某运营高速公路隧道衬砌病害检测与处治

周 明， 吴耀宗， 吴昊宇

(四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 ，四川成都 610041)

某运营高速公路隧道衬砌病害检测与处治

周 明， 吴耀宗， 吴昊宇

(四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院 ，四川成都 610041)

文章通过某高速公路隧道衬砌脱落病害开展隧道专项检测，全面掌握隧道病害情况，对病害形成原因进行了分析，采用应急抢险加固和永久处治方案相结合方式进行隧道病害处治，对以后类似隧道工程的快速检测和应急处治具有借鉴和指导意义。

公路隧道； 病害检测； 原因分析； 处治

我国高速公路建设不断发展，运营公路隧道数量逐年增加，特别是西部地区复杂地质条件下的特长大隧道越来越多。但由于地质条件、气候条件和设计、施工、运营过程中各种因素的影响，很大部分公路隧道在长期的运营过程中出现各种不同程度的病害，在特殊情况下，部分隧道甚至在使用的前期就出现比较严重的隧道病害，如衬砌开裂、渗漏水、路面开裂、隆起等，隧道拱顶衬砌坍塌掉块现象也时有发生。运营公路隧道衬砌病害的检测与处治已经成为运营阶段不可回避的重要工作。

1 工程概况

我国西南地区某高速公路隧道为双洞单向交通双车道特长隧道，左线长3 500 m，右线长3 400 m，于2012年建成通车。隧址区地处四川盆地东北缘与陕南鄂西山地之过渡地带，属中山构造侵蚀溶蚀地貌，围岩以石英砂岩夹粉砂岩为主，岩体较完整，地下水较发育。隧道洞身结构按新奥法施工原理进行设计，即以系统锚杆、喷混凝土、钢筋网、钢架等组成的初期支护与二次模筑混凝土相结合的复合衬砌型式。

2 衬砌病害检测

2.1 检测方案

隧道在运营过程中左线某处出现衬砌渗水、开裂、剥落掉块以及背后空洞等病害。为保证隧道结构安全，彻底查明病害情况及成因，及时进行病害处治，管养单位立即委托有资质单位对左线衬砌病害较严重段落进行专项检测及处治方案设计。

本次针对隧道衬砌结构检测项目包括外观检查、厚度及背后空洞检测、净空断面检测、强度检测等(表1)，衬砌及路面地质雷达检测测线布置见图1。

表1 隧道衬砌结构检测方案

图1 衬砌及路面地质雷达检测测线布置

2.2 检测结果

(1)本次专项检测结果参见表2。

(2)衬砌剥落掉块处病害展布图参见图2，病害照片参见图3～图6。

(3)衬砌背后脱空雷达图参见图7，钢支撑雷达图参见图8，二次衬砌厚度检测结果见表3。

表2 专项检测结果

图2 衬砌剥落掉块处病害展布图

图3 拱顶衬砌混凝土剥落掉块

图4 施工缝环向开裂渗水泛碱

图5 衬砌斜向裂缝渗水泛碱

图6 检修道侧壁挤压开裂倾斜

图7 衬砌背后脱空雷达图

(4)净空断面检测结果参见图9。

(5)路面取芯芯样结果参见图10。

表3 二次衬砌厚度检测结果 cm

图8 钢支撑雷达图

图9 净空断面检测结果

图10 隧道路面取芯芯样

3 病害原因分析

3.1 施工质量缺陷

隧道施工质量较差，主要为衬砌厚度不足、衬砌背后脱空、强度不足、钢支撑数量不足、仰拱未按要求施作等，导致衬砌承载能力下降，局部出现应力集中，易导致局部受拉开裂脱落。仰拱未按设计要求施作，衬砌结构未封闭成环，降低了隧道衬砌结构的整体承载能力，易发生变形、开裂现象。

3.2 地下水影响

该隧道地下水较发育，地下水的长期渗流作用导致泥沙堵塞排水管道，水压力增大，导致施工缝和衬砌裂缝等薄弱环节开裂渗漏。此外，防水板破损或老化、其他防水措施失效等也将诱发渗漏水病害。

4 病害处治措施

结合隧道二次衬砌脱落段的地质条件、外观病害、施工质量等情况，考虑隧道病害整治过程中的施工安全和长久运营安全，通过类比其他相似工程的处治方案，本着“方案合理、经济可行、便于实施、施工快速”的原则，采用应急抢险加固和永久处治方案相结合。

考虑技术、经济及安全等因素，由于采取拆除重建拱墙二次衬砌和增设仰拱存在较大的施工安全风险，且造价高，封闭断道时间长，对通车运营影响较大，结合专家评议意见，本次二次衬砌脱落段的加固处治采用“衬砌内表面套拱加固和边墙基础加固，并加强运营过程中的观测”的方案。

应急抢险加固措施采用15 kg/m轻型钢轨进行拱背加固，拱架间距60 cm，纵向连接筋采用φ20 mm钢筋，环向间距80 cm。衬砌掉块位置采用双层钢筋网加固。

永久加固处治设计方案充分考虑了与临时加固措施的衔接，对临时加固用的钢轨予以充分利用，不作拆除处理，仅在临时加固措施的基础上作进一步加固处治，既保证了施工安全和长久运营安全，同时还缩短了处治工期。

4.1 套拱加固

在原二衬表面环向架设15 kg/m轻轨(纵向60 cm间距)和纵向连接钢筋，钢架拱脚设置4根3 m长φ32 mm砂浆锚杆；在轻轨表面铺设φ12 mm钢筋网，网格间距20 cm×20 cm；最后喷15 cm厚CF35钢纤维混凝土，套拱加固布置图参见图11。

4.2 边墙基础加固

隧道边墙底部设置了φ250 mm树根桩加固边墙基础，树根桩长5 m，左右边墙各布设1根，纵向间距1 m。树根桩外插角应按与设计基线成45°和60°交错布置，边墙基础加固布置图参见图12。

4.3 排水措施

排水措施采用打泄水孔，主动引排的方式。泄水管在左右边墙各设置一处，每处设置两个泄水孔，每个孔口采用

图11 套拱加固布置

图12 边墙基础加固布置

φ50 mm半剖聚乙烯软管向下引排至电缆沟内。泄水孔纵向间距5 m，孔径φ42 mm，单孔长度5 m，穿过围岩加固圈，泄水孔布置图参见图13。

5 结束语

本文针对隧道运营工程中发生衬砌脱落现象，通过隧道专项检测彻底查明了隧道病害发生原因，并采用应急抢险加固和永久处治方案相结合方式进行病害处治方案设计。目前隧道病害处治工作已经完成，隧道结构稳定并已恢复通车运营，处治效果良好。

图13 泄水孔布置

[1] 何川, 佘健. 高速公路隧道维修与加固[M]. 北京：人民交通出版社，2004.

[2] 刘海京, 郑佳艳, 邹宗良, 等. 某运营高速公路隧道衬砌坍塌病害检测及快速处治[J]. 公路交通技术，2010(5).

[3] 四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院. 某高速公路隧道病害专项检测报告[R]. 成都：四川省交通运输厅公路规划勘察设计研究院，2016.

[定稿日期]2017-06-28

周明(1982～)，男，硕士，工程师，从事桥梁与隧道工程检测及设计工作。

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