陳星宇CHEN Xing-yu；鄭勇ZHENG Yong；張偉ZHANG Wei

（云南省交通規(guī)劃設(shè)計研究院有限公司，昆明 650041）

0 引言

云南地處青藏高原南延部分，大部分地區(qū)位于西南橫斷山脈地帶，94%以上的面積為山區(qū)，山高谷深，地勢險峻，隧道不可避免地成為了公路選線中克服困難地形的有效措施[1]。隨著公路隧道數(shù)量的急劇增加，諸如襯砌開裂、滲漏水、路面開裂、基底下沉、底鼓、侵限、凍害、震害等各種隧道病害也就相應出現(xiàn)。這些病害對隧道運營期的行車安全、行車環(huán)境及行車舒適性造成了不同程度的影響。根據(jù)資料表明，目前我國有大約30%的公路隧道處于病害發(fā)育的亞健康狀態(tài)[2]。因此，在不久的將來，公路隧道病害處治將會進入高頻率階段。楊春平等[3]以廈蓉高速雞照隧道工程為例，對隧道襯砌開裂、電纜槽下沉、邊墻滲漏水等病害的檢測及處治技術(shù)進行了研究。余順等[4]依據(jù)高寒區(qū)某隧道襯砌裂縫調(diào)查結(jié)果，基于斷裂力學理論，采用有限元模擬計算隧道二襯混凝土裂縫應力強度因子，并引入裂縫尖端的穩(wěn)定系數(shù)作為隧道襯砌結(jié)構(gòu)裂縫安全性評價的判定依據(jù)。孟陸波等[5]依托某（炭質(zhì)）千枚巖隧道，基于其二襯開裂特征，結(jié)合監(jiān)控量測及工程地質(zhì)條件分析了隧道二襯開裂的機理，并采用數(shù)值計算分析探討了隧道二襯的支護時機。

本文依托武定至易門高速公路三臺坡隧道工程，針對其二次襯砌開裂問題，進行了裂縫檢測及監(jiān)測，結(jié)合工程地質(zhì)條件及施工情況對裂縫成因進行分析，并提出了裂縫處治方案，以期為類似工程的裂縫處治提供參考。

1 工程概況

1.1 設(shè)計概況

三臺坡隧道為雙洞三車道連拱隧道，隧道全長300m，起止點樁號為K72+440～K72+740；隧道全線位于圓曲線上；隧道所在路段縱坡為：隧道起點～K72+590.852為-1.900%，K72+590.852～隧道止點為-2.900%；最大埋深約54.6m。該隧道所在路段設(shè)計速度為100km/h，汽車荷載等級為公路—Ⅰ級。隧道按8（Ⅷ）度設(shè)防。隧道主洞采用三心圓曲墻式斷面，仰拱采用大半徑圓弧坦拱方案；建筑限界寬度為14.5m，高度為5m。圖1所示為隧道的內(nèi)輪廓設(shè)計。

1.2 工程地質(zhì)條件

隧址區(qū)屬構(gòu)造剝蝕低中山地貌，地形起伏較大。受地形條件影響，區(qū)內(nèi)立體氣候特點十分明顯，干濕分明，雨熱同季；多年平均降雨量為817.4mm，相對濕度72.0%，雨量充沛。隧道區(qū)地表水不發(fā)育，主要為受大氣降水補給的地表沖溝水。地下水主要為第四系孔隙水和基巖裂隙水。

隧址區(qū)位于揚子亞板塊次級構(gòu)造單元康滇古隆起，位于經(jīng)向構(gòu)造體系的普渡河斷裂與綠汁江斷裂間。羅茨至易門斷裂為區(qū)內(nèi)主要斷裂，隧址區(qū)則位于其影響帶內(nèi)，受其影響，圍巖產(chǎn)狀變化較多，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，風化層厚。三臺坡隧道地層以前震旦系下統(tǒng)澄江組（Zac）砂巖為主，圍巖呈強～中風化，中細粒結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，巖質(zhì)硬且脆，節(jié)理裂隙發(fā)育。隧道穿越三賢村1號斷層，該斷層與路線呈83°斜交，斷層性質(zhì)不明，受斷層影響，局部地段巖體破碎。全隧均為Ⅳ級、Ⅴ級圍巖。

2 裂縫情況及原因分析

2.1 隧道施工方法

隧道采用無中導連拱隧道的方案。以左幅隧道作為先行洞先施工，掌子面開挖采用環(huán)形預留核心土法，右幅隧道作為后行洞后施工，掌子面開挖采用CRD法。先行洞二襯應始終超前后行洞掌子面的距離不小于40m。先行洞施工中，三臺階開挖應錯開，錯開長度為5～10m；后行洞施工中，左右斷面開挖必須錯開，錯開長度10～15m。隧道開挖應以機械開挖為主，必要時可采用控制爆破施工，爆破震動速度控制標準值應小于15cm/s。

圖1連拱隧道內(nèi)輪廓設(shè)計圖

2.2 裂縫分布及監(jiān)測情況

隧道裂縫分布在先行洞（左幅）ZK72+455～ZK72+715段，于后行洞（右幅）開挖掘進時出現(xiàn)，后行洞無明顯裂縫出現(xiàn)。圖2所示為裂縫分布區(qū)域圖。（圖3）

圖2三臺坡隧道裂縫分布區(qū)域圖

圖3三臺坡隧道拱腰及邊墻處縱向裂縫

三臺坡隧道裂縫主要有兩種類型：第一類裂縫為縱向裂縫，整體以平行隧道軸線分布為主，并有斜向裂縫與之交錯分布；裂縫主要分布于先行洞（左幅）靠近中墻一側(cè)的拱腰、拱腳及邊墻位置，在拱腳和拱腰之間集中分布；該類裂縫是三臺坡隧道的主要裂縫類型，在ZK72+498～ZK72+516、ZK72+525～ZK72+624、ZK72+642～ZK72+651段裂縫較為嚴重，呈羽毛狀分布；該隧道裂縫寬度為0.1～2.32mm不等。第二類裂縫為環(huán)向裂縫，分布于施工縫附近，并從隧道拱頂向兩側(cè)發(fā)展，共有三道，分別位于ZK72+530（寬度約1.32～1.56mm）、ZK72+695（寬 度 約0.28～0.42mm）、ZK72+711（寬度約0.35～0.44mm）處，長度約為22m。圖4所示為裂縫展布圖。

裂縫監(jiān)測采用玻璃貼片、裂縫測寬儀兩種方法進行，在隧道先行洞（左幅）共布設(shè)22組觀測點，共計44個監(jiān)測點。根據(jù)裂縫監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，三臺坡隧道裂縫均為干裂縫，且總體上已趨于穩(wěn)定。表1所示為裂縫監(jiān)測情況一覽表。

2.3 裂縫原因分析

根據(jù)檢測資料，并結(jié)合三臺坡隧道地形地質(zhì)條件和施工情況，對隧道左幅（先行洞）二襯出現(xiàn)裂縫的原因分析如下：①對于第一類裂縫，以縱向裂縫為主，主要由于該隧道所穿越區(qū)域地形偏壓，加之后行洞開挖過程中荷載重分布，集中作用于先行洞拱腰、拱腳和邊墻部位，造成了此區(qū)域混凝土出現(xiàn)張拉裂縫。②對于第二類裂縫，即環(huán)向裂縫，其出現(xiàn)位置主要靠近施工縫交接處，為施工工序調(diào)整銜接因素造成。（圖5）

圖5三臺坡隧道平面圖

3 裂縫處治方案

3.1 處治原則

①該處治方案僅針對已穩(wěn)定的二襯裂縫。②處治方案遵循消除安全隱患、且滿足使用功能的基本原則。③裂縫處治方案應保證二襯的穩(wěn)定性和耐久性滿足要求；處治后的隧道能達到竣工驗收的要求，并方便運營管理和養(yǎng)護。④處治方案應盡量減少對已建成隧道結(jié)構(gòu)的破壞，并兼顧建設(shè)工期要求。⑤結(jié)合工程特點，盡量采用技術(shù)成熟、質(zhì)量可靠、施作簡單的技術(shù)方案。

3.2 處治措施（圖6）

三臺坡隧道先行洞（左幅）二襯共有主要裂縫22處，其中，縱向裂縫19處，環(huán)向裂縫3處。對于以上22處裂縫，均采用灌漿法進行處理，漿液材料采用環(huán)氧樹脂。灌漿修補加固前，根據(jù)裂縫寬度及裂縫分布情況，分別采取以下措施：①對于寬度不大于0.2mm的裂縫，采用表面封閉法。灌漿前需清除裂縫表面的灰塵、浮渣等附著物，對于裂縫內(nèi)的灰塵及雜物也應清除；并用甲苯、酒精等有機溶液，沿裂縫兩側(cè)不小50mm的范圍進行擦洗，然后吹干。②對于寬度大于0.2mm的裂縫，采用開槽法。灌漿前沿裂縫開槽，開槽槽型為“V”字型，開槽深度不小于20mm，開槽寬度不小于15mm，且要有利于封縫。開槽時先沿裂縫開鑿，再向兩側(cè)加寬，鑿完后需將混凝土碎屑及粉塵等清除干凈。③對于ZK72+498～ZK72+516、ZK72+525～ZK72+624、ZK72+642～ZK72+651段裂縫分布密集，呈羽毛狀分布的地段，除采用開槽法外，還可采用鉆孔法進行補充。對于走向不規(guī)則的裂縫，應采用騎縫鉆孔并加鉆斜孔的方式，以增大漿液的擴散通道。鉆孔后需清除孔內(nèi)的碎屑粉塵。

圖4三臺坡隧道裂縫展布圖

圖6二襯裂縫處理措施示意圖

表1三臺坡隧道先行洞（左幅）二襯裂縫監(jiān)測情況一覽表

裂縫封閉固化后應進行壓氣試漏，用于檢查密閉效果。裂縫修復完成后需對裂縫部位進行隨機鉆芯取樣和無損檢測，以確保裂縫處治達到良好效果。隧道二襯裂縫處治完成后，還需建立健康診斷監(jiān)測系統(tǒng)對裂縫處治段進行長期監(jiān)測，分析隧道的受力情況，以對隧道的安全性做出判斷。

4 結(jié)論

本文依托武易高速公路三臺坡隧道工程，針對其二襯裂縫問題，根據(jù)隧址區(qū)的地形地質(zhì)條件，并結(jié)合裂縫檢測及監(jiān)測情況，對隧道二襯裂縫發(fā)生的原因進行了分析，最后提出采用灌注環(huán)氧樹脂漿液修補加固的方法，安全有效地對裂縫進行了處理，可為類似工程的處治提供借鑒及參考。