姜博JIANG Bo

（中交第一公路勘察設(shè)計(jì)研究院有限公司，西安 710075）

0 引言

隨著我國(guó)交通工程的迅速發(fā)展，越來(lái)越多的隧道修建在南方丘陵地區(qū)，該地區(qū)降雨量大、自然侵蝕嚴(yán)重、地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，該地區(qū)隧道運(yùn)營(yíng)后易出現(xiàn)多種病害，包括襯砌開(kāi)裂、脫落、滲水等。

目前有一些關(guān)于丘陵地區(qū)隧道施工與支護(hù)技術(shù)的研究。李建偉[1]通過(guò)地質(zhì)勘察、超前地質(zhì)預(yù)報(bào)、雷達(dá)探測(cè)等方法分析了華北丘陵區(qū)隧道巖溶特征，并提出注漿固結(jié)、超前支護(hù)、堵排結(jié)合等處理方案。王海龍[2]在開(kāi)展丘陵地區(qū)隧道工程地質(zhì)調(diào)研基礎(chǔ)上，采用數(shù)值模擬方法分析了降雨對(duì)隧道結(jié)構(gòu)與邊坡的影響，提出了邊仰坡治理范圍。趙軍等[3]采用數(shù)值模擬方法基于Hoek-Brown 模型估計(jì)了鄂北丘陵崗地區(qū)綠泥石片巖劣化參數(shù)，分析了隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)受力特性，提出該種地層中錨桿能夠充分發(fā)揮支護(hù)作用。李彥[4]創(chuàng)建了丘陵地區(qū)高速公路隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法，建立了致災(zāi)因子風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣與數(shù)據(jù)處理模型，基本實(shí)現(xiàn)了丘陵地區(qū)施工風(fēng)險(xiǎn)信息化評(píng)價(jià)。劉傳利等[5]依托云南省某丘陵地區(qū)高速公路隧道洞口工程，采用數(shù)值模擬方法分析了暴雨情況下滑坡體位置合理進(jìn)洞方案，提出了坡體加固范圍。

現(xiàn)有成果缺乏對(duì)丘陵地區(qū)隧道病害研究，本文依托某南方丘陵地區(qū)高速公路整條線上隧道病害統(tǒng)計(jì)，采用雷達(dá)探測(cè)、數(shù)據(jù)分析等方法分析了隧道病害原因，并針對(duì)性地提出了該地區(qū)隧道病害整治方案。

1 項(xiàng)目概況

某高速位于廣東省粵境至河口地區(qū)，地形復(fù)雜，以丘陵、山地、臺(tái)地為主，降雨充沛，該段隧道有18 座，單洞全長(zhǎng)41332m，為雙向四車(chē)道設(shè)計(jì)，按新奧法原理采用復(fù)合式襯砌，初期支護(hù)采用錨噴支護(hù)，二次襯砌為模筑混凝土曲墻式襯砌。防排水遵循“防、排、截、堵相結(jié)合，因地制宜，綜合治理”的原則，襯砌背后防水層采用PVC 復(fù)合防水板，洞內(nèi)設(shè)雙側(cè)排水溝，襯砌混凝土和噴射混凝土、噴射混凝土和圍巖間分別設(shè)置縱向排水管和環(huán)向排水管。

2 隧道病害

該段高速已經(jīng)運(yùn)營(yíng)超過(guò)十年，經(jīng)過(guò)定期檢查和地質(zhì)雷達(dá)專項(xiàng)檢測(cè)，檢查結(jié)果顯示沿線隧道多存在襯砌裂縫、滲漏水，襯砌脫空、欠厚等病害。

2.1 隧道病害特征

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)踏勘可發(fā)現(xiàn)，隧道洞門(mén)墻墻身均存在浸滲現(xiàn)象，隧道洞身襯砌出現(xiàn)縱向、環(huán)向裂縫、斜向裂縫，滲漏水等病害，其中以環(huán)向裂縫為主，個(gè)別隧道內(nèi)有積水，滲漏水較為嚴(yán)重，如圖1 與圖2。為期一年的裂縫寬度監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表明，大部分裂縫處于穩(wěn)定狀態(tài)，少量裂縫仍在繼續(xù)變寬。

圖1 隧道洞門(mén)墻墻身浸滲

圖2 隧道襯砌病害

2.2 隧道襯砌缺陷

經(jīng)過(guò)地質(zhì)雷達(dá)掃描可得多處襯砌背后出現(xiàn)連續(xù)脫空，如圖3。由圖可得脫空位置出現(xiàn)在二次襯砌中，深度在0.20~0.60m 之間，脫空高度在8~30cm 之間，其中拱頂與拱腰脫空最為嚴(yán)重，多處隧道存在厚度明顯不足現(xiàn)象，襯砌脫空會(huì)造成結(jié)構(gòu)受力不均勻、承載力不足、應(yīng)力集中，造成襯砌開(kāi)裂、漏水等。同時(shí)由于隧道排水設(shè)施不完善，排水能力較弱，導(dǎo)致脫空中積水，結(jié)構(gòu)承受較高水壓，加劇了結(jié)構(gòu)裂縫的擴(kuò)展，進(jìn)一步造成防水失效。

3 隧道病害處治設(shè)計(jì)

3.1 洞門(mén)墻滲漏水處治

對(duì)于洞門(mén)墻滲水采用鉆孔引排的方式進(jìn)行處治，具體如下：在滲水處橫向中部位置，在5.5m 和8m 高處分別鉆傾角為10°的Φ80 鉆孔共3 個(gè)，鉆孔深度5.1m；鉆孔內(nèi)設(shè)置全透型曲紋網(wǎng)狀PE 韌性組合型透水管（Φ70 外管，Φ50內(nèi)管），透水管長(zhǎng)5m；孔口段不小于50cm 長(zhǎng)度采用M30防水砂漿封閉排水管與墻體之間的縫隙；排水管孔口采用兩通管或三通管與豎向排水管相接，將水引入路基排水邊溝。

3.2 隧道襯砌裂縫處治

對(duì)于寬度小于0.2mm 的隧道裂縫暫不封閉，加強(qiáng)觀測(cè)；對(duì)于0.2mm＜寬度＜0.5mm 的隧道裂縫，采用環(huán)氧樹(shù)脂類或改性環(huán)氧膠泥對(duì)裂縫表面進(jìn)行封閉，對(duì)裂縫封閉后，灌注裂縫修補(bǔ)膠進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)。灌注裂縫采用空氣泵壓注法，壓漿罐與注膠嘴用聚氯乙烯高壓透明管相連接，連接要嚴(yán)密，不能漏氣。對(duì)于環(huán)向裂縫由下向上逐漸壓注。

3.3 隧道襯砌滲漏水處治

對(duì)于襯砌滲漏水處治主要內(nèi)容包括排水邊溝增設(shè)降水井以及拱腳增設(shè)泄水管。

3.3.1 增設(shè)降水井

由于部分隧道地下水系較為發(fā)育，襯砌局部位置已出現(xiàn)明顯浸滲，采用增設(shè)降水井的方法降低襯砌背后水位，如圖4。選取隧道邊溝底合適位置鉆孔，孔徑15cm，孔深6m，滲漏水密集段落縱向間距5m，非密集段落布設(shè)于滲漏水出水點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置，并通過(guò)設(shè)置全透型曲紋網(wǎng)狀PE 韌性組合型透水管使襯砌背后水位降至與隧道邊溝齊平。

圖4 隧道降水井設(shè)計(jì)圖

3.3.2 拱腳增設(shè)泄水管

對(duì)存在涌流、滴漏的滲水部位或段落，在增設(shè)降水井的基礎(chǔ)上同步增設(shè)泄水管增加泄水通道，達(dá)到快速降低襯砌背后水位的目的，如圖5。在拱腳部位檢修道蓋板以上20cm 處選取合適位置鉆泄水孔，孔徑10cm，孔深3m，滲漏水密集段落縱向間距5m，非密集段落布設(shè)于滲漏水出水點(diǎn)對(duì)應(yīng)位置，并通過(guò)設(shè)置雙壁打孔HDPE 管將水導(dǎo)入隧道邊溝內(nèi)，通過(guò)邊溝將水排出洞外。

圖5 拱腳增設(shè)泄水管設(shè)計(jì)圖

3.4 隧道襯砌脫空處治

對(duì)于襯砌脫空處治主要內(nèi)容包括背后注漿以及局部置換。

3.4.1 襯砌背后注漿

襯砌空洞注漿填充適用于襯砌背后脫空段落較長(zhǎng)、高度較大的情況，其處治目的是確保二次襯砌與初期支護(hù)之間緊密貼合，改善襯砌受力條件，如圖6。采用Φ32 鋼管向襯砌后注入水泥砂漿，水灰比應(yīng)介于0.8:1～1:1 之間，水泥與砂的比例為1:0.5。注漿從邊孔開(kāi)始，工作壓力0.1~0.2MPa，當(dāng)有漿液從中孔中流出時(shí)，接著從中孔壓注水泥砂漿，工作壓力保持0.2MPa，直至出氣孔有漿液流出，此段注漿結(jié)束。

圖6 脫空區(qū)注漿設(shè)計(jì)圖

3.4.2 局部襯砌置換

對(duì)襯砌厚度＜10cm 的區(qū)域部位，拆除原有二襯后，重新澆筑C30 鋼筋混凝土，進(jìn)行局部襯砌置換，如圖7。拆換二襯厚度＜10cm 的區(qū)域范圍，新舊混凝土之間應(yīng)采用Φ25鋼筋進(jìn)行植筋連接，新增格柵鋼架應(yīng)與植筋焊接牢固，植筋深度50cm，搭接焊接長(zhǎng)度為30cm。拆除總體原則是“先環(huán)向后縱向，先中間后兩邊，分段拆除”。每拆除1m 長(zhǎng)二襯后應(yīng)立即植筋，并綁扎、焊接格柵鋼架。然后利用小模板新澆筑C30 鋼筋混凝土，最后拆除二襯模板，進(jìn)行二襯混凝土養(yǎng)護(hù)。

圖7 局部襯砌置換設(shè)計(jì)圖

4 監(jiān)控量測(cè)

施工過(guò)程中應(yīng)做好監(jiān)控量測(cè)工作，在隧道主洞段襯砌裂縫、滲漏水、加固處治施工過(guò)程中，應(yīng)監(jiān)測(cè)襯砌外觀情況，若短期內(nèi)襯砌出現(xiàn)異常情況時(shí)，應(yīng)立即停止施工采取有效措施。施工完成后應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行裂縫縫寬監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)頻率可按照1 次/月進(jìn)行，并對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、總結(jié)，以掌握加固維修處治效果。經(jīng)過(guò)為期1 年的監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)表明處治措施效果較好。

5 結(jié)論

①丘陵地區(qū)隧道病害表現(xiàn)為：洞門(mén)墻滲漏水，襯砌出現(xiàn)縱向、環(huán)向裂縫、斜向裂縫，滲漏水等，局部襯砌出現(xiàn)脫空。②襯砌脫空在地質(zhì)雷達(dá)上表現(xiàn)較為明顯，多出現(xiàn)在拱頂與拱腰，造成承載力不足、應(yīng)力集中，最終導(dǎo)致襯砌開(kāi)裂。③對(duì)于洞門(mén)墻滲漏水采用鉆孔引排措施，對(duì)于襯砌裂縫采用灌漿封閉措施，對(duì)于襯砌滲漏水采用加強(qiáng)排水，對(duì)于襯砌脫空采用背后注漿與局部置換措施。