于婷婷

（內(nèi)蒙古綜合交通科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

0 引言

我國已建成公路隧道大多具有穿越地質(zhì)條件復(fù)雜多變，結(jié)構(gòu)形式多樣，技術(shù)難度大的特點。目前，我國公路隧道通車?yán)锍桃淹黄?7000km，隨著既有公路隧道運營時間的增長，隧道病害逐漸增多，影響正常使用，隧道維修加固問題日益突出，運營管理單位責(zé)任重大。在隧道使用期間對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修加固，防止隧道病害發(fā)展，提高原結(jié)構(gòu)性能指標(biāo)，可保證隧道結(jié)構(gòu)具有良好的運營條件和使用功能，延長其使用壽命。對隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行維修加固，比新建隧道少很多的費用，還能延長隧道的使用期限，具有較高的社會效益與經(jīng)濟(jì)效益。本文結(jié)合某高速公路隧道，對隧道病害進(jìn)行專項檢測與加固處治分析。

1 工程概況

某高速公路隧道為雙向四車道小凈距隧道，雙洞全長5890m，其中左洞長2946m，右洞長2944m，設(shè)計時速為80km/h。隧道平面線型為曲線，路面縱坡為人字坡，左線縱坡和右線縱坡坡度均在0.3%～1.8%。

在高速公路隧道中，三門峽端洞門形式均為削竹式，淅川端洞門形式為端墻式。

隧道洞身均為V級圍巖，采用新奧法原理設(shè)計、施工。隧道防排水設(shè)計采用“以排為主，堵排結(jié)合”的設(shè)計原則，洞身滿鋪EVA防水板無紡?fù)凉げ迹穸?.2mm，同時隧道襯砌均采用防水混凝土澆筑，其抗?jié)B等級為S6。隧道環(huán)向鋪設(shè)半圓管將水引入邊墻兩側(cè)，雙壁打縱向波紋管，然后通過橫向排水管將水引入隧道右側(cè)檢修道下排水邊溝排出洞外。路面雨水、沖洗水、消防水通過路緣通縫式排水溝排出洞外，與洞外的排水溝、截水溝形成完整的排水系統(tǒng)。對該隧道進(jìn)行定期檢查，根據(jù)隧道定檢所發(fā)現(xiàn)的病害現(xiàn)狀，按現(xiàn)行《公路隧道養(yǎng)護(hù)技術(shù)規(guī)范》判定該隧道為四類隧道，需要對該隧道進(jìn)行搶險加固[1]。

2 存在的主要病害

（1）該隧道小樁號端右洞洞口邊仰坡防護(hù)破損；淅川端右洞洞頂未回填，導(dǎo)致洞頂排水溝功能失效。小樁號端右洞洞口邊仰坡防護(hù)破損，大樁號端右洞洞頂未回填，洞頂?shù)乇硭疅o法流入洞頂排水溝，致使排水溝功能失效（見圖1所示）。

圖1 右洞洞頂排水溝功能失效

（2）隧道襯砌存在較多縱、環(huán)、斜向裂縫，滲水情況嚴(yán)重；表面存在施工時固定風(fēng)帶遺留的鋼筋及鐵絲未拆除，襯砌表面還存在平整度不足、蜂窩麻面、表面污漬、露筋等病害[1]。

①隧道襯砌裂縫（見圖2所示）較多，左洞共有裂縫75 條，裂縫總長為340.5m，其中縱、斜向結(jié)構(gòu)性裂縫40條，單條裂縫最長為12m，最寬為1.5mm；右洞共有裂縫69條，裂縫總長為359m，其中縱、斜向結(jié)構(gòu)性裂縫35條，單條裂縫最長為15m，最寬為8.4mm。

圖2 隧道襯砌裂縫

②隧道左洞存在32處滲漏水現(xiàn)象（見圖3所示），右洞存在8處滲漏水現(xiàn)象，主要以點狀、干漬滲水為主，在左洞1470～1500m、2920～2936m段比較集中。

圖3 隧道襯砌滲漏水

③襯砌表面存在平整度不足、蜂窩麻面、表面污漬、露筋等病害。

（3）隧道洞內(nèi)路面總體狀況較差，施工時散落到路面上的混凝土凸起斑塊較多，左洞17處，右洞2處，影響行車安全；路面還存在多處坑槽、橫向裂縫、臟污等病害。

①路面上存在多處施工時散落到路面上的混凝土凸起斑塊，左洞17處，右洞2處，影響行車安全。

②左洞路面存在8 處坑槽，右洞路面存在2 處坑槽、3 處橫向裂縫等病害。

（4）隧道檢修道蓋板缺失、破損、移位嚴(yán)重；部分預(yù)留洞室處檢修道內(nèi)側(cè)壁未修砌，致使蓋板無法鋪砌。

（5）隧道排水系統(tǒng)不暢，排水邊溝破損、堵塞嚴(yán)重；洞內(nèi)縱向管檢查井內(nèi)多處有雜物淤積、積水。

①排水邊溝破損、堵塞嚴(yán)重。

②排水系統(tǒng)不暢導(dǎo)致積水，洞內(nèi)縱向管檢查井內(nèi)多處有雜物淤積、積水。

（6）隧道相關(guān)交通標(biāo)志、標(biāo)線不全。主要為隧道信息標(biāo)志、消防設(shè)備指示標(biāo)志等缺失，且標(biāo)線在洞口向外延伸長度不足。

3 專項病害檢測

為徹底查明病害原因，了解隧道結(jié)構(gòu)的內(nèi)部情況，對該隧道病害較嚴(yán)重段落進(jìn)行了專項檢查，分析隧道結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和掌握隧道健康狀況，為維修加固提供技術(shù)資料。

3.1 主要檢測內(nèi)容

檢測內(nèi)容主要包括對襯砌厚度及內(nèi)部缺陷、襯砌混凝土強(qiáng)度、隧道凈空斷面、典型結(jié)構(gòu)性裂縫開裂深度等進(jìn)行檢測。

3.1.1 襯砌厚度及內(nèi)部缺陷

利用雷達(dá)對襯砌厚度及內(nèi)部空洞、脫空、不密實等進(jìn)行缺陷檢測。本次崤山隧道襯砌缺陷檢測工作，采用地質(zhì)雷達(dá)對襯砌病害集中段落沿隧道縱向布置左邊墻、左拱腰、拱頂、右拱腰、右邊墻5 條測線，具體檢測段落見表1。

表1 隧道地質(zhì)雷達(dá)檢測段落

3.1.2 隧道襯砌強(qiáng)度

采用超聲-回彈法掌握襯砌混凝土強(qiáng)度情況，排除隧道襯砌混凝土碳化對測定強(qiáng)度的影響，并結(jié)合襯砌厚度、襯砌背后空洞、病害情況等資料，綜合分析各段襯砌結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)[2]。本次隧道襯砌強(qiáng)度檢測工作共抽檢12處，其中左洞6處，右洞6處。

3.1.3 隧道凈空斷面檢測

采用激光斷面儀檢測襯砌輪廓，并與原設(shè)計內(nèi)輪廓進(jìn)行對比，掌握隧道內(nèi)輪廓變形量，并且為后續(xù)的隧道加固處治設(shè)計提供技術(shù)資料。本次對該隧道定期檢測中病害集中及代表性部位進(jìn)行凈空斷面檢測，共抽檢5處，其中左洞抽檢2處、右洞抽檢3處。

3.1.4 典型結(jié)構(gòu)性裂縫開裂深度檢測

通過對該隧道定期檢測中襯砌結(jié)構(gòu)上開裂寬度較寬、長度較長的縱向或斜向典型結(jié)構(gòu)性裂縫進(jìn)行裂縫深度檢測，判斷裂縫的開裂狀況及對襯砌結(jié)構(gòu)的影響。

3.2 檢測結(jié)果

3.2.1 襯砌混凝土厚度及內(nèi)部缺陷

檢測顯示該隧道局部段落襯砌厚度不足，襯砌背后均存在空洞、脫空、回填不密實等缺陷。

該隧道右洞發(fā)現(xiàn)襯砌背后空洞、脫空、不密實區(qū)共計20處，總計42.5m；右洞距小樁號端洞口640～670m、690～730m、790～810m、960～1040m等段落襯砌厚度不足情況較明顯，最小襯砌厚度為25cm，具體情況見表2所示。

表2 隧道右洞襯砌缺陷

3.2.2 襯砌混凝土強(qiáng)度檢測

對該隧道襯砌混凝土強(qiáng)度抽檢12處，其中左洞6處，合格4處，不合格2處；右洞6處，合格6處；最小值位于左洞距淅川端洞口1480m處，強(qiáng)度為17.3MPa。

3.2.3 凈空斷面檢測

通過對該隧道凈空斷面檢測，結(jié)果表明隧道最大線性超挖0.133m，隧道內(nèi)輪廓基本正常，無侵入建筑限界現(xiàn)象。

3.2.4 典型結(jié)構(gòu)性裂縫開裂深度的檢測

該隧道現(xiàn)場已對開裂較大及長度較長的裂縫使用水泥漿進(jìn)行了抹面處理，故無法對裂縫深度進(jìn)行檢測。

4 病害處治原則和處治范圍

4.1 處治總體原則

（1）針對邊仰坡的不同病害情況，選擇針對性的處治措施，保證邊仰坡穩(wěn)定；

（2）襯砌滲漏水處治按“宜疏不宜堵”原則進(jìn)行，通過治理基本達(dá)到“不滲不漏”的效果[3]；

（3）襯砌加固盡可能在保持原結(jié)構(gòu)完整性的基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)；

（4）施工材料、工藝與施工條件緊密結(jié)合，可操作性強(qiáng)；

（5）處治工程中的安全措施、勞動保護(hù)必須符合有關(guān)安全施工技術(shù)規(guī)定。

4.2 處治范圍

（1）洞口病害處治：對隧道明洞洞頂、洞頂邊坡病害進(jìn)行處治；（2）滲漏水處治：對隧道襯砌及洞門墻滲水病害進(jìn)行處治；（3）襯砌裂縫補(bǔ)強(qiáng)：對隧道襯砌裂縫病害進(jìn)行處治；（4）襯砌加固：對隧道襯砌厚度不足、結(jié)構(gòu)性裂縫發(fā)育段落進(jìn)行處治；（5）防排水病害處治：對隧道電纜槽、排水邊溝缺失、破損進(jìn)行處治；（6）路面病害處治：對隧道路面坑槽、裂縫病害進(jìn)行處治；（7）交通標(biāo)志標(biāo)線缺損處治：對隧道交通標(biāo)志標(biāo)線缺損病害進(jìn)行處治。

5 處治方案

5.1 洞口病害處治

5.1.1 處治方案

（1）對隧道兩端洞頂回填不密實進(jìn)行處治。

通過開挖100cm深回填層，用小型機(jī)械進(jìn)行洞頂表層夯實后，再進(jìn)行回填50cm厚碎石土和50cm厚黏土隔水層，最后進(jìn)行地表植草。具體工序如下：

①挖除洞頂30cm厚雜土及洞頂截排水溝并棄運，不再進(jìn)行利用；

②繼續(xù)開挖70cm 厚洞頂回填土，后期回填時再次利用；

③用小型機(jī)械對開挖底部基礎(chǔ)進(jìn)行夯實，表層土壓實度不低于92%；

④進(jìn)行50cm厚碎石土回填，回填時應(yīng)分層回填并夯實，每層回填厚度不大于25cm，且回填時壓實度不低于92%；

⑤用黏土隔水層進(jìn)行回填，回填厚度50cm，且應(yīng)分層回填并夯實，每層回填厚度不大于25cm，回填壓實度不低于92%；

⑥開挖回填應(yīng)分段進(jìn)行，開挖土方在襯砌上方堆放高度不應(yīng)超過1m；

⑦洞頂回填層進(jìn)行植草防護(hù)[3]。

（2）隧道洞頂兩側(cè)邊坡在雨季受到?jīng)_刷，導(dǎo)致坡腳截水溝淤積，采取坡面植草防護(hù)。

（3）對隧道洞頂截水溝淤積堵塞、破損，采取人工清淤疏通并對破損段落拆除重建；對隧道洞頂小路通過洞頂截水溝的情況采用在其上鋪設(shè)蓋板的方法進(jìn)行處治。

5.1.2 質(zhì)量控制

洞口防排水系統(tǒng)修復(fù)質(zhì)量應(yīng)符合以下要求：

（1）洞頂排水溝、截水溝排水順暢，無淤積堵塞；

（2）洞口附近和淺埋地段洞頂?shù)乇砥秸?，不積水；

（3）坑洼、鉆孔、探坑等應(yīng)回填黏性土，并分層夯實。

5.2 滲漏水處治

5.2.1 處治思路

（1）應(yīng)根據(jù)水文地質(zhì)條件、滲漏水程度，遵循防排截堵、因地制宜、綜合治理的原則確定滲漏水處治方案。

（2）當(dāng)滲漏水嚴(yán)重且排水對環(huán)境影響較大時，宜先進(jìn)行圍巖注漿堵水，再進(jìn)行結(jié)構(gòu)滲漏處治。

（3）大面積滲漏水一般采用綜合處治的辦法。滲漏水狀態(tài)為滴漏時，宜采用導(dǎo)水法處治。滲漏水狀態(tài)為涌流、噴射時，宜在降低水位后，采用導(dǎo)水法處治。襯砌表面宜采取噴射法、涂層法等進(jìn)行處理。

（4）經(jīng)過本次隧道滲水處治，應(yīng)保證隧道襯砌表面不滲水，治理方案的實施不得惡化現(xiàn)有圍巖條件和加速病害發(fā)展，治理方案的實施盡可能減少對交通的干擾。

5.2.2 處治方案

（1）洞內(nèi)排水、防滲處理：對于局部突涌水段，拆除原二次襯砌，預(yù)留排水暗槽，修復(fù)防排水體系，新建鋼筋混凝土二次襯砌，在新建襯砌和原襯砌間設(shè)置兩道帶注漿管遇水膨脹止水條。暗槽寬50cm、深30cm，在暗槽中間位置垂直巖面鉆孔，兩側(cè)與巖面呈45°鉆孔，孔深5m，環(huán)向間距1m。

（2）滲漏水較嚴(yán)重段：在二次襯砌混凝土中開槽，槽深25cm，寬15cm，在槽內(nèi)向圍巖鉆引水孔，孔徑為100mm，鉆透二次襯砌及初期支護(hù)泄壓排水，將直徑110PV管預(yù)埋于槽中，用快速水泥基膠泥基填充槽身，并在其干燥后用高黏結(jié)力高彈性專用伸縮縫防水材料特種聚氨酯和丙烯酸涂刷表面3～4遍，防止震動開裂和加強(qiáng)防水效果，最后恢復(fù)防水涂料及顏色。

在檢修道上約70cm高度處鉆泄水孔（見圖4所示），泄水孔孔深5m，孔徑110mm，泄水孔間距為2.5m 或5m（滲漏水較嚴(yán)重段落孔間距為2.5m），通過邊墻襯砌開槽埋管將地下水引至邊溝排出。

圖4 泄水孔的布置

（3）拱腳增設(shè)泄水管：由于該隧道滲水情況較嚴(yán)重且排水系統(tǒng)功能不完善，在鑿槽埋管排水方法的基礎(chǔ)上，對該隧道左洞1475～1490m、2920～2940m 和右洞925～945m段及左、右洞行車道側(cè)邊墻，采用在邊墻底部鉆Φ 100泄水孔排水，通過不銹鋼花管將水導(dǎo)入排水暗溝中，通過排水暗溝將水排出洞外[4]，見圖5所示。

圖5 拱腳鉆孔減壓降低水位（單位：cm）

（4）襯砌表面涂刷防水材料：隧道在施工縫鑿槽埋管排水、行車道側(cè)襯砌沿隧道全長設(shè)泄水孔的基礎(chǔ)上，對襯砌全斷面先進(jìn)行基面處理，再涂刷兩層厚1～2mm水泥基高效防水涂料進(jìn)行封閉。

（5）洞門墻滲水處治：對于洞門墻滲水，在洞門墻上沿主要滲漏水位置鑿14m×10cm的豎向倒梯形槽，鑿槽埋管長度應(yīng)向未滲水縫隙上方延伸不小于10cm，向下與新增Φ200PVC連接；滲水段槽中心設(shè)置Φ45引水孔，其內(nèi)插入Φ40PVC排水管，排水管末端50cm用土工布包裹；在槽中心用2mm厚鋁合金管卡固定Φ100半圓排水管，并將半圓管與增設(shè)的外部縱向PVC管用Φ100圓管連通。洞門墻面上豎向鑿槽埋管間距不宜小于3m，洞門墻面上嚴(yán)禁橫向鑿槽埋管，其余橫向滲水縫隙周邊涂抹水泥基高效防水劑。

6 結(jié)束語

本文以某公路隧道典型病害為例，通過對隧道專項檢測內(nèi)容、檢測結(jié)果以及相關(guān)病害原因進(jìn)行深度分析，制定針對相關(guān)病害的加固措施。同時對病害處治的總體原則、病害處置范圍、處治設(shè)計的工藝及注意事項進(jìn)行了分析研究。為隧道的專項檢測和加固提供了較好的思路和參考。總之，針對隧道病害，應(yīng)建立預(yù)防為主、早期發(fā)現(xiàn)、及時維修、對癥下藥的養(yǎng)護(hù)管理機(jī)制，建立一套成熟、有效和先進(jìn)的整治模式是非常有必要的。