土隧道地質(zhì)區(qū)域更容易發(fā)生電纜槽側(cè)壁傾斜和墻腳下沉[1]，石質(zhì)圍巖公路隧道容易出現(xiàn)電纜槽側(cè)壁傾斜、縱向開(kāi)裂錯(cuò)臺(tái)、路面隆起等。

該公路在以往運(yùn)行維護(hù)過(guò)程中，收集了不少隧道仰拱變形數(shù)據(jù)信息，本文對(duì)其中100條鉆孔芯樣或探槽資料進(jìn)行了詳細(xì)研究分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，發(fā)生了仰拱變形缺陷的區(qū)域，絕大部分芯樣沒(méi)有達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求。仰拱的填充層和結(jié)構(gòu)層都沒(méi)有100%達(dá)到相關(guān)要求，均存在不同程度的質(zhì)量缺陷，其中比較典型的缺陷形式有：混凝土芯樣破碎、松散，混凝土內(nèi)部存在孔洞，無(wú)仰拱結(jié)構(gòu)層或厚度不夠等。病害問(wèn)題比較嚴(yán)重的區(qū)域出現(xiàn)了基底圍巖受水浸泡軟弱、松散等問(wèn)題。對(duì)鉆芯進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，混凝土芯樣長(zhǎng)度嚴(yán)重不足，或結(jié)實(shí)度嚴(yán)重不足，混凝土底面極其不均勻、高度落差非常大，兩側(cè)墻腳與襯砌通常沒(méi)有很好的連接[2]。如圖1所示為不同仰拱缺陷形式所占比例。

圖1 不同仰拱缺陷形式所占比例

2 隧道仰拱缺陷處治方案選擇

公路隧道出現(xiàn)病害最根本的原因是施工質(zhì)量存在缺陷。對(duì)于公路隧道仰拱缺陷病害，處治過(guò)程中需要重點(diǎn)注意下述幾個(gè)問(wèn)題[3-4]：①充分了解仰拱缺陷病害形式，厘清公路隧道仰拱缺陷類型；②掌握仰拱缺陷已發(fā)展到何種程度，分析未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì),同時(shí)還要評(píng)估缺陷對(duì)隧道結(jié)構(gòu)安全和穩(wěn)定造成的影響；③了解隧道附近地質(zhì)環(huán)境情況以及地下水情況；④了解維修施工環(huán)境條件。在充分考慮上述因素的基礎(chǔ)上，針對(duì)不同類型的仰拱缺陷可以采用相對(duì)應(yīng)的處治措施。拆換處治是其中非常重要的方法，但不建議所有的仰拱缺陷都采用該方式，因?yàn)槠鋾?huì)對(duì)隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成很大程度的影響。

在處治某公路隧道仰拱缺陷時(shí)，采用了分類處治的方法：

1）仰拱缺陷已經(jīng)比較嚴(yán)重，或經(jīng)過(guò)評(píng)估后認(rèn)為未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)不容樂(lè)觀，或經(jīng)過(guò)檢測(cè)后發(fā)現(xiàn)其施工質(zhì)量存在嚴(yán)重缺陷，如基底圍巖軟弱、實(shí)際無(wú)仰拱且芯樣松散等，這些缺陷形式使得仰拱的承載能力顯著降低，對(duì)正常行車(chē)安全構(gòu)成了較大威脅。對(duì)于這類比較嚴(yán)重的缺陷形式，處治方法以拆換為主，只有這樣才能夠徹底消除缺陷，保證行車(chē)安全。

2）芯樣局部松散或厚度較薄、基底圍巖較軟弱，這類缺陷不是非常嚴(yán)重，雖然已經(jīng)表現(xiàn)出了一些問(wèn)題，但不會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)構(gòu)成嚴(yán)重威脅，且經(jīng)過(guò)評(píng)估后認(rèn)為在未來(lái)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)進(jìn)一步惡化。這類缺陷對(duì)整體結(jié)構(gòu)的耐久性和穩(wěn)定性稍有削弱，可采取一定的措施對(duì)其進(jìn)行加固處理，避免對(duì)整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性造成進(jìn)一步影響。

3）芯樣厚度不足但具有較好的完整性，且基底圍巖相對(duì)堅(jiān)硬完整，這種病害相對(duì)較輕，基本不會(huì)對(duì)整體結(jié)構(gòu)安全性和穩(wěn)定性構(gòu)成威脅，沒(méi)有表現(xiàn)出負(fù)面影響。對(duì)于這種病害較輕的缺陷形式如果貿(mào)然采取措施，起到的作用不大，反而會(huì)損害結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，降低仰拱結(jié)構(gòu)的安全?；诖?，較輕的病害可以不采取加固措施，但是需要對(duì)其長(zhǎng)期監(jiān)視，防止其進(jìn)一步惡化，監(jiān)視過(guò)程中一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題立即采取措施進(jìn)行處理[3]。

在處治隧道仰拱缺陷時(shí)，拆換是較常用的方法，技術(shù)相對(duì)成熟，本文不再詳述。某公路隧道仰拱缺陷處治中使用最多的是加固處治。對(duì)于仰拱與填充層鉆探芯樣局部位置較松散或厚度不足、基底圍巖較軟弱等問(wèn)題，尚未表現(xiàn)出嚴(yán)重的危害性，可采用加固處治方法。對(duì)于一些不是非常嚴(yán)重的仰拱缺陷都可以采用這種方法，避免開(kāi)挖過(guò)深對(duì)整體結(jié)構(gòu)造成負(fù)面影響。部分公路隧道附近不具備分流道路，這時(shí)如果采用仰拱開(kāi)挖處治方案，會(huì)導(dǎo)致道路阻斷，造成負(fù)面社會(huì)影響，此時(shí)也可以采用加固處治方案，無(wú)需完全阻斷道路，可對(duì)其中一半道路進(jìn)行封閉施工，另一半道路保證行車(chē)，盡可能降低處治施工對(duì)社會(huì)造成的影響。如果隧道附近具備車(chē)輛分流條件，應(yīng)該盡可能將車(chē)輛分流至其他道路，再對(duì)隧道仰拱缺陷進(jìn)行處治施工，以確保行車(chē)安全。

加固處治主要是對(duì)仰拱、基底圍巖、填充層等進(jìn)行加固處理，加固的措施主要有鋼管樁和注漿錨管樁。為保證注漿鋼管樁整體受力的平衡性，需在鋼管樁上側(cè)部位通過(guò)橫向型鋼進(jìn)行連接，同時(shí)利用縱向槽鋼進(jìn)行焊接，在橫向方向相鄰支撐通過(guò)鋼筋進(jìn)行焊接連接，使其形成一個(gè)整體，保證整體的穩(wěn)定性。為了盡可能提升混凝土底板上緣的抗拉強(qiáng)度，需要在內(nèi)部設(shè)置鋼筋網(wǎng)片，其中鋼筋網(wǎng)片通過(guò)橫向上的型鋼和豎向上的鋼筋焊接而成。圖2為仰拱加固方案示意圖。

3 處治施工現(xiàn)場(chǎng)需重點(diǎn)注意的問(wèn)題

1）開(kāi)挖深度需合適，一般確保型鋼橫向支撐兩側(cè)位于電纜槽底部為宜。在混凝土底板位置需要修建排水設(shè)施，尤其是在地下水較豐富的區(qū)域，須將地下水及時(shí)排走，避免地下水堆積造成不良影響，可以在兩側(cè)拉槽部位縱向方向埋設(shè)排水溝，且每間隔一段距離在橫向方向設(shè)置排水溝，確保地下水能順利排走。

圖2 仰拱加固方案示意圖

2）注漿施工時(shí)，避免漿液堵塞排水管道。在鎖腳錨管端頭可以通過(guò)鋼墊板強(qiáng)化其與墻腳襯砌之間的連接。條件允許的情況下可以把襯砌表面混凝土鑿開(kāi)讓鋼筋外露，然后將新鋼筋與混凝土內(nèi)的鋼筋進(jìn)行焊接，可以大幅提升連接效果。保證底板施工縫與原施工縫重合，也就是所謂的整版施工，能夠提升襯砌結(jié)構(gòu)整體的協(xié)調(diào)性，優(yōu)化其受力條件。

3）對(duì)仰拱進(jìn)行加固處治時(shí)涉及很多操作，必須確保所有施工環(huán)節(jié)的可靠性。用I28工字鋼作為型鋼橫向支撐，縱向方向上兩個(gè)型鋼之間的距離控制在1m，型鋼兩側(cè)與32a槽鋼進(jìn)行焊接處理，槽鋼與注漿鋼管也進(jìn)行焊接處理，需要在槽鋼和鋼管對(duì)應(yīng)位置開(kāi)設(shè)孔洞，然后用鋼筋穿過(guò)槽鋼和鋼管進(jìn)行焊接。條件允許時(shí)最好進(jìn)行整幅施工，如果條件不允許只能分幅施工，則須注重中間連接工作。型鋼中部錯(cuò)縫斷開(kāi)，鋼墊板與型鋼之間利用高強(qiáng)度螺栓進(jìn)行連接，同樣的，上部鋼筋網(wǎng)也需要錯(cuò)縫斷開(kāi)，再進(jìn)行焊接處理。新舊混凝土接觸界面應(yīng)該鑿毛處理，且在正式澆筑混凝土前需要將界面清理干凈，確保整潔后再澆筑，以保障混凝土連接的可靠性[4]。

4）采用加固處治方案時(shí)開(kāi)挖深度雖然較淺，但不宜一次性開(kāi)挖完成，通?？刂圃谝话逡r砌長(zhǎng)度范圍內(nèi)，同時(shí)在開(kāi)挖過(guò)程中要強(qiáng)化質(zhì)量監(jiān)督和控制。

5）如果是邊施工邊通車(chē)，隧道內(nèi)情況比較復(fù)雜，施工車(chē)輛、施工人員以及行車(chē)較多，為了保證行車(chē)安全必須對(duì)車(chē)輛速度進(jìn)行限制，也可以適當(dāng)采取交通管制措施，對(duì)于超寬超高車(chē)輛限制行駛或者進(jìn)行分流。

圖3 仰拱加固施工現(xiàn)場(chǎng)

4 結(jié)語(yǔ)

某公路由于投入運(yùn)行的時(shí)間較長(zhǎng)，其5個(gè)隧道出現(xiàn)了不少病害，其中仰拱缺陷是最常見(jiàn)的形式，如滲水掛冰、襯砌嚴(yán)重裂損、仰拱變形等，嚴(yán)重影響著道路行車(chē)安全。對(duì)于仰拱缺陷，主要通過(guò)加固處治方案，有效排除了仰拱缺陷對(duì)整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的影響。